ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 2022 года по МПК F23L7/00 F23C99/00 

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к устройствам, использующим для горения мазута и вторичных энергоресурсов - различных видов отходов индустриальных масел.

Известно горелочное устройство (патент РФ № 2040731, F23C 5/06, 16.05.1994), содержащее цилиндрическую камеру с торцевым отверстием для подачи первичного воздуха, центральную мазутную форсунку, а также сквозную наклонную щель для подачи вторичного воздуха. Кроме того, устройство содержит паропроводящий узел в виде коллектора с соплами для подачи водяного пара параллельно продольной оси камеры.

Известно горелочное устройство (патент РФ № 2450207, F23C 99/00, F23G 7/05,F23D 11/20, F23C 7/00, 28.10.2010), содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, паровую форсунку для подачи перегретого водяного пара, вмонтированную в дно корпуса, воздухоподводящие отверстия, выполненные на цилиндрической стенке корпуса, топливопровод, вмонтированный в стенку корпуса с возможностью подачи топлива на струю пара из паровой форсунки.

Недостатком данных устройств является то, что их конструкция не обеспечивает полного сжигания отработанных масел, из-за содержания в них тяжелых углеводородных фракций.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является горелочное устройство для сжигания нефти (патент РФ № 2743671, F23L 7/00, F23С 99/00, 24.02.2021), содержащее цилиндрический корпус в виде стакана с соплом, паровую форсунку, вмонтированную в дно корпуса, воздухоподводящие отверстия, паропровод и топливоподводящую трубку, конец которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки, а также дожигатель.

Недостатком данного устройства является то, что для получения в устройстве заявленных авторами размеров частиц топлива в 10-30 микрон, необходимо обеспечить сверхзвуковую скорость паровой струи, что влечет за собой применение в данном устройстве насоса высокого давления, что в значительной мере усложняет конструкцию со снижением ресурса работы изделия и не позволяет при таких скоростях протекать процессу разложения тяжелых углеводородных компонентов, содержащихся в отработанных маслах, что указывает на неполноту сгорания топлива. Так же к недостаткам относятся отсутствие предварительного прогрева топлива и воздуха.

В основу изобретения положена задача создания горелочного устройства для качественного сжигания топлива различной степени загрязненности путем осуществления конструктивного разделения зон сгорания на нижнюю зону, в которой содержится ненасыщенная воздушно-топливная аэрозоль для сжигания легких фракций углеводородов и возникающего при ограниченном доступе кислорода воздуха процесса пиролиза в этой зоне тяжелых углеводородных фракций и верхней зоны с распылительной форсункой для подачи пара для получения насыщенной паро-воздушно-топливной смеси для дальнейшего полного сгорания полученных остатков, причем нижняя и верхняя зоны соединены зауженным соплом для создания разности давлений в этих зонах, а воздух и топливо, проходящие через коаксиальную систему, прежде чем попасть в нижнюю зону горения, прогревается за счет тепла уже сгоревшего топлива.

Повышенное давление, возникающее в нижней зоне в результате быстрого сгорания легких фракций ненасыщенной воздушно-топливной аэрозоли с одновременным повышением в этой зоне температуры и проходящим процессом пиролиза, выталкивает несгоревшие разложившиеся тяжелые фракции в верхнюю зону сгорания через зауженное сопло, где с сочетании с паром и дополнительной подачей кислорода воздуха, происходит дожигание разложившихся тяжелых фракций. Продукты сгорания удаляются из зоны через верхнее сопло, задача которого задержать продукты пиролиза в верхней зоне до их полного сгорания. Незначительные твердые отходы от процесса пиролиза оседают на дне устройства и в дальнейшем легко удаляются и утилизируются.

Для решения поставленной задачи предложено горелочное устройство, содержащее цилиндрический корпус реактора с днищем и съемного купола реактора, соединенных зауженным соплом, форсункой для подачи водяного пара, вмонтированной в купол реактора, «коаксиальной» системой для подачи топлива и воздуха с отверстиями воздуховода, выходящими в купол реактора, а окончание «коаксиальной» системы расположено над сферической зеркальной поверхностью активатора топливно-воздушной аэрозоли, снабженного импульсной системой высоковольтного поджига. Отъем тепла происходит от устройства через верхнее сопло купола реактора. Подачу топлива в предлагаемое горелочное устройство осуществляет стандартный топливный насос (на схеме не показан). Воздух в камеру подается стандартным центробежным компрессором низкого давления (на схеме не показан).

Сущность технического решения поясняется рисунками общего вида и продольного сечения устройства - фиг. 1.

Заявленное устройство состоит из цилиндрического корпуса реактора 1, дна реактора 2, съемного купола реактора 3 с нижним соплом 4 и верхним соплом 5, уплотнителем 6 и распылительной паровой форсунки 7, «коаксиальной» системой для подачи топлива и воздуха 8 с отверстиями 9, выходящими во внутреннюю часть купола реактора 3, трубки подачи топлива 10, которая выходит во внутреннюю часть цилиндрического корпуса 1 непосредственно над имеющим сферическую зеркальную поверхность активатором воздушно-топливной аэрозоли 11, систему импульсного высоковольтного поджига 12 воздушно-топливной аэрозоли, зоны горения легких фракций 13, периферийной зоны пиролиза 14, верхней зоны горения 15.

Устройство работает следующим образом.

По трубке подачи 10 топливо принудительно поступает в виде капель на сферическую зеркальную поверхность активатора 11, образуя при растекании на зеркальной поверхности тонкую топливную пленку, которая потоком воздуха, нагнетаемого в «коаксиальную» систему 8, срывается с нижней части активатора 11 с образованием ненасыщенной воздушной-топливной аэрозоли, которая одноразово поджигается высоковольтной импульсной системой поджига 12 для запуска процесса горения в зоне 13, где сжигаются легкие углеводородные фракции, при этом в условиях отсутствия кислорода и при высокой температуре, в периферийной части 14 происходит пиролиз несгоревших тяжелых углеводородных фракций на легкие фракции, а благодаря соплу 4 происходит удержание топливной аэрозоли в нижней зоне горения, образовавшиеся в результате пиролиза легкие фракции через сопло 4 попадают в верхнюю зону горения 15, куда через распылительную паровую форсунку 7 нагнетается водяной пар и избыточный воздух из отверстий 9 «коаксиальной» системы 8, создавая насыщенную паро-топливно-воздушную аэрозоль, где и происходит дожигание легких фракций.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно, к устройствам, использующим для горения мазута и вторичных энергоресурсов - различных видов отходов индустриальных масел. Горелочное устройство на жидком топливе состоит из цилиндрического корпуса реактора, имеющего дно, распылительной паровой форсунки, трубки для подачи топлива и трубки для подачи воздуха. Дополнительно добавлен насаженный соосно сверху на цилиндрический корпус реактора съёмный купол реактора с нижним и верхним соплами, в зазоре в посадке съемного купола реактора на цилиндрическом корпусе реактора расположен уплотнитель, распылительная паровая форсунка входит снаружи во внутреннюю часть съемного купола реактора, трубка для подачи воздуха входит снаружи во внутреннюю часть съемного купола реактора и далее во внутреннюю часть цилиндрического корпуса реактора, трубка для подачи воздуха снабжена боковыми отверстиями, выходящими во внутреннюю часть съемного купола реактора, трубка для подачи топлива расположена соосно симметрично внутри трубки подачи воздуха, при этом трубка для подачи топлива и трубка для подачи воздуха выходят во внутреннюю часть цилиндрического корпуса реактора непосредственно над расположенным горизонтально выпуклостью вверх и имеющим полусферическую зеркальную поверхность активатором воздушно-топливной аэрозоли и системой импульсного высоковольтного поджига воздушно-топливной аэрозоли. Технический результат – повышение качества сжигания топлива различной степени загрязненности. 1 ил.

Горелочное устройство на жидком топливе, состоящее из цилиндрического корпуса реактора, имеющего дно, распылительной паровой форсунки, трубки для подачи топлива и трубки для подачи воздуха, отличающееся тем, что дополнительно добавлен насаженный соосно сверху на цилиндрический корпус реактора съёмный купол реактора с нижним и верхним соплами, в зазоре в посадке съемного купола реактора на цилиндрическом корпусе реактора расположен уплотнитель, распылительная паровая форсунка входит снаружи во внутреннюю часть съемного купола реактора, трубка для подачи воздуха входит снаружи во внутреннюю часть съемного купола реактора и далее во внутреннюю часть цилиндрического корпуса реактора, трубка для подачи воздуха снабжена боковыми отверстиями, выходящими во внутреннюю часть съемного купола реактора, трубка для подачи топлива расположена соосно симметрично внутри трубки подачи воздуха, при этом трубка для подачи топлива и трубка для подачи воздуха выходят во внутреннюю часть цилиндрического корпуса реактора непосредственно над расположенным горизонтально выпуклостью вверх и имеющим полусферическую зеркальную поверхность активатором воздушно-топливной аэрозоли и системой импульсного высоковольтного поджига воздушно-топливной аэрозоли.