ГОРЕЛКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ И КОТЕЛ Российский патент 2018 года по МПК F23D1/00 

Область техники

Изобретение относится к горелке для сжигания, которая смешивает топливо и воздух и сжигает эту смесь, и к котлу, который генерирует пар с газом сгорания, производимым горелкой для сжигания.

Предшествующий уровень техники

Обычный угольный котел включает топку, которая является полой и установлена в вертикальном направлении, и множество горелок для сжигания, которые расположены в стенке топки в окружном направлении в виде множества вертикальных рядов. Горелки для сжигания снабжают топливновоздушной смесью из угольной пыли (топлива), полученной путем измельчения угля, и первичного воздуха и вторичным воздухом при высокой температуре, причем топливновоздушную смесь и вторичный воздух впрыскивают в топку с образованием пламени. Эта операция обеспечивает горение в топке. Топка соединена с жаровой трубой на верхнем участке. Для аккумулирования тепла отходящего газа в жаровой трубе обеспечены теплообменники, такие как пароперегреватель, промежуточный перегреватель и экономайзер, и между отходящим газом, образующимся при сжигании в топке, и водой осуществляется теплообмен, который приводит к образованию пара.

Примеры такой горелки для сжигания для угольного котла описаны в приведенных далее патентных документах. Каждая из горелок для сжигания, описанных в патентных документах, включает в себя топливную форсунку, через которую можно продувать топливный газ, полученный путем смешивания угольной пыли и первичного воздуха, форсунку для вторичного воздуха, через которую можно продувать вторичный воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки, и стабилизатор пламени, который обеспечен на осевой центральной стороне на дальнем конце топливной форсунки. Поток концентрированной угольной пыли сталкивается со стабилизатором пламени, обеспечивая стабильное горение с низкими выбросами окислов азота в широком диапазоне нагрузок.

Патентные документы:

1- JP-A-2012-215362

2- JP-A-2012-215363

Раскрытие изобретения

Технические проблемы

В вышеописанной стандартной горелке для сжигания стабилизатор пламени имеет форму разделителя и расположен на дальнем конце топливной форсунки таким образом, что ниже по потоку от стабилизатора пламени образуется зона рециркуляции и, таким образом, поддерживается горение угольной пыли. Установленный внутри разделитель обеспечивает зажигание, которое осуществляется изнутри языков пламени, поддерживаемого меньшим количеством воздуха, и уменьшает высокотемпературную область с высоким содержанием кислорода, которая образуется с наружной периферийной стороны от языков пламени, что приводит к снижению выбросов окислов азота. К сожалению, передняя торцевая поверхность стабилизатора пламени находится в том же положении, что и отверстие топливной форсунки в направлении потока топливного газа, и, таким образом, при открытии топливной форсунки увеличивается скорость потока топливного газа. Это может снизить воспламеняемость и стабильность пламени. Например, в патентном документе 1 для снижения скорости потока между поверхностью внутренней стенки топливной форсунки и стабилизатором пламени обеспечивается элемент выпрямления потока. В патентном документе 2 с целью уменьшения скорости потока предложен направляющий элемент, который направляет топливный газ, протекающий в топливной форсунке, к осевой центральной части. К сожалению, направляющий элемент, который предложен как новый элемент, на наружной периферийной стороне от форсунки в топливной форсунке приводит к увеличению размера и стоимости изготовления топливной форсунки. В патентном документе 2 зажигание осуществляется с наружной периферийной стороны таким образом, что это может препятствовать внутренней стабилизации пламени. В патентном документе 1 описан элемент выпрямления потока, функционирующий в качестве стабилизатора пламени и имеющий более короткую длину при втягивании в верхнюю по потоку сторону. К сожалению, поскольку элемент выпрямления потока, имеющий более короткую длину при втягивании в верхнюю по потоку сторону, расположен с наружной стороны от стабилизатора пламени, улучшается стабильность пламени с наружной стороны от топливной форсунки, и, таким образом, вторичный воздух увеличивает температуру с наружной периферийной стороны от источников пламени горения в атмосфере с высоким содержанием кислорода, что приводит к увеличению выбросов окислов азота.

Для решения вышеописанных проблем задачей изобретения является создание горелки для сжигания и котла, позволяющих улучшить характеристики внутренней стабилизации пламени.

Решение проблемы

Для достижения вышеописанной цели горелка для сжигания по одному аспекту изобретения включает в себя: топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха; форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки; первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и второй элемент, расположенный ниже по потоку от указанного первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа и содержащий наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности.

Топливный газ отклоняется первой наклонной поверхностью первого элемента, наклоненного относительно потока топливного газа, а затем поток топливного газа разделяется на первом крае наклона, которым заканчивается наклон первой наклонной поверхности, в результате чего ниже по потоку от первого элемента образуется зона рециркуляции топливного газа. В этой зоне рециркуляции осуществляется зажигание с целью формирования языков пламени, и, следовательно, обеспечивается стабилизация пламени. Затем поток топливного газа отклоняется к первому элементу второй наклонной поверхностью второго элемента, расположенного ниже по потоку от первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, таким образом, топливный газ направляется в зону рециркуляции, образованную первым элементом. В этом случае первый элемент функционирует в качестве стабилизатора пламени, а второй элемент функционирует в качестве направляющего элемента, направляющего топливный газ. В этой конфигурации стабилизация пламени усиливается с помощью первого элемента.

В альтернативном варианте осуществления топливный газ отклоняется второй наклонной поверхностью второго элемента, наклоненной относительно потока топливного газа, а затем поток топливного газа разделяется на второй концевой кромке наклона, которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности, что приводит к образованию зоны рециркуляции топливного газа ниже по потоку от второго элемента. В этой зоне рециркуляции осуществляется зажигание с целью формирования языков пламени, и, следовательно, обеспечивается стабилизация пламени. Затем поток топливного газа отклоняется ко второму элементу посредством первой наклонной поверхности первого элемента, расположенного выше по потоку от второй концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, таким образом, топливный газ направляется в зону рециркуляции, образованную вторым элементом. В этом случае первый элемент функционирует в качестве направляющего элемента, направляющего топливный газ, а второй элемент функционирует в качестве стабилизатора пламени. В этой конфигурация стабилизация пламени усиливается с помощью второго элемента.

В альтернативном варианте осуществления каждый из первого элемента и второго элемента функционирует в качестве как стабилизатора пламени, так и направляющего элемента. Эти функции используются надлежащим образом в зависимости от взаимного расположения первого элемента и второго элемента и т. п. Например, если зона рециркуляции, образованная первым элементом, находится на продолжении второй наклонной поверхности второго элемента, второй элемент функционирует в качестве направляющего элемента.

Если первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность расположены в разных положениях в направлении потока топливного газа, участок пути потока, занятого первой наклонной поверхностью и второй наклонной поверхностью, может быть смещен в направлении потока топливного газа, что позволяет в максимально возможной степени предотвратить уменьшение площади поперечного сечения пути потока. В результате, можно избежать увеличения скорости потока топливного газа без увеличения размера топливной форсунки. Благодаря этой конфигурации скорость потока топливного газа приближается к скорости сжигания топлива, что, таким образом, предотвращает срыв пламени и приводит к лучшей стабилизации пламени.

Как описано выше, первый элемент, расположенный выше по потоку относительно второго элемента в топливной форсунке, улучшает внутреннюю стабилизацию пламени, осуществляемую внутри топливной форсунки, что приводит к стимулированию восстановительного горения в условиях недостатка кислорода и снижению выбросов окислов азота.

Следует отметить, что каждая из первой концевой кромки наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности, и второй концевой кромки наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности, относится к концу, на котором начинается разделение топливного газа, протекающего вдоль наклонной поверхности, например, угол, представляющий собой конец, на котором заканчивается наклонная поверхность с треугольным поперечным сечением, или конец плоского объекта, на котором заканчивается наклонная поверхность, образованная путем сгибания концов плоского объекта.

Воздух, впрыскиваемый из форсунки воздуха для сжигания, может перемещаться прямо в направлении впрыскивания топливного газа. Такая конфигурация затрудняет протекание воздуха к впрыскивающему отверстию топливной форсунки и, таким образом, препятствует наружной стабилизации пламени в топливной форсунке, что приводит к снижению выбросов окислов азота.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения по обеим сторонам от первого элемента расположено множество вторых элементов.

Вторые элементы, расположенные по обеим сторонам от первого элемента, позволяют направлять топливный газ со вторых элементов в зону рециркуляции, образованную ниже по потоку от первого элемента, что приводит к усилению зажигания и стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения второй элемент расположен вблизи отверстия топливной форсунки на предварительно заданных расстояниях от поверхности внутренней стенки топливной форсунки.

Второй элемент, расположенный вблизи впрыскивающего отверстия на предварительно заданных расстояниях от поверхности внутренней стенки топливной форсунки, предотвращает наружное зажигание, при котором топливный газ, протекающий по поверхности внутренней стенки топливной форсунки, зажигается с помощью воздуха для сжигания, протекающего с наружной стороны топливной форсунки, что приводит к снижению выбросов окислов азота.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент включает в себя множество первых наклонных поверхностей, расширяющих направление впрыскивания топливного газа по меньшей мере в двух направлениях; а второй элемент включает в себя вторую наклонную поверхность, расположенную только на стороне, близкой к первому элементу.

Топливный газ расширяется по меньшей мере в двух направлениях с помощью первых наклонных поверхностей первого элемента с образованием зоны рециркуляции и расширяется только со стороны первого элемента посредством второй наклонной поверхности второго элемента с образованием зоны рециркуляции, что препятствует наружной стабилизации пламени в топливной форсунке и способствует снижению выбросов окислов азота.

Можно обеспечить множество первых элементов, расположенных параллельно на предварительно заданных расстояниях, или можно обеспечить один первый элемент вдоль центральной осевой линии топливной форсунки.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя третий элемент, расположенный ниже по потоку относительно первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа между множеством первых элементов, причем третий элемент включает третью наклонную поверхность, наклоненную к первым элементам по отношению к потоку топливного газа, и третьи концевые кромки наклона, причем наклон третьей наклонной поверхности заканчивается на третьих концевых кромках наклона.

Третий элемент, расположенный между первыми элементами ниже по потоку в направлении потока топливного газа, позволяет подавать топливный газ от третьего элемента в зону рециркуляции, образованную первым элементом, что приводит к улучшению характеристик внутренней стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент обеспечен таким образом, что его положение в направлении потока топливного газа можно регулировать.

Первый элемент, положение которого в направлении потока топливного газа можно регулировать, обеспечивает благоприятные характеристики внутренней стабилизации пламени, например, путем изменения положения первого элемента в верхнюю по потоку сторону или в нижнюю по потоку сторону в направлении потока топливного газа в зависимости от типа топлива.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент и второй элемент ориентированы в вертикальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в горизонтальном направлении.

Первый элемент и второй элемент, ориентированные в вертикальном направлении, предотвращают накапливание топлива, содержащегося в топливном газе, протекающем в топливной форсунке, на элементах, что препятствует снижению характеристики стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент и второй элемент ориентированы в горизонтальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в вертикальном направлении.

Первый элемент и второй элемент, ориентированные в горизонтальном направлении, могут относительно ослабить наружное зажигание в вертикальном направлении, и, если форсунка вторичного воздуха расположена сверху и снизу, это может привести к уменьшению высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода из-за воздуха, поступающего из форсунки вторичного воздуха.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя форсунку вторичного воздуха, через которую впрыскивается воздух из пространства с наружной стороны форсунки воздуха для сжигания и которая расположена по меньшей мере по обеим сторонам в направлении наклона первой наклонной поверхности первого элемента в топливной форсунке.

Впрыскивание вторичного воздуха наружу из топливной форсунки, при котором не осуществляется наружная стабилизация пламени, позволяет подавать воздух к наружной периферии языков пламени без увеличения выбросов окислов азота, даже если в этих зонах имеется избыток кислорода. При использовании угольного топлива, такого как угольная пыль, недостаток воздуха может приводить к образованию сероводорода, что приводит к коррозии стенки топки. Однако через форсунку вторичного воздуха можно подавать достаточное количество воздуха на наружную периферийную сторону пламени и, таким образом, предотвращать образование сероводорода.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя выпрямляющую пластину, проходящую от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки.

Если угол наклона топливной форсунки регулируется функцией регулирования угла наклона горелки для сжигания, выпрямляющая пластина, проходящая от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки, может направлять топливный газ вдоль выпрямляющей пластины с формированием таким образом желаемого потока.

Выпрямляющая пластина предпочтительно обеспечена таким образом, чтобы она проходила перпендикулярно направлению, в котором регулируется угол топливной форсунки.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения на обоих концах первого элемента и второго элемента в направлении потока топливного газа расположено множество выпрямляющих пластин.

Выпрямляющие пластины, расположенные на обоих концах первого элемента и второго элемента в направлении потока топливного газа, могут направлять топливный газ по пути потока, расположенного между выпрямляющими пластинами, что приводит к улучшению характеристики стабилизации пламени первого элемента и второго элемента.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами постепенно увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа.

Расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами, постепенно увеличивающееся к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, обусловливает уменьшение скорости потока топливного газа, протекающего вдоль первого элемента и второго элемента, что приводит к дополнительному улучшению функции стабилизации пламени.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя трубу для подачи угольной пыли, соединенную с расположенным выше по потоку концом форсунки воздуха для сжигания, причем труба для подачи угольной пыли имеет дальний конец, образованный таким образом, что площадь поперечного сечения пути потока увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и при этом на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли обеспечено множество пластинчатых элементов.

Пластинчатые элементы, расположенные на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли, занимают путь потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли и, таким образом, могут уменьшать площадь поперечного сечения пути потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли. Такая конфигурация может предотвратить уменьшение скорости потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли и, таким образом, может предотвратить накапливание твердого топлива (угольной пыли), содержащегося в топливном газе, на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли или на верхней по потоку стороне от потока топливного газа в топливной форсунке.

Котел по одному аспекту изобретения включает в себя топку, которая является полой и установлена в вертикальном направлении; горелку для сжигания по любому из описанных выше аспектов, расположенную в топке; и жаровую трубу, расположенную на верхнем участке топки.

Котел по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя дополнительное устройство подачи воздуха, расположенное в топке над горелкой для сжигания.

Преимущественные эффекты изобретения

Можно в максимально возможной степени предотвратить уменьшение площади поперечного сечения пути потока в топливной форсунке и можно предотвратить увеличение скорости потока топливного газа без увеличения размера топливной форсунки. Благодаря этой конфигурации скорость потока топливного газа приближается к скорости сжигания топлива, что, таким образом, предотвращает срыв пламени и приводит к лучшей стабилизации пламени. Усиление внутренней стабилизации пламени в топливной форсунке приводит к стимулированию восстановительного горения в условиях недостатка кислорода и снижению выбросов окислов азота.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена горелка для сжигания по первому варианту осуществления, вид спереди;

на фиг. 2 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии II-II на фиг. 1;

на фиг. 3 схематично представлена конфигурация, иллюстрирующая угольный котел по первому варианту осуществления;

на фиг. 4 - конфигурация конструкции горелки для сжигания, вид сверху;

на фиг. 5 - горелка для сжигания по второму варианту осуществления, вид спереди;

на фиг. 6 - горелка для сжигания, вид в вертикальном разрезе по линии VI-VI на фиг. 5;

на фиг. 7 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно первому примеру горелку для сжигания;

на фиг. 8 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно второму примеру горелку для сжигания;

на фиг. 9 - вид в горизонтальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную согласно третьему примеру горелку для сжигания;

на фиг. 10 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 9, вид спереди;

на фиг. 11 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно примеру конструкцию выпрямляющих пластин, показанных на фиг. 9;

на фиг. 12 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно примеру конструкцию выпрямляющих пластин, показанных на фиг. 9;

на фиг. 13 - вид в вертикальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно примеру, показанному на фиг. 12;

на фиг. 14 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии A-A на фиг. 13;

на фиг. 15 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 13, вид спереди;

на фиг. 16 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 13, вид в вертикальном разрезе;

на фиг. 17 - вид в вертикальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно примеру, показанному на фиг. 13.

Варианты осуществления изобретения

Далее со ссылками на чертежи подробно описаны горелка для сжигания и котел согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения. Следует отметить, что изобретение не ограничено этими вариантами осуществления и, когда в наличии множество вариантов осуществления, включает комбинации этих различных вариантов осуществления.

Первый вариант осуществления

На фиг. 3 схематично представлена конфигурация, иллюстрирующая угольный котел по первому варианту осуществления, а на фиг. 4 представлен вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию конструкции горелки для сжигания.

В первом варианте осуществления котел представляет собой пылеугольный котел, в котором используется угольная пыль, полученная путем измельчения угля, в виде пылевидного топлива (твердого топлива), в котором угольная пыль сжигается с помощью горелок для сжигания и который может аккумулировать тепло, полученное при сжигании.

Как показано на фиг. 3, в первом варианте осуществления угольный котел 10 представляет собой стандартный котел и включает в себя топку 11, устройство 12 для сжигания и жаровую трубу 13. Топка 11 имеет форму полой трубы квадратного сечения и установлена в вертикальном направлении. Стенка топки 11 образована теплопроводной трубой.

Устройство 12 для сжигания расположено на нижнем участке стенки (теплопроводной трубы) топки 11. Устройство 12 для сжигания включает в себя множество горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, установленных на стенке топки. В настоящем варианте осуществления каждая из горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания состоит из набора из четырех горелок для сжигания, которые расположены через одинаковые интервалы в окружном направлении, и пяти наборов, т. е. пяти рядов, которые расположены в вертикальном направлении. Однако форма топки, число горелок для сжигания в одном ряду и число рядов не ограничены этим вариантом осуществления.

Горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания присоединены к измельчителям 31, 32, 33, 34, 35 (измельчителям угля/мельницам) соответственно с помощью труб 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли. Каждый из измельчителей 31, 32, 33, 34, 35 имеет конфигурацию, в которой стол мельницы, имеющий центр вращающегося вала, проходящий в вертикальном направлении, поддерживается в корпусе таким образом, чтобы его можно было приводить во вращение, а над столом мельницы располагается множество размольных валков таким образом, чтобы они вращались синхронно с вращением стола мельницы, который не показан на чертежах. Таким образом, уголь, подаваемый между размольными валками и столом мельницы, измельчается в измельчителях до предварительно заданного размера. Угольную пыль разделяют по размеру частиц, используя транспортирующий воздух (первичный воздух), и затем подают через трубы 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли к первым горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.

Топка 11 обеспечена дутьевым коробом 36 в положении установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Дутьевой короб 36 соединен с первым концевым участком воздуховода 37. На втором концевом участке воздуховода 37 установлен нагнетательный вентилятор 38. Топка 11 дополнительно обеспечена дополнительным устройством 39 подачи воздуха (далее - дополнительная воздушная форсунка) над положением установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Дополнительная воздушная форсунка 39 соединена с концевым участком воздуховода 40, ответвленного от воздуховода 37. Таким образом, воздух для сжигания (воздух для сжигания топливного газа/вторичный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, подается через воздуховод 37 в дутьевой воздушный короб 36, а затем подается из дутьевого короба 36 в горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, а воздух для сжигания (дополнительный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, через ответвленный воздуховод 40 подается к дополнительной воздушной форсунке 39.

Жаровая труба 13 соединена с верхним участком топки 11. Для аккумулирования тепла отходящего газа жаровая труба 13 обеспечена пароперегревателями 51, 52, 53, промежуточными перегревателями 54, 55 и экономайзерами 56, 57, и между отходящим газом, образующимся при сжигании в топке 11, и водой осуществляется теплообмен.

Жаровая труба 13 с нижней по потоку стороны соединена с газовым трактом 58, через который отводится отходящий газ после теплообмена. Подогреватель 59 воздуха расположен между газовым трактом 58 и воздуховодом 37, и теплообмен между воздухом, протекающим в воздуховоде 37, и отходящим газом, протекающим в газовом тракте 58, таким образом, увеличивает температуру воздуха для сжигания, подаваемого к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.

Газовый тракт 58 обеспечен денитрификационным устройством, электростатическим пылеуловителем, нагнетательным вентилятором и десульфуризационным устройством и дополнительно обеспечен воронкой на концевом участке с нижнего по потоку конца, которая не показана на чертежах.

Далее приведено подробное описание устройства 12 для сжигания. Горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, образующие устройство 12 для сжигания, имеют по существу одинаковую конструкцию, и, таким образом, в качестве примера горелок для сжигания будет описана горелка 21 для сжигания.

Как показано на фиг. 4, горелка 21 для сжигания образована горелками 21а, 21b, 21с, 21d для сжигания, которые расположены на четырех стенках топки 11 соответственно. Горелки 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания соответственно соединены с ответвленными трубами 26a, 26b, 26c, 26d, ответвленными от трубы 26 для подачи угольной пыли, и с ответвленными трубами 37a, 37b, 37c, 37d, ответвленными от воздуховода 37.

Таким образом, горелки 21а, 21b, 21с, 21d для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь (топливный газ) из угольной пыли и транспортирующего воздуха в топку 11 и впрыскивают воздух для сжигания с наружной стороны (воздух для сжигания топливного газа/вторичный воздух) в пылевидную угольную топливовоздушную смесь. Пылевидная угольная топливовоздушная смесь воспламеняется с образованием четырех языков пламени F1, F2, F3, F4. Языки пламени F1, F2, F3, F4 формируют поток C пламени, закрученный против часовой стрелки, если смотреть сверху топки 11 (на фиг. 4).

Как показано на фиг. 3 и 4, в угольном котле 10, имеющем такую конструкцию, при активированных измельчителях 31, 32, 33, 34, 35 угля твердое топливо измельчается, а угольная пыль вместе с транспортирующим воздухом подается через трубы 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Нагретый воздух для сжигания подается из воздуховода 37 через дутьевой короб 36 к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания и из ответвленного воздуховода 40 - к дополнительной воздушной форсунке 39. Затем горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь из угольной пыли и транспортирующего воздуха в топку 11 и впрыскивают воздух для сжигания в топку 11. В это же время осуществляется зажигание с образованием пламени. Дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух в топку 11 для управления процессом горения. В топке 11 пылевидная угольная топливновоздушная смесь и воздух для сжигания сжигаются с образованием языков пламени. Когда в нижней части топки 11 образуются языки пламени, газ сгорания (отходящий газ) поднимается в топке 11 и выпускается в жаровую трубу 13.

Таким образом, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь и воздух для сжигания (часть вторичного воздуха) в зону А для сжигания в топке 11. В это же время осуществляется зажигание с образованием закрученного потока C пламени в зоне А для сжигания. Закрученный поток C пламени поднимается в зону B восстановления, оставаясь закрученным. Дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух над зоной В восстановления топки 11. В топке 11 количество подаваемого воздуха устанавливается меньше теоретически необходимого количества воздуха по отношению к количеству подаваемой угольной пыли таким образом, что внутри поддерживается восстановительная газовая среда. После восстановления в топке 11 окислов азота, образующихся при сжигании угольной пыли, подается дополнительный воздух для полного окислительного сжигания угольной пыли, что способствует снижению выбросов окислов азота в результате сжигания угольной пыли.

Вода, подаваемая из насоса питательной воды (не показан), предварительно нагревается экономайзерами 56, 57, затем нагревается до температуры насыщенного пара с подачей к верхнему барабану (не показан) и к экранным трубам (не показаны) в стенке топки и подается к верхнему барабану (не показан). Насыщенный пар в верхнем барабане (не показан) вводится в пароперегреватели 51, 52, 53 и затем перегревается газом сгорания. Перегретый пар, образуемый пароперегревателями 51, 52, 53, подается к силовой установке (такой как турбина) (не показана). Пар, отбираемый в середине процесса расширения в турбине, вводится в промежуточные перегреватели 54, 55, снова перегревается и возвращается в турбину. В вышеприведенном описании топка 11 описана как устройство барабанного типа (верхний барабан), но эта конфигурация не имеет ограничительного характера.

Затем, после прохождения отходящего газа через экономайзеры 56, 57 жаровой трубы 13, денитрификационное устройство, электростатический пылеуловитель и десульфуризационное устройство (не показаны) соответственно, удаляют токсичные вещества, такие как окислы азота с катализатором, твердые частицы и сера, из отходящего газа в газовом тракте 58. Затем отходящий газ выпускается через воронку в атмосферу.

Далее приведено подробное описание горелки 21 для сжигания (21а, 21b, 21с, 21d), имеющей такую конструкцию. На фиг. 1 представлена горелка для сжигания по первому варианту осуществления, вид спереди, а на фиг. 2 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии II-II на фиг. 1.

Как показано на фиг. 1 и 2, горелка 21 для сжигания обеспечена топливной форсункой 61, форсункой 62 воздуха для сжигания и форсункой 63 вторичного воздуха в указанном порядке от центра и обеспечена внутренним элементом 64 внутри топливной форсунки 61.

Топливная форсунка 61 может впрыскивать пылевидную топливновоздушную смесь (далее называемую топливным газом) 301 из угольной пыли (твердое топливо) и транспортирующего воздуха (первичный воздух). Форсунка 62 воздуха для сжигания расположена с наружной стороны топливной форсунки 61 и может впрыскивать часть 302 воздуха для сжигания (воздух для сжигания топливного газа) в топливный газ 301, впрыскиваемый из топливной форсунки 61, с наружной периферийной стороны. Форсунка 63 вторичного воздуха расположена с наружной стороны форсунки 62 воздуха для сжигания и может впрыскивать часть 303 воздуха для сжигания (далее называемую вторичным воздухом) в воздух 302 для сжигания топливного газа, впрыскиваемый из форсунки 62 воздуха для сжигания, с наружной периферийной стороны.

Внутренний элемент 64 расположен в топливной форсунке 61 и на дальнем конце топливной форсунки 61, т. е. ниже по потоку в направлении потока топливного газа 301, и функционирует в качестве элемента для зажигания топливного газа 301 и стабилизации языков пламени или направления топлива. Внутренний элемент 64 образован двумя первыми элементами 71, двумя вторыми элементами 72 и третьим элементом 73. Первые элементы 71, вторые элементы 72 и третий элемент 73 ориентированы в вертикальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в горизонтальном направлении. В этом случае под вертикальным направлением подразумевается направление с очень малым углом отклонения по отношению к вертикальному направлению.

Первые элементы 71 расположены на дальнем конце топливной форсунки 61 по обеим сторонам в радиальном направлении (сторонам, близким к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61) от осевой линии (центральной линии топливной форсунки 61) O, проходящей в направлении впрыскивания топливного газа 301, на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Каждый из первых элементов 71 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301. Вторые элементы 72 расположены на дальнем конце топливной форсунки 61 на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от обеих горизонтально расположенных наружных сторон (сторон, близких к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61) соответствующих первых элементов 71 и на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Каждый из вторых элементов 72 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301. Третий элемент 73 расположен на дальнем конце топливной форсунки 61 на осевой линии (центральной линии топливной форсунки 61) O, проходящей в направлении впрыскивания топливного газа 301, на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от первых элементов 71. Третий элемент 73 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301.

Каждая из топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания имеет длинную трубчатую конструкцию. Топливная форсунка 61 определяет путь Р1 потока топливного газа благодаря четырем плоским поверхностям 61а внутренней стенки. Путь Р1 потока топливного газа проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) топливной форсунки 61 обеспечено прямоугольное отверстие 61b. Форсунка 62 воздуха для сжигания определяет путь P2 потока воздуха для сжигания благодаря четырем плоским поверхностям 61c наружной стенки топливной форсунки 61 и четырем плоским поверхностям 62а внутренней стенки. Путь P2 потока воздуха для сжигания проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) форсунки 62 воздуха для сжигания обеспечено прямоугольное кольцеобразное отверстие 62b. Эта конфигурация способствует образованию двухтрубной конструкции из топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания.

Форсунка 63 вторичного воздуха имеет длинную трубчатую конструкцию, расположенную с наружной стороны топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания. Форсунка 63 вторичного воздуха имеет трубчатую конструкцию, имеющую четыре прямоугольных поперечных сечения, и состоит из основных корпусов 63а, 63b, 63с, 63d форсунки вторичного воздуха, которые независимо расположены сверху, снизу, слева и справа от форсунки 62 воздуха для сжигания с предварительно заданными зазорами на наружной стороне форсунки 62 воздуха для сжигания. Форсунка 63 вторичного воздуха определяет четыре пути Р31, Р32, Р33, Р34 потока вторичного воздуха благодаря четырем основным корпусам 63а, 63b, 63с, 63d форсунки вторичного воздуха. Пути P31, P32, P33, P34 потока вторичного воздуха проходят в продольном направлении и имеют одинаковое поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) форсунки 63 вторичного воздуха обеспечено прямоугольное кольцеобразное отверстие 63e.

Топливная форсунка 61 и форсунка 62 воздуха для сжигания могут иметь прямоугольную форму поперечного сечения вместо обычной квадратной формы. В этом случае углы могут быть закруглены. Трубчатая конструкция с закругленными углами может повысить прочность форсунки. В альтернативном варианте осуществления форма может быть цилиндрической.

Таким образом, отверстие 62b форсунки 62 воздуха для сжигания (путь P2 потока воздуха для сжигания) расположено с наружной стороны отверстия 61b топливной форсунки 61 (путь P1 потока топливного газа). Отверстие 63е форсунки 63 вторичного воздуха (путь Р3 потока вторичного воздуха) расположено с наружной стороны отверстия 62b форсунки 62 воздуха для сжигания (путь P2 потока воздуха для сжигания) на предварительно заданных расстояниях. Отверстия 61b, 62b, 63e топливной форсунки 61, форсунки 62 воздуха для сжигания и форсунки 63 вторичного воздуха расположены в одном и том же положении в направлении потока топливного газа 301 и воздуха таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости.

Форсунка 63 вторичного воздуха может состоять не из четырех основных корпусов 63a, 63b, 63c, 63d форсунки вторичного воздуха, а иметь двухтрубную прямоугольную трубчатую конструкцию, расположенную с наружной стороны форсунки 62 воздуха для сжигания. Форсунка 63 вторичного воздуха может состоять не из основных корпусов 63a, 63b, 63c, 63d форсунки вторичного воздуха, а только из верхнего и нижнего основных корпусов 63а, 63b форсунки вторичного воздуха или только из левого и правого основных корпусов 63с, 63d форсунки вторичного воздуха. Кроме того, каждый из основных корпусов 63a, 63b, 63c, 63d форсунки 63 вторичного воздуха может быть обеспечен демпферным регулирующим механизмом отверстия для регулирования количества впрыскиваемого вторичного воздуха 303.

Каждый из первых элементов 71 состоит из плоского участка 81, имеющего постоянную ширину, и расширенного участка 82, образованного как одно целое с передним концом (нижним по потоку концом в направлении потока топливного газа 301) плоского участка 81 в поперечном сечении в горизонтальном направлении (фиг. 2). Плоский участок 81 имеет постоянную ширину в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 82 имеет ширину, увеличивающуюся в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 82 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника и имеет базовый конец, соединенный с плоским участком 81, причем дальний конец расширяется к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа 301, а передний конец представляет собой плоскость, перпендикулярную направлению потока топливного газа 301. Таким образом, расширенный участок 82 включает в себя первую направляющую поверхность (первую наклонную поверхность) 82a, наклоненную внутрь в поперечном направлении (к центральной линии O топливной форсунки 61), вторую направляющую поверхность (первую наклонную поверхность) 82b, наклоненную наружу в поперечном направлении (к поверхности 61a внутренней стенки топливной форсунки 61), и торцевую поверхность 82c, расположенную со стороны переднего конца. Угол, образованный первой направляющей поверхностью 82а и торцевой поверхностью 82с, и угол, образованный второй направляющей поверхностью 82b и торцевой поверхностью 82с, представляют собой концевые кромки наклона (первые концевые кромки наклона), на которых заканчивается наклон наклонных направляющих поверхностей 82а, 82b. Поток топливного газа разделяется на этих концевых кромках наклона, которые представляют собой углы.

Расширенный участок 82 имеет постоянную ширину в продольном направлении (в вертикальном направлении), но может иметь изменяющуюся ширину. Желательно, чтобы первая направляющая поверхность 82а, вторая направляющая поверхность 82b и торцевая поверхность 82с представляли собой плоскости, но они могут быть изогнуты или искривлены и могут иметь вогнутую или выпуклую форму. Расширенный участок 82 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника. Однако этот вариант не имеет ограничительного характера, и горизонтальное поперечное сечение может иметь форму, в которой торцевая поверхность 82c является вогнутой или Y-образной.

Каждый из вторых элементов 72 состоит из плоского участка 83, имеющего постоянную ширину, и расширенного участка 84, образованного как одно целое с передним концом (нижним по потоку концом в направлении потока топливного газа 301) плоского участка 83 в поперечном сечении в горизонтальном направлении (фиг. 2). Плоский участок 83 имеет постоянную ширину в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 84 имеет ширину, увеличивающуюся в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 84 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме прямоугольного треугольника и имеет базовый конец, соединенный с плоским участком 83, причем дальний конец расширяется к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа 301, а передний конец представляет собой плоскость, перпендикулярную направлению потока топливного газа 301. Таким образом, расширенный участок 84 включает в себя первую направляющую поверхность (вторую наклонную поверхность) 84a, наклоненную внутрь в поперечном направлении (к центральной линии O топливной форсунки 61), и торцевую поверхность 84c, расположенную со стороны переднего конца, и не имеет направляющей поверхности с наружной стороны в поперечном направлении (на стороне поверхности 61a внутренней стенки топливной форсунки 61), а вместо нее имеет плоскость, которая продолжается от концевой поверхности плоского участка 83. Угол, образованный первой направляющей поверхностью 84а и торцевой поверхностью 84с, представляет собой концевую кромку наклона (вторую концевую кромку наклона), на которой заканчивается наклон наклонной направляющей поверхности 84а. На этой концевой кромке наклона, которая представляет собой угол, происходит разделение потока топливного газа.

Расширенный участок 84 имеет постоянную ширину в продольном направлении (в вертикальном направлении), но может иметь изменяющуюся ширину. Менее расширенный участок 84 может в относительной степени интенсифицировать внутреннее зажигание. Желательно, чтобы первая направляющая поверхность 84а и торцевая поверхность 84с представляли собой плоскости, но они могут быть изогнуты или искривлены и могут иметь вогнутую или выпуклую форму. Расширенный участок 84 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме прямоугольного треугольника. Однако эта конструкция не имеет ограничительного характера, и горизонтальное поперечное сечение может иметь форму, в которой торцевая поверхность 84c является вогнутой или в которой плоский участок является изогнутым.

Третий элемент 73 состоит из плоского участка 85, имеющего постоянную ширину, и расширенного участка 86, образованного как одно целое с передним концом (нижним по потоку концом в направлении потока топливного газа 301) плоского участка 85 в поперечном сечении в горизонтальном направлении (фиг. 2). Плоский участок 85 имеет постоянную ширину в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 86 имеет ширину, увеличивающуюся в направлении потока топливного газа 301. Расширенный участок 86 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника и имеет базовый конец, соединенный с плоским участком 85, причем дальний конец расширяется к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа 301, а передний конец представляет собой плоскость, перпендикулярную направлению потока топливного газа 301. Таким образом, расширенный участок 86 включает в себя первую направляющую поверхность (третью наклонную поверхность) 86a, наклоненную к одному из первых элементов 71, вторую направляющую поверхность (третью наклонную поверхность) 86b, наклоненную к другому первому элементу 71, и торцевую поверхность 86c, расположенную со стороны переднего конца. Угол, образованный первой направляющей поверхностью 86а и торцевой поверхностью 86с, и угол, образованный второй направляющей поверхностью 86b и торцевой поверхностью 86с, представляют собой концевые кромки наклона (третьи концевые кромки наклона), на которых заканчивается наклон наклонных направляющих поверхностей 86а, 86b. Поток топливного газа разделяется на этих концевых кромках наклона, которые представляют собой углы.

Расширенный участок 86 имеет постоянную ширину в его продольном направлении (в вертикальном направлении), но может иметь изменяющуюся ширину. Желательно, чтобы первая направляющая поверхность 86а, вторая направляющая поверхность 86b и торцевая поверхность 86с представляли собой плоскости, но они могут быть изогнуты или искривлены и могут иметь вогнутую или выпуклую форму. Расширенный участок 86 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника. Однако этот вариант не имеет ограничительного характера, и горизонтальное поперечное сечение может иметь форму, в которой торцевая поверхность 86c является вогнутой или Y-образной.

В этом случае зазоры, занимающие предварительно заданные промежутки, определены между первыми элементами 71, вторыми элементами 72, третьим элементом 73 и поверхностями внутренней стенки топливной форсунки 61, как описано выше. Эти предварительно заданные промежутки превышают по меньшей мере значения ширины расширенных участков 82, 84, 86 элементов 71, 72, 73 или являются такими, что не вызывают помех (не приводят к контактам) по меньшей мере расширенных участков 82, 84, 86 элементов 71, 72, 73 друг с другом или с поверхностями 61а внутренней стенки топливной форсунки 61 в случае теплового удлинения.

Топливная форсунка 61 в качестве внутреннего элемента 64 включает в себя первые, вторые и третий элементы 71, 72, 73, расположенные внутри с предварительно заданными интервалами в поперечном направлении (в горизонтальном направлении). На дальних концах вторых и третьего элементов 72, 73 соответственно обеспечены расширенные участки 84, 86. Расширенные участки 84, 86 соответственно имеют торцевые поверхности 84с, 86с, расположенные в том же положении, что и отверстие 61b топливной форсунки 61 в направлении потока топливного газа 301, таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости. На дальних концах первых элементов 71 обеспечены расширенные участки 82. Расширенные участки 82 имеют торцевые поверхности 82с, расположенные выше по потоку относительно отверстия 61b топливной форсунки 61 в направлении впрыскивания топливного газа 301. Таким образом, торцевые поверхности 84с, 86с расширенных участков 84, 86 вторых и третьего элементов 72, 73 находятся в том же положении, что и отверстие 61b топливной форсунки 61 в направлении впрыскивания топливного газа 301. Торцевые поверхности 82с расширенных участков 82 первых элементов 71 расположены в положении, удаленном от отверстия 61b топливной форсунки 61 (торцевые поверхности 84с, 86с расширенных участков 84, 86) к верхней по потоку стороне в направлении впрыскивания топливного газа 301 на предварительно заданное расстояние L.

В этом случае предварительно заданное расстояние L составляет 0,001D или более и 1,0D или менее, предпочтительно 0,03D или более и 0,5D или менее, а более предпочтительно 0,05D или более и 0,3D или менее, где D представляет собой эквивалентный диаметр отверстия топливной форсунки 61.

Описанные выше нижний и верхний пределы определяются исходя из следующих соображений. Если предварительно заданное расстояние меньше нижнего предела, расстояние между первыми элементами 71, вторыми элементами 72 и третьим элементом 73 является слишком малым, таким образом, в этом случае не удается обеспечить преимущество площади поперечного сечения пути потока, которое обеспечивается смещением элементов в их положении. Если предварительно заданное расстояние превышает верхний предел, зона рециркуляции, образованная первыми элементами 71, исчезает перед вторыми элементами 72 и третьим элементом 73, таким образом, в этом случае не удается обеспечить преимущество направления топлива (угольной пыли) от вторых элементов 72 и третьего элемента 73 в зону рециркуляции у первых элементов 71.

Верхние концы и нижние концы задних участков первых, вторых и третьего элементов 71, 72, 73 поддерживаются поверхностями 61а внутренней стенки топливной форсунки 61 посредством опорных элементов 87, 88. Опорные элементы 87, 88 прикреплены к верхним участкам и нижним участкам поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61 и поддерживают верхние концы и нижние концы первых, вторых и третьего элементов 71, 72, 73.

В этом случае первые, вторые и третий элементы 71, 72, 73 прикреплены к опорным элементам 87, 88, прикрепленным к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Однако изобретение не ограничивается этой конфигурацией. Например, торцевые поверхности 82с расширенных участков 82 первых элементов 71 втянуты от отверстия 61b топливной форсунки 61 на предварительно заданное расстояние L. Предварительно заданное расстояние L для определения положения расширенных участков 82 можно изменять в зависимости от типа и количества впрыскиваемого топлива. Таким образом, желательно обеспечить первые элементы 71 так, чтобы их положения можно было регулировать в направлении впрыскивания топливного газа 301. Например, в конкретной конфигурации в опорных элементах 87, 88 у поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61 можно закрепить направляющие 89, проходящие в направлении впрыскивания топливного газа 301, и поддерживать первые элементы 71 (плоские участки 81) с возможностью их перемещения. В этом случае первые элементы 71 можно перемещать в целях регулировки относительно направляющих 89 и затем фиксировать их с помощью приспособлений, таких как болты. Кроме того, можно обеспечить приводное устройство (такое как гидравлический цилиндр и двигатель) для перемещения первых элементов 71 относительно направляющих 89 в целях регулировки.

В топливной форсунке 61 первые, вторые и третий элементы 71, 72, 73, выступающие в качестве внутреннего элемента 64, поддерживаются опорными элементами 87, 88. Таким образом, путь P1 потока топливного газа разделяется на шесть зон. Таким образом, путь P1 потока топливного газа разделен на пути P11 первого потока топливного газа между третьим элементом 73 и первыми элементами 71, пути P12 второго потока топливного газа между первыми элементами 71 и вторыми элементами 72 и пути Р13 третьего потока топливного газа между вторыми элементами 72 и поверхностями 61а внутренней стенки топливной форсунки 61.

Следует отметить, что опорные элементы 87, 88, которые поддерживают элементы 71, 72, 73, не влияют на поток 301 топливного газа и имеют минимально возможную ширину (минимально возможную толщину), которая меньше, чем у элементов 71, 72, 73 (плоские участки 81, 83, 85, расширенные участки 82, 84, 86). В настоящем варианте осуществления опорные элементы 87, 88 поддерживают плоские участки 81, 83, 85 элементов 71, 72, 73, но могут поддерживать и расширенные участки 82, 84, 86 или как плоские участки 81, 83, 85, так и расширенные участки 82, 84, 86. Положения, в которых опорные элементы 87, 88 поддерживают элементы 71, 72, 73 в окружном направлении, не ограничиваются этим вариантом осуществления.

В горелке 21 для сжигания с этой конфигурацией топливный газ (угольная пыль и первичный воздух) 301 протекает по пути Р1 потока топливного газа топливной форсунки 61 и впрыскивается через отверстие 61b в топку 11 (см. фиг. 3). Воздух 302 для сжигания топливного газа протекает по пути P2 потока воздуха для сжигания форсунки 62 воздуха для сжигания и впрыскивается через отверстие 62b к наружной стороне от топливного газа 301. Вторичный воздух 303 протекает по пути Р3 потока вторичного воздуха форсунки 63 вторичного воздуха и впрыскивается через отверстие 63е к наружной стороне от воздуха для сжигания для топливного газа 301. В это же время топливный газ (угольная пыль и первичный воздух) 301, воздух 302 для сжигания топливного газа и вторичный воздух 303 впрыскиваются в виде прямолинейных потоков в направлении осевой линии горелки (вдоль центральной линии O) без закручивания.

В этом случае топливный газ 301 протекает, ответвляясь посредством первых элементов 71, вторых элементов 72 и третьего элемента 73 у отверстия 61b топливной форсунки 61, и зажигается и сжигается в этом положении в качестве газа сгорания. Воздух 302 для сжигания топливного газа, который впрыскивается в топливный газ 301 вокруг внешней периферии, способствует сжиганию топливного газа 301. Кроме того, вторичный воздух 303, который впрыскивается в языки пламени горения вокруг внешней периферии, изменяет пропорцию воздуха 302 для сжигания топливного газа и вторичного воздуха 303, обеспечивая оптимальное сжигание.

Каждый из расширенных участков 82, 84, 86 первых элементов 71, вторых элементов 72 и третьего элемента 73, составляющих внутренний элемент 64, имеет разделительную форму таким образом, что топливный газ 301 протекает вдоль направляющих поверхностей 82a, 82b, 84a 86а, 86b расширенных участков 82, 84, 86 и затем поворачивает к сторонам торцевой поверхности 82с, 84с, 86с с формированием, таким образом, зоны рециркуляции перед торцевыми поверхностями 82с, 84с, 86с. Таким образом, в этой зоне рециркуляции осуществляются зажигание топливного газа 301 и стабилизация пламени, что обеспечивает внутреннюю стабилизацию пламени языков пламени горения (стабилизацию пламени в центральной зоне со стороны центральной линии О в топливной форсунке 61). В этом случае для участков внешней периферии языков пламени горения характерны низкие температуры, а вторичный воздух 303 может снижать температуры языков пламени горения в атмосфере с высоким содержанием кислорода, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота на участках внешней периферии языков пламени горения.

Расширенные участки 82 первых элементов 71 расположены выше по потоку от расширенных участков 84, 86 вторых и третьего элементов 72, 73 в направлении впрыскивания топливного газа 301. Такая конфигурация смещает положение сужения на пути P1 потока топливного газа топливной форсунки 61 в направлении впрыскивания топливного газа 301, уменьшает зону, в которой путь потока значительно сужается, и уменьшает скорость потока топливного газа 301 в положениях расширенных участков 82, 84, 86. Таким образом, внутреннее зажигание и внутреннюю стабилизацию пламени можно усилить без увеличения размера топливной форсунки 61.

Топливный газ 301 сначала формирует зону рециркуляции посредством направляющих поверхностей 82а, 82b расширенных участков 82 первых элементов 71. Эта зона рециркуляции формируется в топливной форсунке 61 и, таким образом, затрудняет получение теплоты излучения от расположенного поблизости языка пламени в топке, что обеспечивает благоприятные характеристики внутреннего зажигания и внутренней стабилизации пламени, эффективный расход воздуха внутри топливной форсунки 61, и при этом предотвращается наружное зажигание. Затем после образования зоны рециркуляции посредством направляющих поверхностей 82a, 82b расширенных участков 82 первых элементов 71 топливный газ 301 формирует зону рециркуляции посредством направляющих поверхностей 84a, 86a, 86b расширенных участков 84, 86 вторых элементов 72 и третьего элемента 73. Поскольку расширенные участки 82, 84, 86 элементов 71, 72, 73 находятся в разных положениях в направлении потока топливного газа, скорость потока топливного газа 301 на расширенных участках 82, 84, 86 элементов 71, 72, 73 может быть меньше по сравнению с конфигурацией, в которой расширенные участки элементов находятся в одном и том же положении в направлении потока топливного газа. Кроме того, угольная пыль, направляемая направляющей поверхностью 82a, 82b, протекает к торцевым поверхностям 84c, 86c на нижней по потоку стороне, и это, таким образом, приводит к увеличению количества угольной пыли. Это также может усилить внутреннее зажигание и внутреннюю стабилизацию пламени. В этом случае первые элементы 71 функционируют не только в качестве стабилизаторов пламени, но также и в качестве направляющих элементов, направляющих угольную пыль ко вторым элементам 72 и к третьему элементу 73 на нижнюю по потоку сторону.

Расширенные участки 84 вторых элементов 72 имеют направляющие поверхности 84а только на сторонах первого элемента 71 и имеют плоские формы на сторонах поверхности 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Эта конфигурация не допускает формирования зоны рециркуляции на путях Р13 третьего потока топливного газа, которые не выполняют функцию стабилизации пламени, между поверхностями 61a внутренней стенки топливной форсунки 61 и вторыми элементами 72, что приводит к предотвращению наружного зажигания.

Форсунка 63 вторичного воздуха впрыскивает вторичный воздух 303 таким образом, чтобы он окружал топливную форсунку 61 не только сверху и снизу, но также слева и справа, т. е. по всему периметру. Таким образом, это в некоторой степени затрудняет формирование высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода в окружном направлении и униформизирует уровень кислорода в окружном направлении, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота на участках внешней периферии языков пламени горения.

Горелка для сжигания в первом варианте осуществления снабжена топливной форсункой 61, впрыскивающей топливный газ 301, который представляет собой смесь угольной пыли и воздуха, форсункой 62 воздуха для сжигания, впрыскивающей воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки 61, и внутренним элементом 64, выполняющим функцию секции стабилизации пламени или направляющего элемента, расширяющего направление впрыскивания топливного газа 301, и снабжена первыми элементами 71, расположенными выше по потоку от отверстия 61b топливной форсунки 61 в направлении впрыскивания топливного газа 301, и вторыми элементами 72, расположенными ниже по потоку от первых элементов 71 в направлении впрыскивания топливного газа 301 и по обеим сторонам от первых элементов 71 в направлении расширения.

Таким образом, топливный газ 301, протекающий в топливной форсунке 61, может поддерживать горение посредством зон рециркуляции, сформированных ниже по потоку от элементов 71, 72. В этом случае, поскольку положения первых элементов 71 и вторых элементов 72 смещены в направлении впрыскивания топливного газа 301, снижается скорость потока у отверстия 61b топливной форсунки 61, что приводит к улучшению стабильности пламени без увеличения размера топливной форсунки 61. Топливный газ 301, подаваемый из вторых элементов 72 к зоне рециркуляции, сформированной посредством первых элементов 71, может улучшить стабильность пламени. Зажигание топливного газа 301 и стабилизация пламени осуществляются на первых элементах 71 и вторых элементах 72 в указанном порядке, и зажигание осуществляется соответственно от центрального участка поперечного сечения потока топливного газа. Таким образом, угольную пыль можно эффективно собрать, чтобы таким образом усилить внутреннюю стабилизацию пламени. Соответственно, можно улучшить характеристику внутренней стабилизации пламени.

В горелке для сжигания в первом варианте осуществления направляющие поверхности 82а, 82b расширенных участков 82 первых элементов 71 обеспечены на сторонах центральной линии О в топливной форсунке 61 и на сторонах поверхности 61а внутренней стенки топливной форсунки 61, а направляющие поверхности 84a расширенных участков 84 вторых элементов 72 обеспечены только на сторонах центральной линии О в топливной форсунке 61. Такая конфигурация позволяет расширить топливный газ 301 в обе стороны посредством направляющих поверхностей 82а, 82b первых элементов 71 с образованием зоны рециркуляции и расширить топливный газ только со сторон первых элементов 71 посредством направляющих поверхностей 84a вторых элементов 72 с образованием зоны рециркуляции, что препятствует наружной стабилизации пламени в топливной форсунке 61 и способствует снижению выбросов окислов азота.

Горелка для сжигания в первом варианте осуществления обеспечена первыми элементами 71 во множестве на предварительно заданных расстояниях и вторыми элементами 72 на предварительно заданных расстояниях по обеим сторонам к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61 относительно первых элементов 71. Таким образом, первые элементы 71 и вторые элементы 72 эффективно расположены таким образом, что они обращены друг к другу, что позволяет сформировать зоны рециркуляции соответствующим образом.

В горелке для сжигания в первом варианте осуществления третий элемент 73 расположен между первыми элементами 71. Первые элементы 71, расположенные выше по потоку в направлении впрыскивания топливного газа 301, таким образом, обеспечены между вторыми элементами 72 и третьим элементом 73, расположенными у отверстия 61b топливной форсунки 61 таким образом, что элементы 71, 72, 73 расположены поочередно в направлении впрыскивания топливного газа 301 в топливной форсунке 61. Такая конфигурация увеличивает комбинации элементов 71, 72, 73, положение которых смещено в направлении впрыскивания топливного газа 301, и, таким образом, уменьшается скорость потока при впрыскивании. Подача угольной пыли из третьего элемента 73 в зону рециркуляции, образованную посредством первых элементов 71, может улучшить характеристики внутренней стабилизации пламени. В этом случае третий элемент 73 также функционирует в качестве направляющего элемента, который направляет угольную пыль к первым элементам 71.

В горелке для сжигания в первом варианте осуществления первые элементы 71 обеспечены таким образом, что их положения в направлении впрыскивания топливного газа 301 можно регулировать. Таким образом, например, при изменении типа угольной пыли изменение положений первых элементов 71 к верхней или нижней по потоку стороне в направлении впрыскивания топливного газа 301 в зависимости от типа угольной пыли обеспечивает благоприятные характеристики внутренней стабилизации пламени. Таким образом, при использовании трудносжигаемой угольной пыли (угля) желательно изменять положения первых элементов 71 посредством перемещения вверх по потоку относительно направления впрыскивания топливного газа 301, а при использовании легкосжигаемой угольной пыли (угля) изменять положения первых элементов 71 посредством перемещения вниз по потоку относительно направления впрыскивания топливного газа 301.

В горелке для сжигания в первом варианте осуществления первые элементы 71, вторые элементы 72 и третий элемент 73 ориентированы в вертикальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в горизонтальном направлении. Такая конфигурация предотвращает накапливание угольной пыли, содержащейся в топливном газе 301, который протекает в топливной форсунке 61, на элементах 71, 72, 73 и, таким образом, предотвращает ухудшение характеристики стабилизации пламени.

В горелке для сжигания в первом варианте осуществления форсунка 63 вторичного воздуха расположена сверху, снизу, слева и справа от топливной форсунки 61. Такая конфигурация позволяет впрыскивать вторичный воздух снаружи от вторых элементов 72, которые не выполняют функцию стабилизации пламени с наружной стороны. Таким образом, даже если в этих зонах образуется избыток кислорода, воздух можно подавать к внешней периферии языков пламени без увеличения выбросов окислов азота. При использовании угольного топлива, такого как угольная пыль, недостаток воздуха может приводить к образованию сероводорода, что приводит к коррозии стенки топки. Однако форсунка 63 вторичного воздуха может подавать достаточное количество воздуха к внешней периферии языков пламени и таким образом предотвращать образование сероводорода.

В котле в первом варианте осуществления обеспечена топка 11, которая является полой и установлена в вертикальном направлении, горелка 21 для сжигания, расположенная в топке 11, и жаровая труба 13, расположенная в верхнем участке топки 11. Такая конфигурация позволяет улучшить характеристику внутренней стабилизации пламени горелки 21 для сжигания, что приводит к повышению эффективности котла. Горелка 21 для сжигания в настоящем варианте осуществления описана применительно к топке с угловым типом расположения горелок, в которой горелки 21 для сжигания расположены по углам топки 11, но она может применяться и по отношению к топке со встречным типом расположения горелок, в которой горелки 21 для сжигания расположены в топке 11 таким образом, чтобы они были обращены друг к другу.

Каждый из первых элементов 71, вторых элементов 72 и третьего элемента 73, описанных в настоящем варианте осуществления, функционирует в качестве стабилизатора пламени; однако каждый из элементов может функционировать в качестве направляющего элемента, который направляет угольную пыль к другому элементу, не выполняя при этом функции стабилизатора пламени. Например, когда угольная пыль направляется от первых элементов 71 ко вторым элементам 72 и третьему элементу 73, первые элементы 71 функционируют в качестве направляющих элементов. В этом случае первые элементы 71 могут не выполнять функции стабилизаторов пламени. Когда угольная пыль подается от вторых элементов 72 или третьего элемента 73 к зоне рециркуляции у первых элементов 71, вторые элементы 72 или третий элемент 73 функционируют в качестве направляющих элементов. В этом случае вторые элементы 72 или третий элемент 73 могут не выполнять функции стабилизаторов пламени.

Второй вариант осуществления

На фиг. 5 представлена горелка для сжигания по второму варианту осуществления, вид спереди, а на фиг. 6 - горелка для сжигания, вид в вертикальном разрезе по линии VI-VI на фиг. 5.

Как показано на фиг. 5 и 6, горелка 21A для сжигания по второму варианту осуществления обеспечена топливной форсункой 101, форсункой 102 воздуха для сжигания и форсункой 103 вторичного воздуха в указанном порядке от центра и обеспечена внутренним элементом 104 внутри топливной форсунки 101.

Топливная форсунка 101 может впрыскивать топливный газ, который представляет собой смесь угольной пыли и первичного воздуха. Форсунка 102 воздуха для сжигания расположена с наружной стороны топливной форсунки 101 и может впрыскивать воздух для сжигания топливного газа к внешней периферии топливного газа, впрыскиваемого из топливной форсунки 101. Форсунка 103 вторичного воздуха расположена с наружной стороны форсунки 102 воздуха для сжигания и может впрыскивать вторичный воздух к внешней периферии воздуха для сжигания топливного газа, впрыскиваемого из форсунки 102 воздуха для сжигания.

Внутренний элемент 104 расположен в топливной форсунке 101 и на дальнем конце топливной форсунки 101, т. е. ниже по потоку в направлении потока топливного газа, и функционирует в качестве элемента для зажигания топливного газа и стабилизации языков пламени или направления топлива. Внутренний элемент 104 образован первым элементом 111 и двумя вторыми элементами 112. Первый элемент 111 и вторые элементы 112 ориентированы в горизонтальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в вертикальном направлении. В этом случае под горизонтальным направлением подразумевается направление с очень малым углом отклонения по отношению к горизонтальному направлению.

Первый элемент 111 расположен на дальнем конце топливной форсунки 101 на осевой линии (центральной линии топливной форсунки 101) O, проходящей в направлении впрыскивания топливного газа, на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 101a внутренней стенки топливной форсунки 101. Первый элемент 111 выполнен в виде пластины, проходящей в горизонтальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа. Вторые элементы 112 расположены на дальнем конце топливной форсунки 101 на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) с обеих вертикально расположенных наружных сторон (сторон, близких к поверхностям 101а внутренней стенки топливной форсунки 101) первого элемента 111 и на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 101а внутренней стенки топливной форсунки 101. Каждый из вторых элементов 112 выполнен в виде пластины, проходящей в горизонтальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа.

Каждая из топливной форсунки 101 и форсунки 102 воздуха для сжигания имеет длинную трубчатую конструкцию. Топливная форсунка 101 определяет путь Р1 потока топливного газа благодаря четырем плоским поверхностям 101а внутренней стенки. Путь Р1 потока топливного газа проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) топливной форсунки 101 обеспечено прямоугольное отверстие 101b. Форсунка 102 воздуха для сжигания определяет путь P2 потока воздуха для сжигания благодаря четырем плоским поверхностям 101c наружной стенки топливной форсунки 101 и четырем плоским поверхностям 102а внутренней стенки. Путь P2 потока воздуха для сжигания проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) форсунки 102 воздуха для сжигания обеспечено прямоугольное кольцеобразное отверстие 102b. Такая конфигурация позволяет обеспечить двухтрубную конструкцию топливной форсунки 101 и форсунки 102 воздуха для сжигания.

Форсунка 103 вторичного воздуха имеет длинную трубчатую конструкцию, расположенную с наружной стороны топливной форсунки 101 и форсунки 102 воздуха для сжигания. Форсунка 103 вторичного воздуха имеет трубчатую конструкцию, имеющую четыре прямоугольных поперечных сечения, и состоит из основных корпусов 103a, 103b, 103c, 103d форсунки вторичного воздуха, которые независимо расположены сверху, снизу, слева и справа от форсунки 102 воздуха для сжигания с предварительно заданными зазорами с наружной стороны форсунки 102 воздуха для сжигания. Форсунка 103 вторичного воздуха определяет четыре пути Р31, Р32, Р33, Р34 потока вторичного воздуха за счет четырех основных корпусов 103a, 103b, 103c, 103d форсунки вторичного воздуха. Пути P31, P32, P33, P34 потока вторичного воздуха проходят в продольном направлении и имеют одинаковое поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) форсунки 103 вторичного воздуха обеспечено прямоугольное кольцеобразное отверстие 103e.

Таким образом, отверстие 102b форсунки 102 воздуха для сжигания (путь P2 потока воздуха для сжигания) расположено с наружной стороны отверстия 101b топливной форсунки 101 (путь P1 потока топливного газа), а отверстие 103е форсунки 103 вторичного воздуха (путь Р3 потока вторичного воздуха) расположено с наружной стороны отверстия 102b форсунки 102 воздуха для сжигания (путь P2 потока воздуха для сжигания) на предварительно заданных расстояниях. Отверстия 101b, 102b, 103e топливной форсунки 101, форсунки 102 воздуха для сжигания и форсунки 103 вторичного воздуха расположены в одном и том же положении в направлении потока топливного газа и воздуха таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости.

Первый элемент 111 состоит из плоского участка 121, имеющего постоянную ширину, и расширенного участка 122, образованного как одно целое с передним концом (нижним по потоку концом в направлении потока топливного газа) плоского участка 121 в поперечном сечении в вертикальном направлении (фиг. 6). Плоский участок 121 имеет постоянную ширину в направлении потока топливного газа. Расширенный участок 122 имеет ширину, увеличивающуюся в направлении потока топливного газа. Расширенный участок 122 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника и имеет базовый конец, соединенный с плоским участком 121, причем дальний конец расширяется к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, а передний конец представляет собой плоскость, перпендикулярную направлению потока топливного газа. Таким образом, расширенный участок 122 включает в себя первую направляющую поверхность (первую наклонную поверхность) 122a, наклоненную внутрь в поперечном направлении (в направлении по высоте на фиг. 5) (к центральной линии O топливной форсунки 101), вторую направляющую поверхность (первую наклонную поверхность) 122b, наклоненную наружу в поперечном направлении (в направлении по высоте на фиг. 5) (к поверхности 101a внутренней стенки топливной форсунки 101), и торцевую поверхность 122c, расположенную со стороны переднего конца. Угол, образованный первой направляющей поверхностью 122а и торцевой поверхностью 122с, и угол, образованный второй направляющей поверхностью 122b и торцевой поверхностью 122с, представляют собой коневые кромки наклона (первые концевые кромки наклона), на которых заканчивается наклон наклонных направляющих поверхностей 122а, 122b. Поток топливного газа разделяется на этих концевых кромках наклона, которые представляют собой углы.

Расширенный участок 122 имеет вертикальное поперечное сечение по существу в форме равнобедренного треугольника. Однако этот вариант не имеет ограничительного характера, и вертикальное поперечное сечение может иметь форму, в которой торцевая поверхность 122c является вогнутой или Y-образной.

Каждый из вторых элементов 112 состоит из плоского участка 123, имеющего постоянную ширину, и расширенного участка 124, образованного как одно целое с передним концом (нижним по потоку концом в направлении потока топливного газа) плоского участка 123 в поперечном сечении в вертикальном направлении (фиг. 6). Плоский участок 123 имеет постоянную ширину в направлении потока топливного газа. Расширенный участок 124 имеет ширину, увеличивающуюся в направлении потока топливного газа. Расширенный участок 124 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме прямоугольного треугольника и имеет базовый конец, соединенный с плоским участком 123, причем дальний конец расширяется к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, а передний конец представляет собой плоскость, перпендикулярную направлению потока топливного газа. Таким образом, расширенный участок 124 включает в себя первую направляющую поверхность (вторую наклонную поверхность) 124a, наклоненную внутрь в поперечном направлении (к центральной линии O топливной форсунки 101), и торцевую поверхность 124c, расположенную со стороны переднего конца, и не имеет направляющей поверхности с наружной стороны в поперечном направлении (на стороне поверхности 101a внутренней стенки топливной форсунки 101), а вместо нее имеет плоскость, которая продолжается от концевой поверхности плоского участка 123. Угол, образованный первой направляющей поверхностью 124а и торцевой поверхностью 124с, представляет собой концевую кромку наклона (вторую концевую кромку наклона), на которой заканчивается наклон наклонной направляющей поверхности 124а. На этой концевой кромке наклона, которая представляет собой угол, происходит разделение потока топливного газа.

Расширенный участок 124 имеет горизонтальное поперечное сечение по существу в форме прямоугольного треугольника. Однако этот вариант не имеет ограничительного характера, и горизонтальное поперечное сечение может иметь форму, в которой торцевая поверхность 124c является вогнутой или в которой плоский участок является изогнутым.

Топливная форсунка 101 включает в качестве внутреннего элемента 104 первый и вторые элементы 111, 112, расположенные внутри с предварительно заданными интервалами в направлении по высоте (в вертикальном направлении). На дальних концах вторых элементов 112 обеспечены расширенные участки 124. Расширенные участки 124 имеют торцевые поверхности 124с, расположенные в том же положении, что и отверстие 101b топливной форсунки 101 в направлении потока топливного газа, таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости. На дальнем конце первого элемента 111 обеспечен расширенный участок 122. Расширенный участок 122 имеет торцевую поверхность 122с, расположенную выше по потоку относительно отверстия 101b топливной форсунки 101 в направлении впрыскивания топливного газа. Таким образом, торцевые поверхности 124с расширенных участков 124 вторых элементов 112 находятся в том же положении, что и отверстие 101b топливной форсунки 101 в направлении впрыскивания топливного газа. Торцевая поверхность 122с расширенного участка 122 первого элемента 111 расположена в положении, удаленном от отверстия 101b топливной форсунки 101 (торцевые поверхности 124с расширенных участков 124) к верхней по потоку стороне в направлении впрыскивания топливного газа на предварительно заданное расстояние L.

В этом случае предварительно заданное расстояние L составляет 0,001D или более и 1,0D или менее, предпочтительно 0,03D или более и 0,5D или менее, а более предпочтительно 0,05D или более и 0,3D или менее, где D представляет собой эквивалентный диаметр отверстия топливной форсунки 101.

Описанные выше нижний и верхний пределы определяются исходя из следующих соображений. Если предварительно заданное расстояние меньше нижнего предела, расстояние между первым элементом 111 и вторыми элементами 112 является слишком малым, таким образом, в этом случае не удается обеспечить преимущество площади поперечного сечения пути потока, которое обеспечивается смещением элементов в их положении. Если предварительно заданное расстояние превышает верхний предел, зона рециркуляции, образованная первым элементом 111, исчезает перед вторыми элементами 112, таким образом, в этом случае не удается обеспечить преимущество направления топлива (угольной пыли) от вторых элементов 112 в зону рециркуляции у первого элемента 111.

Левый и правый концы задних участков первого и вторых элементов 111, 112 поддерживаются поверхностями 101а внутренней стенки топливной форсунки 101 посредством опорных элементов 125, 126. Опорные элементы 125, 126 прикреплены к левым участкам и правым участкам поверхностей 101а внутренней стенки топливной форсунки 101 и поддерживают левые концы и правые концы первого и вторых элементов 111, 112.

В топливной форсунке 101 первые и вторые элементы 111, 112 представляют собой внутренний элемент 104 и поддерживаются опорными элементами 125, 126. Таким образом, путь P1 потока топливного газа разделяется на четыре зоны. Таким образом, путь P1 потока топливного газа разделен на пути P11 первого потока топливного газа между первым элементом 111 и вторыми элементами 112 и пути P12 второго потока топливного газа между вторыми элементами 112 и поверхностями 101а внутренней стенки топливной форсунки 101.

В горелке 21A для сжигания с этой конфигурацией топливный газ протекает по пути Р1 потока топливного газа топливной форсунки 101 и впрыскивается через отверстие 101b в топку 11 (см. фиг. 3). Воздух для сжигания топливного газа протекает по пути P2 потока воздуха для сжигания форсунки 102 воздуха для сжигания и впрыскивается через отверстие 102b к наружной стороне от топливного газа. Вторичный воздух протекает по пути Р3 потока вторичного воздуха форсунки 103 вторичного воздуха и впрыскивается через отверстие 103е к наружной стороне от воздуха для сжигания для топливного газа. В это же время топливный газ (угольная пыль и первичный воздух), воздух для сжигания топливного газа и вторичный воздух впрыскиваются в виде прямолинейных потоков в направлении осевой линии горелки (вдоль центральной линии O) без закручивания.

В этом случае топливный газ протекает, ответвляясь посредством первого элемента 111 и вторых элементов 112 у отверстия 101b топливной форсунки 101, и зажигается и сжигается в этом положении в качестве газа сгорания. Воздух для сжигания топливного газа, который впрыскивается в топливный газ вокруг внешней периферии, способствует сжиганию топливного газа. Кроме того, вторичный воздух, который впрыскивается в языки пламени горения вокруг внешней периферии, изменяет пропорцию воздуха для сжигания топливного газа и вторичного воздуха, обеспечивая оптимальное сжигание.

Каждый из расширенных участков 122, 124 первого элемента 111 и вторых элементов 112, составляющих внутренний элемент 104, имеет разделительную форму таким образом, что топливный газ протекает вдоль направляющих поверхностей 122a, 122b, 124a расширенных участков 122, 124 и затем поворачивает к сторонам торцевой поверхности 122с, 124с, формируя таким образом зону рециркуляции перед торцевыми поверхностями 122с, 124с. Таким образом, в этой зоне рециркуляции осуществляются зажигание топливного газа и стабилизация пламени, что обеспечивает внутреннюю стабилизацию пламени языков пламени горения. В этом случае для участков внешней периферии языков пламени горения характерны низкие температуры, а вторичный воздух может снижать температуры языков пламени горения в атмосфере с высоким содержанием кислорода, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота на участках внешней периферии языков пламени горения.

Расширенный участок 122 первого элемента 111 расположен выше по потоку от расширенных участков 124 вторых элементов 112 в направлении впрыскивания топливного газа. Такая конфигурация смещает положение сужения на пути P1 потока топливного газа топливной форсунки 101 в направлении впрыскивания топливного газа и уменьшает скорость потока топливного газа в положениях расширенных участков 122, 124. Таким образом, внутреннее зажигание и внутреннюю стабилизацию пламени можно усилить без увеличения размера топливной форсунки 101. Топливный газ сначала формирует зону рециркуляции посредством направляющих поверхностей 122а, 122b расширенного участка 122 первого элемента 111. Эта зона рециркуляции формируется в топливной форсунке 101 и, таким образом, затрудняет получение теплоты излучения от расположенного поблизости языка пламени в топке, что обеспечивает благоприятные характеристики внутреннего зажигания и внутренней стабилизации пламени, эффективный расход воздуха внутри топливной форсунки 101, и при этом предотвращается наружное зажигание. Затем после формирования зоны рециркуляции посредством направляющих поверхностей 122a, 122b расширенного участка 122 первого элемента 111 топливный газ формирует зону рециркуляции посредством направляющих поверхностей 124a расширенных участков 124 вторых элементов 112. Таким образом, скорость потока топливного газа снижается между расширенными участками 122, 124 элементов 111, 112, и увеличивается количество угольной пыли, направляющейся к торцевым поверхностям 122c, 124c. Это также может усилить внутреннее зажигание и внутреннюю стабилизацию пламени.

Расширенные участки 124 вторых элементов 112 имеют направляющие поверхности 124а только на сторонах первого элемента 111 и имеют плоские формы на сторонах поверхности 101а внутренней стенки топливной форсунки 101. Эта конфигурация не допускает формирования зоны рециркуляции на путях Р12 второго потока топливного газа, которые не выполняют функцию стабилизации пламени, между поверхностями 101a внутренней стенки топливной форсунки 101 и вторыми элементами 112, что приводит к предотвращению наружного зажигания. Форсунка 103 вторичного воздуха впрыскивает вторичный воздух таким образом, чтобы он окружал топливную форсунку 101 не только сверху и снизу, но также слева и справа, т. е. по всему периметру. Таким образом, это в некоторой степени затрудняет формирование высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода в окружном направлении и униформизирует уровень кислорода в окружном направлении, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота на участках внешней периферии языков пламени горения.

Горелка для сжигания во втором варианте осуществления обеспечена топливной форсункой 101, впрыскивающей топливный газ, который представляет собой смесь угольной пыли и воздуха, форсункой 102 воздуха для сжигания, впрыскивающей воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки 101, и внутренним элементом 104, включающим первый элемент 111, расположенный на стороне осевой линии O в топливной форсунке 101 и с верхней по потоку стороны от отверстия 101b топливной форсунки 101 в направлении впрыскивания топливного газа, и вторые элементы 112, расположенные у отверстия 101b на обеих сторонах поверхностей 101a внутренней стенки топливной форсунки 101 по отношению к первому элементу 111 на предварительно заданных расстояниях от поверхностей 101a внутренней стенки.

Таким образом, топливный газ, протекающий в топливной форсунке 101, может поддерживать горение топливного газа (угольной пыли) посредством зон рециркуляции, сформированных ниже по потоку от элементов 111, 112. В этом случае, поскольку положения первого элемента 111 и вторых элементов 112 смещены в направлении впрыскивания топливного газа, снижается скорость потока у отверстия 101b топливной форсунки 101, что приводит к улучшению стабильности пламени без увеличения размера топливной форсунки 101. Зажигание топливного газа и стабилизация пламени осуществляются на первом элементе 111 и вторых элементах 112 в указанном порядке. Таким образом, угольную пыль можно эффективно собрать, чтобы таким образом усилить внутреннюю стабилизацию пламени. Соответственно, можно улучшить характеристику внутренней стабилизации пламени.

В горелке для сжигания во втором варианте осуществления первый элемент 111 и вторые элементы 112 ориентированы в горизонтальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в вертикальном направлении. Эта конфигурация, в которой первый элемент 111 и вторые элементы 112 ориентированы в горизонтальном направлении, может относительно ослабить зажигание по внешнему периметру в вертикальном направлении и, таким образом, привести к уменьшению высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода из-за воздуха, поступающего из форсунки 103 вторичного воздуха, которая обычно располагается сверху и снизу. Конфигурация, в которой первый элемент 111 и вторые элементы 112 ориентированы в горизонтальном направлении, позволяет расположить основные корпуса 103а, 103b форсунки вторичного воздуха, которые обычно располагаются сверху и снизу в топке с угловым типом расположения горелок, таким образом, чтобы они располагались на удалении от топливной форсунки 101, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота на участках внешней периферии языков пламени горения.

В горелке для сжигания во втором варианте осуществления форсунка 103 вторичного воздуха расположена сверху и снизу от топливной форсунки 101. Такая конфигурация позволяет впрыскивать вторичный воздух снаружи от вторых элементов 112, которые не выполняют функцию стабилизации пламени с наружной стороны. Таким образом, даже если в этих зонах образуется избыток кислорода, воздух можно подавать к внешней периферии языков пламени без увеличения выбросов окислов азота. При использовании угольного топлива, такого как угольная пыль, недостаток воздуха может приводить к образованию сероводорода, что приводит к коррозии стенки топки. Однако форсунка 103 вторичного воздуха может подавать достаточное количество воздуха ко внешней периферии языков пламени и таким образом предотвращать образование сероводорода. В этом случае форсунка 103 вторичного воздуха может быть обеспечена только сверху и снизу от топливной форсунки 101, но отсутствовать слева и справа от топливной форсунки 101.

Как первый элемент 111, так и вторые элементы 112, описанные в настоящем варианте осуществления, функционируют в качестве стабилизаторов пламени; однако каждый из этих элементов может функционировать в качестве направляющего элемента, который направляет угольную пыль к другому элементу, не выполняя при этом функции стабилизатора пламени. Например, когда угольная пыль направляется от первого элемента 111 ко вторым элементам 112, первый элемент 111 функционирует в качестве направляющего элемента. В этом случае первый элемент 111 может не выполнять функции стабилизатора пламени. Когда угольная пыль подается от вторых элементов 112 к зоне рециркуляции у первого элемента 111, вторые элементы 112 функционируют в качестве направляющих элементов. В этом случае вторые элементы 112 могут не выполнять функции стабилизаторов пламени.

Модифицированные примеры

На фиг. 7 представлен вид спереди, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно первому примеру, а на фиг. 8 представлен вид спереди, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно второму примеру.

В вышеописанных первом и втором вариантах осуществления на виде спереди внутренние элементы 64, 104 имеют формы стержней, но они могут иметь другие формы. Внутренний элемент может иметь форму кольца или форму решетки, как описано далее. Желательно, чтобы внутренний элемент имел внутреннюю сторону, расположенную относительно выше по потоку, а также был ориентирован в вертикальном направлении или горизонтальном направлении.

Как показано на фиг. 7, топливная форсунка 151 имеет прямоугольную форму и обеспечена внутренним элементом 152, который расположен на дальнем конце, т. е. ниже по потоку в направлении потока топливного газа. Внутренний элемент 152 функционирует в качестве элемента для зажигания топливного газа и стабилизации языков пламени или для направления топлива в топливной форсунке 151. Внутренний элемент 152 образован первым элементом 161, вторым элементом 162 и третьим элементом 163. Второй элемент 162 расположен на дальнем конце топливной форсунки 151 на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей внутренней стенки топливной форсунки 151 и имеет форму круглого кольца с осевой линией (центральной линией топливной форсунки 151) O, проходящей через центр в направлении впрыскивания топливного газа. Первый элемент 161 расположен на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) внутри второго элемента 162 и имеет форму круглого кольца с осевой линией O, проходящей через центр в направлении впрыскивания топливного газа. Третий элемент 163 расположен на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) внутри первого элемента 161 и имеет цилиндрическую форму с осевой линией О в направлении впрыскивания топливного газа.

Второй элемент 162 на внешнем периферийном участке поддерживается поверхностями внутренней стенки топливной форсунки 151 посредством множества (в этом модифицированном примере - четырех) опорных элементов 171. Первый элемент 161 на внешнем периферийном участке поддерживается вторым элементом 162 посредством множества (в этом модифицированном примере - четырех) опорных элементов 172. Третий элемент 163 на внешнем периферийном участке поддерживается первым элементом 161 посредством множества (в этом модифицированном примере - четырех) опорных элементов 173.

Каждый из первого, второго и третьего элементов 161, 162, 163 снабжен расширенным участком на дальнем конце, который не показан. Как и в первом и втором вариантах осуществления, торцевые поверхности расширенных участков второго и третьего элементов 162, 163 расположены в том же положении, что и отверстие топливной форсунки 151 в направлении потока топливного газа, таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости. Торцевая поверхность расширенного участка первого элемента 161 расположена в положении, удаленном от отверстия топливной форсунки 151 к верхней по потоку стороне в направлении впрыскивания топливного газа на предварительно заданное расстояние.

В первом модифицированном примере внутреннее зажигание может расширяться (распространяться) изнутри к наружной стороне горелки для сжигания одинаковым образом в вертикальном направлении и горизонтальном направлении, что обеспечивает эффективную внутреннюю стабилизацию пламени.

Внутренний элемент вместо формы круглого кольца может иметь форму замкнутого многоугольника, например квадратную форму, или форму овального кольца. Вместо комбинации элементов, имеющих одну и ту же форму, можно объединить элементы, имеющие отличающиеся друг от друга формы, такие как квадратная форма и форма круглого кольца. Число элементов, объединенных в составе внутреннего элемента, может представлять собой один, два или четыре или более, но не три.

Как показано на фиг. 8, топливная форсунка 201 имеет прямоугольную форму и обеспечена внутренним элементом 202, расположенным на дальнем конце, т. е. ниже по потоку в направлении потока топливного газа. Внутренний элемент 202 функционирует в качестве элемента для зажигания топливного газа и стабилизации языков пламени или для направления топлива в топливной форсунке 201. Внутренний элемент 202 образован первым элементом 211 и вторым элементом 212. Второй элемент 212 образован рамой 213, имеющей замкнутую прямоугольную форму с осевой линией (центральной линией топливной форсунки 201) О, проходящей на виде спереди через центр в направлении впрыскивания топливного газа, и соединением 214, интегрально обеспеченным внутри рамы 213, причем на виде спереди наблюдается форма креста. Рама 213 расположена на дальнем конце топливной форсунки 201 на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей внутренней стенки топливной форсунки 201. Первый элемент 211 включает в себя раму 215, расположенную на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) внутри рамы 213 второго элемента 212. Рама 215 имеет замкнутую прямоугольную форму с осевой линией O, проходящей через центр в направлении впрыскивания топливного газа. В этом случае первый элемент 211 и соединение 214 второго элемента 212 пересекаются друг с другом.

Второй элемент 212 на внешнем периферийном участке поддерживается поверхностями внутренней стенки топливной форсунки 201 посредством множества (в этом модифицированном примере - восьми) опорных элементов 221. Первый элемент 211 на внешнем периферийном участке поддерживается рамой 213 второго элемента 212 посредством множества (в этом модифицированном примере - восьми) опорных элементов 222.

Каждый из первого и второго элементов 211, 212 снабжен расширенным участком на дальнем конце, который не показан. Как и в первом и втором вариантах осуществления, торцевая поверхность расширенного участка второго элемента 212 расположена в том же положении, что и отверстие топливной форсунки 201 в направлении потока топливного газа, таким образом, чтобы они были выровнены на одной плоскости. Торцевая поверхность расширенного участка первого элемента 211 расположена в положении, удаленном от отверстия топливной форсунки 201 к верхней по потоку стороне в направлении впрыскивания топливного газа на предварительно заданное расстояние.

Во втором модифицированном примере внутреннее зажигание может расширяться (распространяться) изнутри к наружной стороне горелки для сжигания одинаковым образом в вертикальном направлении и горизонтальном направлении, что обеспечивает эффективную внутреннюю стабилизацию пламени.

Как описано выше, горелка для сжигания согласно изобретению не зависит от формы внутреннего элемента, и в топливной форсунке может быть расположено множество элементов в поперечном направлении, в направлении высоты или в радиальном направлении относительно центральной оси.

Далее приведено описание третьего модифицированного примера. Как показано на фиг. 9 и 10, в настоящем модифицированном примере внутри топливной форсунки 61 обеспечена выпрямляющая пластина 120. В настоящем модифицированном примере компоненты, одинаковые с первым вариантом осуществления, имеют такие же ссылочные обозначения, а их описания опущены.

Как показано на фиг. 9 и 10, выпрямляющая пластина 120 представляет собой плоскую деталь, расположенную по центру в направлении высоты топливной форсунки 61, и проходит в горизонтальном направлении от левого участка (первого концевого участка) топливной форсунки 61, который является верхней по потоку стороной потока топливного газа, до правого участка (второго концевого участка), который является нижней по потоку стороной. Благодаря такой конфигурации выпрямляющая пластина 120 может разделять путь потока в топливной форсунке 61 на две секции в вертикальном направлении. Как показано на фиг. 9, нижний по потоку конец (правый конец на том же чертеже) выпрямляющей пластины 120 в направлении потока топливного газа находится в том же положении, что и нижние по потоку концы первых элементов 71.

Выпрямляющая пластина 120, расположенная, как описано выше, позволяет регулировать угол наклона потока топливного газа вдоль выпрямляющей пластины 120, даже если отрегулирован угол наклона топливной форсунки 61 в вертикальном направлении (вертикальное направление на фиг. 10). Таким образом можно обеспечить желательный поток.

Положение нижнего по потоку конца выпрямляющей пластины 120 можно дополнительно переместить вниз по потоку (вправо на фиг. 9) в потоке топливного газа. Такая конфигурация позволяет направлять поток топливного газа вниз по потоку и, таким образом, позволяет обеспечить более желательный поток. Однако если нижний по потоку конец выпрямляющей пластины 120 расположен ниже по потоку, он находится близко к положению зажигания и может быть поврежден при горении. Таким образом, положение нижнего по потоку конца выпрямляющей пластины 120 необходимо определить таким образом, чтобы не повредить его при горении.

Вместо обеспечения одной выпрямляющей пластины 120 в центре топливной форсунки 61 в направлении высоты можно обеспечить две выпрямляющие пластины 120 выше и ниже центра топливной форсунки 61 в направлении высоты, как показано на фиг. 11, или на верхнем и нижнем концах элементов 71, 72, 73, как показано на фиг. 12. В альтернативном варианте осуществления можно обеспечить три или более выпрямляющих пластины 120, которые не показаны.

В описанном выше первом варианте осуществления внутренний элемент состоит из двух первых элементов, двух вторых элементов и третьего элемента. Во втором варианте осуществления внутренний элемент состоит из первого элемента и двух вторых элементов. Однако эта конструкция не имеет ограничительного характера. Число первых элементов может представлять собой не один или два, а три или более. Желательно обеспечить вторые элементы на наиболее удаленных в направлении наружу сторонах внутреннего элемента топливной форсунки. Можно обеспечить два или более вторых элементов. Третий элемент может отсутствовать. Предпочтительно третий элемент обеспечен на наиболее удаленной в направлении вовнутрь стороне внутреннего элемента топливной форсунки. Можно обеспечить два или более третьих элементов. Третий элемент может быть расположен в том же положении, что и первые элементы, в направлении впрыскивания топливного газа. В этом случае возможно усиление эффекта внутренней стабилизации пламени.

В описанных выше вариантах осуществления каждый из элементов внутреннего элемента состоит из плоского участка и расширенного участка. Однако эта конструкция не имеет ограничительного характера, и элемент может состоять только из расширенного участка.

В описанных выше вариантах осуществления топливная форсунка, форсунка воздуха для сжигания и форсунка вторичного воздуха являются прямоугольными. Однако эта конструкция не имеет ограничительного характера, и форсунки могут быть круглыми.

Если на верхнем и нижнем концах элементов 71, 72, 73 обеспечены две выпрямляющих пластины 120, как показано на фиг. 12, конфигурацию можно модифицировать, как показано на фиг. 13-16.

Как показано на фиг. 13, дальний конец, который является нижним по потоку концом трубы 90 для подачи угольной пыли, соединен с верхней по потоку стороной топливной форсунки 61 в направлении потока топливного газа. Как показано на фиг. 16, топливная форсунка 61 может качаться вокруг горизонтальной осевой линии H.

Труба 90 для подачи угольной пыли обеспечена множеством пластинчатых элементов 91 на дальнем конце, как показано на фиг. 13. Как показано на фиг. 14, 15, пластинчатые элементы 91 ориентированы в вертикальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в горизонтальном направлении таким же образом, как элементы 71, 72, 73. Пластинчатые элементы 91 выполнены с возможностью прохождения по существу по всей ширине вертикального пути потока трубы 90 для подачи угольной пыли. Пластинчатые элементы 91, расположенные на дальнем конце трубы 90 для подачи угольной пыли, могут выпрямлять поток топливного газа. Кроме того, пластинчатые элементы 91, занимающие путь потока на дальнем конце трубы 90 для подачи угольной пыли, могут уменьшать площадь поперечного сечения пути потока трубы 90 для подачи угольной пыли. Такая конфигурация может предотвратить уменьшение скорости потока на дальнем конце трубы 90 для подачи угольной пыли, даже если труба 90 для подачи угольной пыли имеет увеличенный размер, и, таким образом, может предотвратить накапливание твердого топлива (угольной пыли), содержащегося в топливном газе, на дальнем конце трубы 90 для подачи угольной пыли или на верхней по потоку стороне от потока топливного газа в топливной форсунке.

В частности, для расширения площади поперечного сечения пути потока топливной форсунки 61 можно использовать конструкцию, в которой дальний конец трубы 90 для подачи угольной пыли расширяется к нижней по потоку стороне, как показано на фиг. 16. Даже если дальний конец трубы 90 для подачи угольной пыли расширяется таким образом, пластинчатые элементы 91, обеспеченные, как описано выше, могут регулировать площадь поперечного сечения пути потока и задавать желаемое значение скорости потока топливного газа.

Как показано на фиг. 17, элементы 71, 72, 73, расположенные в топливной форсунке 61, могут быть расширены к нижней по потоку стороне потока топливного газа. Соответственно, верхняя и нижняя выпрямляющие пластины 120 также расширяются к нижней по потоку стороне потока топливного газа. Эта конфигурация уменьшает скорость потока топливного газа, протекающего вдоль элементов 71, 72, 73, что приводит к дополнительному улучшению функции стабилизации пламени.

На фиг. 13 - 17 пластинчатые элементы 91 и элементы 71, 72, 73 ориентированы в вертикальном направлении, но они могут быть ориентированы и в горизонтальном направлении. В этом случае выпрямляющие пластины 120 ориентированы в вертикальном направлении.

В описанных выше вариантах осуществления котел согласно изобретению представляет собой угольный котел, но он может представлять собой котел, в котором используется твердое топливо, такое как биомасса, нефтяной кокс и остаточные нефтепродукты. Котел также может относиться к котлу, работающему на мазуте, в котором в качестве топлива вместо твердого топлива используется тяжелое дизельное топливо. Кроме того, котел может также относиться к мультитопливному котлу, в котором используются эти виды топлива.

В горелке для сжигания согласно изобретению топливная форсунка, форсунка воздуха для сжигания и форсунка вторичного воздуха необязательно расположены параллельно друг другу. Форсунка вторичного воздуха может быть расположена наклонно таким образом, что топливная форсунка и форсунка вторичного воздуха постепенно удаляются друг от друга к дальнему концу горелки для сжигания. В этом случае необходимо поддерживать некоторое расстояние между топливной форсункой и форсункой вторичного воздуха вблизи впрыскивающего отверстия топливной форсунки, чтобы не нарушать поток топливного газа. Наклонно расположенная форсунка вторичного воздуха уменьшает количество воздуха по внешнему периметру зажигания и предотвращает наружную стабилизацию пламени в топливной форсунке, что приводит к дополнительному уменьшению выбросов окислов азота.

Список ссылочных обозначений

10 - угольный котел

11 - топка

12 - устройство для сжигания

13 - жаровая труба

21, 21A, 22, 23, 24, 25 - горелка для сжигания

26, 27, 28, 29, 30 - труба для подачи угольной пыли

31, 32, 33, 34, 35 - измельчитель угля

36 - дутьевой короб

37 - воздуховод

39 - дополнительная воздушная форсунка

40 - ответвленный воздуховод

51, 52, 53 - пароперегреватель

54, 55 - промежуточный перегреватель

56, 57 - экономайзер

61, 101, 151, 201 - топливная форсунка

61a, 101a - поверхность внутренней стенки

61b, 62b, 63e, 101b, 102b, 103e - отверстие (отверстие форсунки)

62, 102 - форсунка воздуха для сжигания

63, 103 - форсунка вторичного воздуха

64, 104, 152, 202 - внутренний элемент

71, 111, 161, 211 - первый элемент

72, 112, 162, 212 - второй элемент

73, 163 - третий элемент

81, 83, 85, 121, 123 - плоский участок

82, 84, 86, 122, 124 - расширенный участок (секция стабилизации пламени)

82a, 84a, 86a, 122a, 124a - первая направляющая поверхность

82b, 86b, 122b - вторая направляющая поверхность

82c, 84c, 86c, 122c, 124c - торцевая поверхность

87, 88, 125, 126, 171, 172, 173, 221, 222 - опорный элемент

120 - выпрямляющая пластина

P1 - путь потока топливного газа

P11 - путь первого потока топливного газа

P12 - путь второго потока топливного газа

P13 - путь третьего потока топливного газа

P2 - путь потока воздуха для сжигания

P3 - путь потока вторичного воздуха

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха; форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства c наружной стороны топливной форсунки; первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и вторые элементы, расположенные ниже по потоку от указанной первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, причем каждый из них содержит наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности; при этом вторые элементы расположены по обеим сторонам от первого элемента. Технический результат – повышение стабилизации пламени. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Горелка для сжигания, включающая в себя:

топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха;

форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства c наружной стороны топливной форсунки;

первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и

вторые элементы, расположенные ниже по потоку от указанной первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, причем каждый из них содержит наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности;

при этом вторые элементы расположены по обеим сторонам от первого элемента.

2. Горелка для сжигания по п. 1, в которой вторые элементы расположены вблизи отверстия топливной форсунки на предварительно заданных расстояниях от поверхностей внутренней стенки топливной форсунки.

3. Горелка для сжигания по п. 1 или 2, в которой

первый элемент содержит множество первых наклонных поверхностей, расширяющих направление впрыскивания топливного газа по меньшей мере в двух направлениях; а

каждый из вторых элементов содержит вторую наклонную поверхность, расположенную только на стороне, близкой к первому элементу.

4. Горелка для сжигания по п. 3, дополнительно содержащая третий элемент, расположенный ниже по потоку относительно первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа между множеством первых элементов, причем третий элемент содержит третьи наклонные поверхности, наклоненные к первым элементам по отношению к потоку топливного газа, и третьи концевые кромки наклона, причем наклон третьих наклонных поверхностей заканчивается на третьих концевых кромках наклона.

5. Горелка для сжигания по любому из пп. 1 - 4 , в которой первый элемент обеспечен таким образом, что его положение в направлении потока топливного газа можно регулировать.

6. Горелка для сжигания по любому из пп. 1 - 5, в которой первый элемент и вторые элементы ориентированы в вертикальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в горизонтальном направлении.

7. Горелка для сжигания по любому из пп. 1 - 5, в которой первый элемент и вторые элементы ориентированы в горизонтальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в вертикальном направлении.

8. Горелка для сжигания по п. 6 или 7, дополнительно содержащая форсунки вторичного воздуха, через которые впрыскивается воздух из пространства с наружной стороны форсунки воздуха для сжигания и которые расположены по меньшей мере по обеим сторонам в направлении наклона первой наклонной поверхности первого элемента в топливной форсунке.

9. Горелка для сжигания по п. 6 или 7, дополнительно содержащая выпрямляющую пластину, проходящую от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки.

10. Горелка для сжигания по п. 9, в которой множество выпрямляющих пластин расположено на обоих концах первого элемента и вторых элементов в направлении потока топливного газа таким образом, что они обращены друг к другу.

11. Горелка для сжигания по п. 10, в которой расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами постепенно увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа.

12. Горелка для сжигания по п. 9, дополнительно содержащая трубу для подачи угольной пыли, соединенную с расположенным выше по потоку концом форсунки воздуха для сжигания, причем труба для подачи угольной пыли имеет дальний конец, образованный таким образом, что площадь поперечного сечения пути потока увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и при этом на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли обеспечено множество пластинчатых элементов.

13. Котел, содержащий:

топку, которая является полой и установлена в вертикальном направлении;

горелку для сжигания по любому из пп. 1 - 12, расположенную в топке; и

жаровую трубу, расположенную на верхнем участке топки.

14. Котел по п. 13, дополнительно содержащий дополнительное устройство подачи воздуха, расположенное в топке над горелкой для сжигания.

15. Горелка для сжигания, включающая в себя:

топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха;

форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства c наружной стороны топливной форсунки;

первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и

второй элемент, расположенный ниже по потоку от указанной первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа и содержащий наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности; и

выпрямляющие пластины, проходящие от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки;

причем первый элемент и второй элемент ориентированы в вертикальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в горизонтальном направлении;

выпрямляющие пластины расположены на обоих концах первого элемента и второго элемента в направлении потока топливного газа таким образом, что они обращены друг к другу;

при этом расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами постепенно увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа.