Регенеративное горелочное устройство Советский патент 1992 года по МПК F23D14/00 

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного топлива и может быть использовано в металлургии и других отраслях народного хозяйства для различных тепловых агрегатов, преимущественно высокотемпературных.

Известны регенеративные горелочные устройства для различных тепловых агрегатов, в которых пара горелок с регенераторами, работая попеременно через переключающие устройства, обеспечивает экономичное использование тепла горючего газа. КПД таких устройств достигает 75%, а экономия топлива достигает 40-60% при подогреве воздуха до 000°С и выше. Температура уходящих газов снижается до 150- 250°С. Однако при высокой температуре подогрева воздуха локальные высокие температуры в диффузионном факеле этих горелок способствуют резкому увеличению образования таких вредных веществ как NOx и сажа. Содержание оксида азота может достигать 1.5 г/ма продуктов сгорания и более.

За прототип выбрана конструкция горе- лочного устройства, состоящего из пары прямоструйных керамических горелок, компактных индивидуальных регенераторов и газовых форсунок, расположенных с торца горелочных камней по их оси. В таких устройствах образуется большое количество оксидов азота вследствие высоких локальных температур горения. Эксперименты подтверждают наличие в продуктах сгорания высоких концентраций оксидов азота, а также сажевыделение при сжигании природного газа в потоке высокотемпературного воздуха.

Цель изобретения - повышение экономичности и уменьшение вредных выбросов (сажи и оксидов азота) при сжигании природного газа в потоке высокотемпературного воздуха.

Поставленная цель достигается тем. что в регенеративном горелочном устройстве, содержащем керамические горелки с газовыми соплами и горелочными камнями, и индивидуальные регенераторы, установле(Л

С

ч|

ю

СО 00

О

ны соосно в горелочном камне каждой горелки керамические форкамеры, а газовое сопло выполнено кольцевым с перегородками, причем внутренний диаметр форкамеры Оф связан с диаметром газового сопла dc и расстоянием его до форкамеры соотношением

0Ф (1,23-1,36)dc + (0,47-0,57)1.

Это соотношение определено с учетом экспериментальных данных по определению величины угла раскрытия струи природного газа в спутном потоке высокотемпературноговоздуха, когда

tg«/2 0,2.

Выход за предельные значения коэффициентов в заявленной формуле ведет к двум крайним нерасчетным режимам работы горелки:

1.При значениях коэффициентов 1,36 и 0,57 процесс горения осуществляется на входе в форкамеру. сгруя газа растекается и сгорает на передней торцевой .ромке форкамеры по двум трактам подачи воздуха Принцип двухстадийного горения нарушается и цель не достигается.

2.При значениях козффициентов 1,23 и 0,47 горение выносится из форкамеры в рабочее пространство агрегата и принцип дсухстадийного сжигания нарушается также. В этом случае цель также не достигается.

При нарушении принципа двухстадийного сжигания горелочное устройство работает в нерасчетном режиме с повышенным выходом сксидз азота и сажи.

Регенеративное горелочное устройство содержит две одинаковых керамических горелки с горелочными камнями, газовыми соплами и индивидуальными компактными регенераторами. Горелки соединены через известные конструкции переключающих клапанов на газовоздуходымопроводах. Пример выполнения конструкции керамической горелки представлен на фиг 1-3.

На фиг. 1 изобрахсен общий вид компановки горелки; на фиг 2 - сечение форкамеры на фиг 3 - сечение сопла горелки.

Горелка содержит горелочиый камень 1, расположенный в кладке печи 2, внутреннюю керамическую форкамеру 3 с внутренним диаметром Оф, расположенную так, что между выходным носиком горелочиого

камня и выходным сечением форкамеры образуется вторая форкамера (вторая ступень сгорания), газовое кольцевое сопло 4 диаметром dc с перегородками 5, расположенное на расстоянии I от входного сечения внутренней форкамеры, компактный насыпной регенератор 6, соединенный с воздухе- подводящим и дымоотводящим каналами, патрубок 7 для подвода воздуха горения к

регенератору и отвода после него продуктов сгорания после переключения подачи воздуха на вторую горелку.

Регенеративное горелочное устройство работает следующим образом.

При подаче воздуха через патрубок 6 и регенератор 5, разогретый в предшествующем цикле работы он нагревшись до зысо- кой температуры, поступает в горег.ку и проходит по двум трактам: через форкамеру

3 и в каналах,образованных между ней и стенками горелочного камня 1. Газ через сопло4 с перегородками 5отдельными струями подается в форкамеру 3. При этом воздух попадает и во внутреннюю полость

кольцевой струи газа, что способствует лучшему предварительному перемешиванию газа с первичным воздухом при 1,0, На выходе из внутренней форкамеры догорание осуществляется при а 1,0. В целом при

таком ступенчатом сжигании выход оксидов азота снижается на 60-70% и устраняется полностью сажевыделение.

Формула изобретения Регенеративное горелочное устройство, содержащее керамические горелки с газовыми соплами и горелочными камнями и индивидуальные регенераторы, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности и уменьшения вредных выбросов, в горелочном камне каждой горелки соосно установлена цилиндрическая керамическая форкамера, а газовое сопло выполнено кольцевым с перегородками, причем внутренний диаметр форкамеры

связан с диаметром газового сопла и расстоянием его до форкамеры соотношением

Оф (1,23-1,36)dc + (0,47-0,57)1, где Оф - внутренний диаметр форкамеры; dc - диаметр газового сопла;

I - расстояние между соплом и форкамерой.

Воьду

ftpodyxw cropwuA

Использование, в металлургии и других отраслях народного хозяйства для тепловых агрегатов, преимущественно высокотемпературных. Сущность изобретения: устройство содержит керамические горелки с газовыми соплами и горелочными камнями и индивидуальные регенераторы, в нем также установлены керамические форкамеры, а газовые сопла выполнены кольцевыми с перегородками. Внутренний диаметр форкамеры Оф связан с диаметром газового сопла dc и расстоянием его до форкамеры I соотношением Оф (1.23-1.36)dc + (0,47- 0.57)1. 3 ил.

ЈV

Риъ2

иг.З