Горелочное устройство Советский патент 1992 года по МПК F23D14/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике; а именно к газо-горелочным устройствам, сжигающим дополнительное топливо в потоке выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов (ГПА) для повышения термического потенциала этих газов с последующей утилизацией вторичного тепла в надстроенных энергетических парогазовых установках, и может найти применение в любых энергетических и технологических процессах, требующих повышения термического потока окислителя, обедненного кислородом.

Известна горелка фирмы Максон, содержащая газовый коллектор с огневыми дорожками, перфорированный уголковый стабилизатор с разбортовками по кромкам полуплоскостей, прикрепленный неотбортованными кромками к газовому коллектору с обеих сторон огневых дорожек, с постоянным углом при вершине.

sl ГО

CJ О

ел

Недостатками горелки являются: эначи- тельно.е дополнительное аэродинамическое сопротивление горелочного устройства, связанное с его конструктивными особенностями, в частности плохим коэффициентом формы из-за отбортовки половин угловых стабилизаторов и значительным загромождением газохода выхлопных газов ГПА при неработающих горелках, что увеличивает аэродинамическое сопротивление газохода и в конечном итоге приводит к большому пережегу топлива газотурбинным двигателем ГПА; невысокая устойчивость горения и появления недожега в продуктах сгорания при скоростях набегающего потока выше 10-15 м/с, что вынуждает применять газоходы больших поперечных сечений со свободным размещением го- релочных устройств для обеспечения невысоких скоростей набегающего потока; неэффективная работа в потоке окислителя, обедненного кислородом.

Известна также газовая горелка фирмы Джон Цинк, содержащая газовый коллектор с огневыми дорожками, расположенными между перфорированными полками уголкового стабилизатора, ориентированного вершиной навстречу набегающему потоку окислителя, с постоянным углом при вершине.

Недостатками такой горелки являются: значительное дополнительное аэродинамическое сопротивление горелочного устройства, связанное с загромождением газохода выхлопных газов ГПА при неработающих горелках, что приводит к значительному пережегу топлива газотурбинным двигателем ГПА; неравномерность подачи газообразного топлива через сопловые отверстия газового коллектора в зону горения, что вызывает тепловые перекосы в поперечном сечении газохода, в котором устанавливаются горелки, с вытекающими отрицательными последствиями; неравномерность температурного поля потока выхлопных газов, разнорежимность процесса горения на длине горелочного устройства и т.д.; невозможность настройки горелочного устройства применительно к параметрам выхлопных газов ГПА - их температуре и содержанию кислорода, которые изменяются в зависимости от загрузки ГПА в технологической схеме КС и от температуры наружного воздуха, что приводит к появлению в продуктах сгорания недожога и вредных токсичных примесей в виде окиси углерода и азота,

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является горелка, работающая по диффузионно-стабилизаторному способу

сжигания газа, содержащая уголковый стабилизатор с постоянным углом при вершине, расположенной поперек потока выхлопных газов ГПА и ориентированный

вершиной навстречу потоку, газовый составной двухтрубный сопловой коллектор, расположенный между уголками стабилизатора и ориентированный сопловыми отверстиями наружной трубы в сторону,

противоположную вершине стабилизатора, а внутренняя раздающая труба расположена с максимальным эксцентриситетом в сторону вершины стабилизатора.

Недостатками известной горелки являются: значительная величина химического и механического недожега топлива в продуктах сгорания из-за невозможности настройки; значительное дополнительное аэродинамическое сопротивление достигающего горелочного устройства выхлопом газами ГПА, связанное с его конструктивными особенностями и значительным загромождением газохода выхлопных газов при неработающих горелках, что приводит к большому пережегу топлива газотурбинным двигателем ГПА.

Цель.изобретения - повышение экономичности работы и снижения загрязнения окружающей среды.

Для достижения указанной цели го- релочное устройство содержит газоход с установленным в нем поперек потока стабилизатором в виде расположенных под углом двух лопастей, направленным вершиной угла навстречу потоку, и газовым сопловым коллектором в виде размещенных одна з другой двух перфорированных труб, установленных между лопастями стабилизатора, направленных отверстиями перфорации

наружной трубы в зону горения, трубы коллектора выполнены с эллиптическим поперечным сечением, их большие оси взаимно перпендикулярны, причем внутренняя труба образует с наружной выравнивающие полоста, а отверстия перфорации внутренней трубы направлены в сторону, противоположную аналогичным отверстиям наружной трубы, лопасти стабилизатора имеют различную длину, свободные кромки лопастей

отогнуты внутрь угла между ними, более длинная лопасть стабилизатора выполнена поворотной, лопасти изнутри покрыты светоотражающим материалом,а стабилизатор и газовый коллектор скомпанованы в горелочные ячейки, расположенные уступами в газоходе.

На фиг.1 и 2 показана схема расположения горелочных ячеек в потоке окислителя до и после поворота длинной лопасти стабилизатора; на фиг.З - конструкция и схема работы горелки.

Устройство содержит теплоизолированный газоход 1, в котором расположены горелочные ячейки 2, включающие внутреннюю 3 и наружную 4 раздающие перфорированные трубы, оребрениеб, стабилизатор с короткой лопастью 6 и длиной лопастью 7. имеющими отбортовки 8. и светоотража- тель 9.

Горелочное устройство набирается из ряда параллельных ячеек, располагаемых своими осями перпендикулярно потоку выхлопных газов последовательными уступами таким образом, что между короткой лопастью одной ячейки и длиной лопастью следующей ячейки сохраняется необходимое живое сечение для прохода потока выхлопных газов. После трех-четырех ячеек, расположенных уступом и образующих первый период, последующая первая ячейка второго периода расположена в пространстве аналогично первой ячейке первого предыдущего периода и т.д.

Особенность расположения ячеек заключается в том, что каждая ячейка несмотря на расположение уступами омывается невозмущенным с точки зрения содержания кислорода потоком окислителя.

Применение в конструкции ячейки лопастей стабилизатора различной длины с отбортэвкой вовнутрь создает вдоль факела мощные устойчивые зоны, обеспечивающие надежное поджигание и прогрев факела, размывание его по длине потоком окислителя и прижимание недогоревшей части факела к длинной лопасти стабилизатора, что объединяет преимущества вихревого и струйного способа сжигания топлива, особенно в потоке окислителя, обедненного кислородом.

Применение светоотражающего покрытия на поверхности отбортовок и прилегающих к ней участков поверхности пластины стабилизатора создает дополнительный прогрев факельной зоны горения топлива за счет излучения радиационного тепла из пространственных световых концентраторов, образованных двугранными углами отбортовки и лопастей стабилизаторов.

Описанное расположение внутренней и наружной труб коллектора обеспечивает более равномерное расположение газообразного топлива, вытекающего из сопловых отверстий наружной трубы, и при своем движении топливо проходит, таким образом, ряд последовательно расположенных выравнивающих камер.

Для повышения эффективности сгорания топлива часть поверхности наружного

коллектора, обращенная навстречу набегающему потоку выхлопных газов, снабжена оребрением.

Для уменьшения аэродинамического

сопротивления всего устройства в период, когда выхлопные газы имеют достаточно высокую температуру и отпадает надобность в работе горелочного устройства, предусмотрено шарнирное крепление лопастей

стабилизатора, причем подвижно укреплены для упрощения кинематических связей только более длинные лопасти, вносящие большую долю аэродинамического сопротивления..

Применение предлагаемого горелочного устройства для подогрева потока выхлопных газов ГПА с целью повышения термического потенциала позволяет снизить величину химической неполноты сгорания дополнительного/топлива за счет улучшения организации процесса горения, снизить аэродинамическое сопротивление по тракту выхлопных газов ГПА, повысить

удельную объемную мощность горелочного устройства за счет более компактного расположения горелочных ячеек, а также повысить эффективность работы горелочного устройства и снизить величину выброса

вредных примесей - окислов азота и углерода - до нормативных уровней за счет предварительной подготовки процесса горения дополнительного топлива.

35

Формула изобретения

1.Горелочное устройство, содержащее газоход с установленным в нем поперек потока стабилизатором в виде расположенных

под углом двух лопастей, направленным вершиной угла навстречу потоку, и газовым сопловым коллектором в виде размещенных одна в другой двух перфорированных труб, установленных между лопастями стабилизатора, направленных отверстиями перфорации наружной трубы в зону горения, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичных выбросов в продуктах сгорания, трубы коллектора выполнены с эллиптическим поперечным сечением, их большие оси взаимно перпендикулярны, причем внутренняя труба образует с наружной выравнивающие полости, а отверстия перфорации внутренней трубы направлены в сторону, противоположную аналогичным отверстиям наружной трубы.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что лопасти стабилизатора имеют различную длину.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем. что свободные кромки лопастей отогнуты внутрь угла между ними.

5.Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что лопасти изнутри покрыты светоотражающим материалом.

6.Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- 4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ е- 5 с я тем, что стабилизатор и газовый коллеке с я тем, что более длинная лопасть стабилизатора выполнена поворотной:

тор скомпонованы в горелочные ячейки, расположенные уступами в газоходе.

6.Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что стабилизатор и газовый коллектор скомпонованы в горелочные ячейки, расположенные уступами в газоходе.

Изобретение относится к теплоэнергетике, к газогорелочным устройствам, сжигающим дополнительное топливо в потоке выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов. Цель изобретения - повышение экономичности работы горелочного устройства и снижение токсичных вубросов в продуктах сгорания. Для этого горелочное устройство содержит газоход с установленным в нем поперек потока стабилизатором в виде расположенных под углом двух лопастей различной длины, направленным вершиной угла навстречу потоку, и газовой сопловой коллектор в виде размещенных одна в другой двух перфорированных труб, установленных между лопастями стабилизатора, направленных отверстиями перфорации наружной трубы в зону горения, трубы коллектора выполнены с эллиптическим поперечным сечением, их большие оси взаимно перпендикулярны, причем внутренняя труба образует с наружной выравнивающие полости, а отверстия перфорации внутренней трубы направлены в сторону, противоположную аналогичным отверстиям наружной трубы. Кроме того, свободные кромки лопастей отогнуты внутрь угла между ними, длинная лопасть стабилизатора выполнена поворотной, стабилизатор и газовый коллектор скомпонованы в горелоч- ные ячейки, расположенные уступами в газоходе. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. ы Ё

Фиг. Ъ.