Прямоточная щелевая горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D1/06 F23C9/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах ТЭС, сжигающих твердое топливо.

Известна вихревая горелка, содержащая корпус с соосно установленными цент- ральным топливоподающим узлом и обечайкой, разделяющей корпус на внутренний и периферийный каналы, один из которых подключен к источнику воздуха, а другой - к источнику инертных газов, причем выходной торец топливоподающего узла расположен за пределами обечайки.

Однако указанная горелка имеет повышенную устойчивость зажигания при образовании в центре (по оси) выхлопного участка зоны подсоса горячих топочных газов к корню факела, большие тепловые потоки со стороны раскрывающегося по центру факела приводят к быстрому обгоранию горелки в районе амбразуры, короблению ее узлов и нарушению аэродинамики выхо- дящихтопливовоздушных потоков, увеличению степени механического недожога. Кроме того, вихревая горелка снижает абсолютный уровень окислов азота по сравнению с обычной вихревой. Однако любая вихревая горелка дает более значительные выбросы в атмосферу окислов азота, чем прямоточная.

Известна также прямоточная щелевая горелка, содержащая воздушный клапан прямоугольного сечения с встроенными в неVJ

О CJ Ю

СЛ

го с равномерным шагом каналами топливо- воздушной смеси и газов рециркуляции. К особенности горелки следует отнести наличие в каналах топливовоздушной смеси и газов рециркуляции конфузорных поворот- ных стабилизаторов горения, при подборке пространственного угла установки которого добиваются снижения степени подсветки высокореакционным топливом, в частности мазутом, а также снижения концентрации окислов азота в уходящих газах.

Однако необходимость установки стабилизаторов в высокотемпературной среде в амбразуре горелок приводит к обгоранию и короблению конфузорных насадков, нару- шению исходной аэродинамики горелок, ухудшению условий зажигания и увеличению концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Переход на сжигание другого вида топлива в процессе работы котла при- водит к необходимости регулировать углы ввода потоков воздуха и топлива, что при заклиненных и покоробленных конфузорных стабилизаторах пламени практически невозможно. В результате на выходе из топ- ки формируется высокий уровень концентрации окислов азота, возникает необходимость в осуществлении подсветки высокореакционным мазутом или газом.

Цель изобретения - повышение устой- чивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота.

В прямоточной щелевой горелке, содержащей воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоз- душной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени, диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия 5-30°, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно а 0,2 ... 0,4 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливо- воздушной смеси равно с 0,25...0,2вг, где вг - ширина корпуса.

Выполнением диффузорной амбразуры в виде одностороннего скоса с углом рас- крытия у 5-30°, заглублением канала газов рециркуляции и смещением каналов топливовоздушной смеси на отмеченные расстояния, зависимые от ширины корпуса вг, повышается устойчивость зажигания и снижается концентрация окислов азота в уходящих газах. Указанные диапазоны параметров у, а, с обеспечивают появление необходимого эффекта в виде минимального выхода в продуктах сгорания окислов азота и бесподсветочного режима сжигания пыли различных углей, формируя новый качественный скачок в пределах границ значений у 5-30°, а 0,2-4,0вг, с (0,025-0,2)вг. При у 20°, а 1,0вг, с 0,05вг относительный уровень окислов азота находится в диапазоне (,65) от уровня при нарушенных соотношениях одного из исследуемых параметров (в частности, при у 0°). Степень подсветки 0%. При незначительных отклонениях у, а, с в большую или меньшую стороны относительный уровень окислов азота 0,6- 0,65, а степень подсветки 0%. При достижении у 5°; у 30°; а 0,2вг; а 4,0вг: с 0,025вг; с 0,2вг относительный уровень окислов азота составляет 0,65-0,66, а степень подсветки 0%. Даже при незначительных отклонениях у 5°; у 30°; а 0,2вг: а 4,0вг; с 0,025вг; с 0,2вг относительный уровень канцерогенного вещества резко, скачкообразно возрастает до 1,0, а степень подсветки д - Д1/Д2 0,06-0,1. где Д1, Д2 - расход подсветочного и основного топлив. кг/с. Таким образом, положительный эффект горелки сразу же, скачкообразно пропадает. Диапазоны получены опытным путем,

На фиг. 1 изображена схема прямоточной щелевой горелки с вихревыми стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси круглого сечения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси круглого сечения, вид спереди; на фиг. 5 - схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси прямоугольного сечения.

Горелка содержит корпус 1, являющийся каналом для ввода воздуха, в который встроены каналы топливовоздушной смеси 2 и газов рециркуляции 3, размещенные одни относительно других с равномерным шагом fi по высоте канала 1. Каналы 2 топливовоздушной смеси круглого сечения, в них встроены стабилизаторы 4 пламени в виде центрального корпусного обтекателя 5 и слабозакручивающего лопаточного завих- рителя 6 на периферии. Канал 1 подключен к амбразуре 7, одна вертикальных стен 8 которой скошена с образованием одностороннего диффузора. Угол раскрытия диффузора (угол скосч стены 8)у (5-30°),канал 3 газов рециркуляции заглублен относительно амбразуры 7 на а (0,2-4,0)вг, где вг - ширина корпуса 1, расстояние между стенкой канала 1, подключенной к нескошенной стороне 9 амбразуры 7, с (0,025-0,2)вг.

Работа горелки (фиг. 1-3) осуществляется путем подачи в каналы 2 угольной пыли с небольшим количеством воздуха, а через канал 1 - вторичных потоков воздуха. Потоки топливовоздушной смеси, попадая в стабилизаторы 4 раскрываются относительно осей каналов 2, эжектируя к корню-факелов часть горячих продуктов сгорания, которые усиленно прогревают свежую топливную смесь до температуры воспламенения. Совокупность соотношений у 5-30° и с ш (0,025-0,2)вг обеспечивает устойчивое воспламенение на безопасном по условию обгорания конструкции грелки расстоянии, (1-2)вг без подсветки высокореакционным газом или мазутом. Совокупность соотношений у (5-30°) и а (0,2-4,0)вг при вводе газов рециркуляции через канал 3 обеспечивает минимальное количество окислов азотов в образующихся продуктах сгорания.

Горелка (фиг. 4) содержит те же элементы 1-9. В отсутствии закручивающего лопаточного аппарата 6 эта горелка обеспечивает устойчивое зажигание топлива на более значительном расстоянии от амбразуры (2-4)вг без подсветки газом, если выдерживаются диапазоны у- 5-30° и с (0,025-0,2)вг, а минимальное содержание окислов азота поддерживается соотношениями у - (5-30°) и а - (0,2-4,0)вг.

Горелка (фиг. 4) работает аналогично горелке (фиг. 1-3).

Горелка (фиг. 5) содержит два яруса прямоточных топливовоздушных каналов 2 прямоугольной формы, а также плоский щелевой канал 3 газов рециркуляции, что в основном отличает ее от горелки (фиг. 1-3) и (фиг. 4). Она оборудована теми же элементами 1-9, что указанные горелки. Как и в случае горелки (фиг. 4), горелка (фиг. 5) оборудована прямоточными стабилизаторами 4 пламени в виде обтекателей 5. что обеспечивает воспламенение смеси и воздуха на расстоянии (2-4)вг от амбразуры в бесподс- веточном режиме. Выдерживанием соотношений у 5-30° и с (0,025-0,2)вг достигается бесподсве-.очная работа горелки, а соотношениями у - 5-30° и а (0,2-4,0)вг - минимальный уровень окислов азота в продуктах сгорания. Горелка (фиг. 5) работает аналогично горелкам (фиг. 1-3) и (фиг. 4).

По сравнению с известной предлагаемая горелка снижает концентрацию окислов азота в уходящих газах на 40%. а также исключает подсветку мазутом или природным газом в количестве 4-5% от расхода основного топлива. Рассматривая в качестве базового внедрения котел П-75 с расходом топлива 360 т/ч. можно констатировать, что достигается экономия топлива в (0,05x360) - 18 т/ч. За счет разности в стоимости топлив и числа часов работы котла годовой экономический эффект составляет 0,27 млн. руб/год. Котел П-75 спроектирован для сжигания лигнитов.

Формула изобретения

Прямоточная щелевая горелка, содер-. жащая воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени, от л и чающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости воспламенения и снижения концентрации окислов азота, диффуэорная амбразура выполнена с односторонним скосом, имеющим угол раскрытия 5-30°, выходные срезы каналов газов рециркуляции расположены на расстоянии от выходного сечения корпуса, равном 0,2-4.0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой

корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025-0,2 ширины корпуса.

Горячие газы

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах ТЭС, сжигающих твердое топливо. Цель изобретения - повышение устойчивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота. Прямоугольная щелевая горелка содержит воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топ- ливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоз- душной смеси на выходе снабжены стабили- заторами пламени. Диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у 5... 30°, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно 0,2 ... 4,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025 ... 0,2 ширины корпуса. 5 ил. СЛ С

Фиг.З

Т

Оэ CotOcsi О

со г- 9°

го

СП

;з

c-J

ШгЧ

Фаг. 5