Автономное горелочное устройство Российский патент 2024 года по МПК F23L7/00 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим в процессе горения водяной пар.

Известно горелочное устройство, использующее для горения перегретый водяной пар [Патент РФ №2219435, 20.12.2003 г., F23C 11/00, F23L 7/00], содержащее корпус в виде стакана, паровую форсунку, вмонтированную в дно корпуса над топливником, топливопровод, вмонтированный в топливник, паропровод, соединенный с паровой форсункой и камеру газогенерации.

Данный аналог обладает рядом недостатков: перегретый водяной пар подводится от постороннего источника, что требует специального отдельного устройства вырабатывающего перегретый водяной пар.

Известно горелочное устройство [Патент РФ №2373458, кл. F23C 99/00, F23L 7/00, опубликован 20.11.2009 г., Бюл.32).], содержащее корпус, встроенный парогенератор водяного пара с паровой форсункой и камеру газогенерации. В корпусе, сбоку, установлено сопло для выхода факела, а паровая форсунка расположена в камере газогенерации соосно с соплом и соединена с пароперегревателем. Встроенный парогенератор состоит из трех отдельных блоков, причем пароперегреватель выполнен в виде кольцевой камеры, а паросепаратор расположен внутри пароперегревателя. Бачок-испаритель расположен сверху паросепаратора и пароперегревателя. Все три блока парогенератора и паровая форсунка соединены трубками и не имеют общих стенок.

Недостатком данного аналога является длительное время пуска. Во время запуска устройства горящее топливо выделяет сажу, которая откладывается на холодные стенки паросепаратора и пароперегревателя и в дальнейшем превращается в кокс, забивает зазоры между паросепаратором и пароперегревателем и препятствует теплоотдаче от огня к бачку-испарителю, создавая экранный эффект. Несмотря на то, что баланс процессов (тепловых и гидродинамических) в таком устройстве имеет место, время пуска из-за указанного экранного эффекта здесь увеличенное. Изделие имеет сложную конструкцию, трудность в ремонте при реальной эксплуатации.

Прототипом заявленного технического решения является «горелочное устройство» (патент на изобретение патент РФ 2523591 опубл. 20.07.2014 г. F23C 99/00), включающий корпус, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, соединенных между собой трубками, отличающееся тем, что бачок-испаритель и паросепаратор выполнены в виде кольцевых камер, пароперегреватель установлен внутри бачка-испарителя, а паровая форсунка установлена снизу пароперегревателя с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси сквозь пароперегреватель, причем корпус, бачок-испаритель, паросепаратор, пароперегреватель и паровая форсунка расположены соосно.

Недостатком данного устройства является его сложность изготовления, отсутствие ремонтно-пригодности. Устройство не обладает возможностью достижения экономичной работы в результате отсутствия регулирования подачи пара.

Недостатки данных аналогов и прототипа ставят задачу разработки автономного устройства, повышающим полноту сгорания топлива в горелке, как следствие уменьшение расхода топлива, вредных выбросов в атмосферу при работе на жидких видах топлива.

Поставленная задача достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащим корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, трубки подачи пара, паровой форсунки, при этом трубопровод подачи пара направлен сверху вниз из бачка-испарителя в топку с топливом, изогнут под углом на 180°, подача пара регулируется игольчатым вентилем.

Положительный экологический и энергетический эффект достигается за счет нагрева исходного топлива теплотой водяного пара, образующегося в бачке-испарителе, при этом повышается процесс испарения топлива с зеркала горения, появляется возможность регулирования подачи пара в зону горения и газификации, что способствует уменьшению коэффициента избытка воздуха и уменьшает образования вредных выбросов оксидов азота и окиси углерода в атмосферу.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание простого (доступного) автономного горелочного устройства, при сжигание в паровой струе различных видов жидкого топлива, с возможностью прогрева исходного топлива и регулирования подачи пара в топочное пространстве камеры сгорания.

Ограничительные признаки изобретения «горелочное устройство, содержащее корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, трубки подачи водяного пара, паровой форсунки» описывают общие элементы прототипов и аналогов: «горелок», а также заявленного технического решения.

Отличительные признаки изобретения «трубка подачи водяного пара направлена сверху вниз из бачка-испарителя в топку с топливом и изогнута под углом на 180°, подача водяного пара регулируется игольчатым вентилем» позволят достигнуть заявленный технический результат, а именно создание простого автономного горелочного устройства с возможностью регулирования подачи пара в топочном пространстве камеры сгорания, подогрева исходного топлива подаваемого на горение, в том числе некондиционного при сжигание в паровой струе.

Предложенная конструкция горелочного устройства поясняется фигурой на листе графического материала. На фиг. 1 показан разрез горелочного устройства - вид сбоку.

Заявленное техническое решение состоит из корпуса 1, топки 2 парогенератора водяного пара 3, состоящего из бачка-испарителя 4, трубки подачи водяного пара 5, паровой форсунки 6 в топочном пространстве 7, узла подачи воздуха 8, трубопровода подачи топлива 9, топливного бака 10, манометра 11 игольчатого вентиля 12, предохранительного клапана 13, узла подачи воды 14.

Устройство работает следующим образом. В бачок-испаритель 4, через узел подачи воды 14 заливается вода. В топку 2 подается топливо, где оно поджигается ручным способом. Газообразные продукты испарения при термическом разложении жидкого топлива воспламеняются, что в процессе тепловыделения позволяет воде кипеть в бачке-испарителя 4, парогенератора 3, образуя при этом пароводяную смесь, которая под давлением через трубку подачи пара 5 подается в нижнюю часть топки 2. При этом давление в бачке-испарителе отслеживается манометром 11. Исходное жидкое дизельное или другое топливо из топливного бака 10, через трубопровод 9 поступает в топку 2, подогревается теплотой водяного пара трубки подачи пара 5 и излучением от факела интенсивно испаряется со свободной поверхности горения топки 2.

Паровая смесь, выходящая из форсунки 6 эжектирует пары топлива в факел, происходит интенсивное смесеобразование водянного пара с продуктами горения и газификации, при этом создается разряжение в нижней части топки 2 за счет инжекционного эффекта. При выходе горелочного устройства на устойчивый режим парообразования доступ воздуха, через зоны подачи 8 прикрываются до минимальных значений, при этом расход пара в топочном пространстве 7 регулируется игольчатым вентилем 12. Продукты горения и газификации смешиваясь с паровой струей, увеличивают температуру в топочном пространстве 7. При смешивании водяного пара и продуктов разложения углеводородного топлива происходит химическая реакция паровой газификации с выделением водорода.

выгорания топлива и увеличивая при этом температурный уровень в топочном пространстве. При смешивании перегретого водяного пара и продуктов разложения углеводородного топлива происходит химическая реакция паровой газификации с выделением водорода, при этом температура факела, истекающего из горелочного устройства, достигает 1500°С.

Тяжелые не испарившиеся фракции топлива выпадают в нижнюю часть горелки, где подвергаются излучающему воздействию факела сверху, испаряются и поступают вверх в зону горения, где выгорают.

Выше приведенная совокупность ограничительных и отличительных признаков заявленного горелочного устройства, а именно по отличительным признакам формулы на изобретения (в совокупности ее ограничительными признаками) не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования таких устройств, а также способов (методов и технологий) их функционирования, что доказывает соответствию критерию «изобретательский уровень».

Заявленное устройство по конструктиву не выявлены из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

Конструктивная реализация заявленных технических решений с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно - технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленное применение».

Изобретение относится к области энергетики, а именно к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим в процессе горения водяной пар. Горелочное устройство содержит корпус (1) с топкой (2). Парогенератор водяного пара (3) установлен в корпусе (1) и состоит из бачка-испарителя (4), трубки подачи водяного пара (5), паровой форсунки (6), при этом трубка подачи водяного пара (5) направлена сверху вниз из бачка-испарителя (4) в топку (2) с топливом и изогнута под углом 180°. Подача пара регулируется игольчатым вентилем (12). Технический результат - создание простого автономного горелочного устройства для сжигания в паровой струе различных видов жидкого топлива, в том числе некондиционных, с возможностью прогрева исходного топлива и регулирования подачи пара в топочное пространство. 1 ил.

Горелочное устройство, содержащее корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, трубки подачи водяного пара, паровой форсунки, отличающееся тем, что трубка подачи водяного пара направлена сверху вниз из бачка-испарителя в топку с топливом, изогнута под углом 180°, подача пара регулируется игольчатым вентилем.