Пылеугольная горелка Советский патент 1987 года по МПК F23D1/06 

1

Изобретение относится к области сжигания твердого топлива и может быть использовано в котлоагрегатах.

Целью изобретения является повышение качества сжигания путем снижения образования окислов азота.

На фиг,1 изображена пылеугольная горелка; на фиг,2 - вид А на фиг,1; на фиг.З - вид Б на фиг.1.

Горелка содержит плиту 1, в амбразурах которой установлены воздушные короба 2, наклоненные навстречу друг другу, и сопла 3 подачи аэросмеси, попарно расположенные по обе стороны воздушных коробов 2 перпендикулярно плоскости их выходных срезов, причем все сопла 3 подачи аэросмеси установлены относительно плиты 1 перпендикулярно. Срезы 4 и 5 соответственно воздушных коробов 2 и сопл 3 подачи аэросмеси расположены заподлицо с плитой 1 , Расстояние 1.- между центрами срезов 4 воздушных/ коробов 2 в 2,0-3,5 раза превышает эквивалентный диаметр d срезов 4, Угол dl

между осями воздушных коробов 2 составляет 30-60 .

Горелка работает следующим образом.

Аэросмесь, например угольную пыль с сушильным агентом, подают через сопла 3, а вторичный воздух - через короба 2. При истечении в топочный объем пьшевые струи движутся параллельно, а воздушные струи - под углом к ним настречу друг другу. Благодаря развитому периметру зажигания пылевые струи подсасывают высоконагретые топочнь е газы как с внешних сторон горелки, так и из внутренней области топочного объема, заключенной между истекающими струями и плитой 1. Это способствует быстрому прогреву первичной аэросмеси и .при-, водит к раннему и устойчивому воспламенению факела. По мере развития факела, происходит массообмен г-тежду его внешними слоями, обогащенными топливом, и внутренними слоями, обогащенными кислородом, вследствие чег в зоне ядра горения кислород оказывается достаточно равномерно распределенным по всему поперечному сече- нию факела. Последнее в значителБной мере достигается за счет растекания к периферии факела вторичных потоков воздуха, возникающих в результате соударения воздушных струй (на фиг.З

1

339582

показано стрелками). Перемешивание результирующих вто{)ичных потоков воздуха с пьтевыми струями происходит глав- .ным образом за счет турбулентных пульсаций, что обеспечивает плавность подмешивания вторичного воздуха к пыли по длине факела на стадии, соответствующей завершению воспламенения.

10 Как известно, количество топливных окислов азота, которые составляют большую часть общего количества окислов азота, образующихся при факельном сжигании азотосодержащего

l5 твердого топлива, существенно зависит от развития физико-химических процессов на начальном участке факела. В предлагаемой горелке в результате направленной подачи струй вто20 ричного воздуха во внутреннюю часть факела контакт вторичного воздуха с топливом в корневых сечениях факела ограничен. Это приводит к тому, что процессы воспламенения и сгорания лё25 тучих у большей части топлива происходит при избытке воздуха, значительно меньшем стехиомётрического соотношения , необходимого для сгорания летучих. Поскольку среди летучих го30 рючих находятся азотистые соединений

5

0

5

0

5

топлива (в виде HCN, NH. и т.д.) преобладающими при малом избытке воздуха оказываются реакции рекомбинации, а окисление атомарного кислорода замедляется. В итоге большая часть азотсодержащих веществ переходит в молекулярньй азот. Уменьшению образования окислов азота при применении данной горелки способствует так же то, что она в зоне ядра горения формирует факел с увеличенной поверхностью, приходящейся на единицу объема. Это приводит к снижению температуры факела в результате повьшенной радиационной теплоотдачи, а следовательно, к уменьшению количества термических окислов азота.

Как показали исследования, оптимальные условия работы данной горелки обеспечиваются, когда расстояние между центрами срезов 5 воздушных сопл 1 в 2,0-3,5 раза превышает эквивалентный диаметр d этих срезов, а взаимный утоп наклона воздушных сопл 1 равен 30-60°.

При , 30-60 изменение 1 в диапазоне (2,0-3,5)d9 не приводит к сколько-нибудь заметному ухудшению режима работы горелки как с точки

31

зрения процесса собственно сжигания, так и с точки зрения роста количества окислов азота.

При выходе за пределы оптимальных значений l/d,, и d работа горелки ухудшается. Так, при 1/d ,, 2,0 и ci - 60° наблюдается сильный удар воздушных струй, который происходит в непосредственной близости от устья горелки, вследствие чего значительная часть вторичного воздуха быстро вытесняется за пределы пьшевых струй в процессе радиального оттока, что приводит к росту неполноты сгорания. При 1/d 2,0-3,5 и ы 60° зщар воздушных струй несколько смягчается по сравнению с описанным случаем, однако деформация результирующего воздушного потока остается все еще сильной, что приводит к повышенным значениям q . При 1/d -, 3,5 и о 60 ° происходит расслоение потоков пыли и вторичного воздуха, что значительно замедляет перемешивание реагентов, приводит к чрезмерному разбавлению реакционной смеси продуктами сгорани и увеличивает механический недожог. 7 3,5 выход окислов азота практически не отличается от значе- . ний NOx характерных для вариантов с

1/dj в диапазоне 2,0-3,5, Варианты выполнения горелочного усЧ ройства с малыми значениями- углов ()и параметра 1/d ( 2,0) не имеют преиьгуществ перед прямоточной горелкой в отношении снижения выхода N0 .

Формула изобрете-ния

Пылеугольная горелка, содержащая опорную плиту, в абразурах которой установлены встречно наклоненные воздушные короба и попарно расположенные по обе стороны последних сопла подачи аэросмеси, размещенные перпендикулярно плоскости выходных срезов воздушных коробов, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сжигания путем снижения образования окислов азота, выходные воздушных коробов и сопл подачи аэросмеси расположены заподлицо с плитой, расстояние 1 между центрами срезов воздушных коробов равно

(2,0-3,5)dg, где d - их эквивалентный диаметр, угол меяуз;у проекциями осей воздушных коробов на горизонтальную плоскость oi. 30-60, а сопла подачи аэросмеси установлены перпендикулярно опорной плите.

Аэрос/ есь Воздух

Фиё. 3

Изобретение м.б, использовано в котлоагрегатах. Цель изобретения - повьшение качества сжигания путем снижения образования окислов азота. Выходные срезы 4, 5 воздушных коробов 2 и сопл 3 подачи аэросмеси расположены заподлицо с опорной плитой 1. Расстояние 1 между центрами срезов коробов 2 в 2,0-3,5 раза превышает эквивалентный диаметр срезов 4. Угол ci между проекциями осей коробов 2 на горизонтальную плоскость равен 30-60°, а сопла 3 установлены перпендикулярно плите 1. При таком расположении коробов снижается удар воздушных струй у УСТЬЯ горелки, что повьшгает полноту сгорания. Снижается также деформация результирующего воздушного потока и ускоряется перемешивание реагентов, что снижает механический недожог. 3 ил. 59 (Л виЭА Ф,е:2