Двухсопловая форсунка Советский патент 1993 года по МПК F23D11/04 

5 6 7 f 9 М

ел

С

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельно-топо- чной технике для подачи жидкого топлива в камеры сгорания котлов и печей, других топ- ливоиспользующих установок, преимущест- венно при необходимости снижения выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлив.

Цель изобретения - снизить образование оксидов азота в продуктах сгорания топлив.Поставленная цель достигается тем, что центральная камера закручивания установ-. лена с возможностью продольного перемещения, ее осевое сопло выполнено диффузорным и с выходным срезом, выступающим за выходной срез кольцевого сопла, а периферийная камера закручивания выполнена с геометрической характеристикой, превышающей в 2...3 раза геометрическую характеристику центральной камеры закручивания.

Конструктивно все форсунки имеют обобщающий показатель - геометрическую характеристику, которая определяется по формуле.

А - iL-sm/J-cos, m foxf

где Rк - расстояние от оси входного отверстия до оси форсунки;

гс - радиус сопла; .

/3- угол между направлением входного канала и осью сопла;

в - угол между направлением входного канала и тангенциальным направлением к камере закручивания;

т-число входных каналов;

тВх - сечение входного канала.

Для известных конструкций двухсопло- вых форсунок геометрическая характеристика осевого сопла в 3...5 раз выше таковой для кольцевого сопла. Кроме того, осевое сопло выполняется неподвижным. Такое конструктивное выполнение известных форсунок не позволяет обеспечить условия снижения выбросов оксидов азота при необходимости регулирования характеристик топливного факела..

Снижение выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлив в топливоис- пользующих установках, включая паровые и водогрейные котлы, достигается путем управления топочным процессом и регулированием характеристик распыленного топливного факела,

Предложенная двухсопловая форсунка за счет организации двух независимых топливных факелов позволяет реализовать способ двухстадийного сжигания топлива.

обеспечивающий снижение выбросов оксидов азота, При этом в каждом из факелов по их объему создаются разные поля концентраций топлива и окислителя. Выполнение

осевого сопла форсунки подвижным вдоль оси с выходным срезом, выступающим за выходной срез кольцевого сопла, позволяет изменять угол конуса распыливания и количество топлива, пропускаемого через кольцевое сопло.

Изобретение иллюстрируется примером, представленным на чертеже.

Двухсопловая форсунка содержит топливный патрубок 1, корпус 2, регулирующую

гайку 3, центральную камеру А закручивания, отверстия 5 для перепуска топлива, распределительную шайбу 6, периферийную камеру 7 закручивания, регулирующую шайбу 8,- осевое сопло 9 и кольцевое

сопло 10. ;

Двухсопловая форсунка работает следующим образом,

Жидкое топливо подается под давлением, по патрубку 1 в корпус 2. Затем топливо

делится на 2 потока в заданном соотношении. Топливо поступает в центральную камеру 4 закручивания. Одна часть топлива поступает через распределительную шайбу 6 к осевому соплу 9, другая часть через отверстие для перепуска топлива поступает в периферийную камеру 7 закручивания и подается к кольцевому соплу 10. В результате факел образуется из двух конусов; осевого и кольцевого. При этом за счет выбора предложенных соотношений геометрических характеристик сопл, угол конуса распыливания топливного потока осевого сопла а всегда будет значительно ниже конуса распыливания кольцевого сопла tti.

Траектории движущихся частиц топлива, выходящих из обоих сопл, не пересекаются. При работе двухсопловой форсунки, установленной вгорелочном устройстве с организованным подводом воздуха, в

прикорневой зоне факела создается зона с избытками воздуха ниже стехиометрическо- го значения. Горение топлива в этой зоне затягивается со снижением температуры факела и образованием в прикорневой зоне

компонентов химического недожога топлива: СО, Н2, СН4, CmHn. Остальной воздух, выходящий из периферийной зоны амбразуры горелки, взаимодействует с частью топлива, поступающего из кольцевого сопла. В

результате этого в периферийной части факела образуется зона дожигания топлива с избытками воздуха больше стехиометриче- ски необходимого, При этом реализуется двухстадийное сжигание топлива, сопровождающееся снижением температуры факела и восстановлением уже образовавшихся оксидов азота путем взаимодействия их с компонентами химнедожога топлива прикорневой зоны факела.

При изменении режимов работы топли- воиспользующей установки осевое сопло форсунки с помощью имеющихся регулирующих шайб либо другим путем перемещают вдоль оси форсунки. За счет этого изменяется входное сечение кольцевого сопла и обеспечивается нужный угол раскрытия факела с таким расчетом, чтобы обеспечить оптимальные значения избытков воздуха в каждом из факелов и отсутствие продуктов неполного сгорания топлива на выходе из топки.

Конструкция двухсопловой форсунки в сравнении с известными обеспечивает более полное сгорание топлива и минимальный выход оксидов азота.и позволяет управлять топочным процессом в условиях изменяющихся режимов работы топливоис- пользующих установок.

0

5

0

5

Формула изобретения Двухсопловая форсунка, содержащая коаксиальнб установленные корпус, снабженный патрубком подачи топлива, сообщенную с полостью корпуса периферийную камеру закручивания с кольцевым соплом и центральную камеру закручивания с осевым соплом и наружной боковой поверхностью в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к патрубку подачи топлива, установленную с образованием указанного кольцевого сопла, отличающаяся тем, что, с целью снижения образования оксидов азота в продуктах сгорания, центральная камера закручивания установлена с возможностью продольного перемещения, ее осевое сопло выполнено диффузорным и с выходным срезом, выступающим за выходной срез кольцевого сопла, а периферийная камера закручивания выполнена с геометрической характеристикой, превышающей в 2...Зраза геометрическую характеристику центральной камеры закручивания.

Использование: в котельно-топочной технике для подачи жидкого топлива в камеры сгорания котлов, печей и других топливо- использующих установок при необходимости снижения выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлив. Сущность изобретения; в корпусе 1 коаксиально установлены периферийная камера 7 закручивания с кольцевым соплом 10 и центральная камера 4 закручивания с диффузорным осевым соплом 9, выступающим за срез сопла 10, установленная с возможностью продольного перемещения. Причем периферийная камера 7 выполнена с геометрической характеристикой, превышающей в 2...3 раза геометрическую характеристику центральной камеры 4. 1 ил.