СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В СИСТЕМЕ ПЛОСКИХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СТРУЙ Советский патент 1966 года по МПК F23C5/14 

Изобретение относится к способам сжцгания топлива, преимущественно пылеугольного, в системе плоских параллельных струй.

При современных методах камерного сжигания пылевидных, жидких и газообразных топлив потоки воздуха и топлива, вытекаюн;ие из горелок, на всем протяжении топочного объема, распространяясь, занимают лишь часть поперечного сечения топки. После удара струй между собой или в стены турбулентное струйное течение переходит в течение потока вдоль одной или нескольких стен. Между потоками, а также между потоками и стенами возникают вторичные вихри и течения. В топках современных котельных агрегатов вихревые течения занимают 40-50% объема топочной камеры. Вихревые области для сжигания топлива практически не реализуются, вследствие чего полезно используется лишь 50-60% топочного объема. Развивающиеся вихри уменьшают сечение топки, занимаемое основным потоком, а высокие скорости и ряд других неблагоприятных факторов, возникающих при этом на трассе основного потока, затрудняют процесс горения, завышая длину траектории, потребной для выгорания крупных частиц тонлива. Последнее означает соответственно увеличение высоты и объема топочной камеры. Положение еще более усугубляется противоречивым характером организации аэродинамики, требуемой для интенсификации процесса факельного сжигания тонлива, поскольку для обеспечения устойчивого зажигания желательно иметь умеренную турбулентность в корне факела и высокую турбулентность в ядре горения и оне дожигания для ускорения самого процесса горения. В известных же топках турбулентность по мере распространения пламени не повышается, а падает.

Для обеспечения устойчивого зажигания тонлива и интенсивного горения его при максимальном использовании топочного объема

предлагается струи подавать в топочное пространство равномерно по его длине в поперечном сечении с межструйными расстояниями, превышающими в 4-5,5 раза ширину струи в выходном сечении горелочного сопла

и с расстоянием от коротких граничных поверхностей струй в выходном сечении сопла до стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства, превышающим в 2,2-3 раза ширину струи в выходном сечеНИИ сопла.

На чертеже схематически изображена полями скоростей аэродинамическая структура факела в тоночном пространстве с организацией сжигания топлива в соответствии с ониКамера сгорания (топка) / представляет собой канал прямоугольного сечения, меньшая грань (стенка) которого ,5-5 м, а большая В - может изменяться в широких пределах в зависимости от требуемой мош:ности. Причем топка мощных котлоагрегатов может состоять из нескольких таких секций, примыкающих одна к другой по грани В. Прямоточные щелевые горелки размещены на закрытом торце камеры длинными гранями параллельно меньшим граням Л камеры. Огношение сторон выходного сечения горелочных сопел выбирается в пределах - 4-8. Вторичный воздух подается в среднюю часть каждой струи аэросмеси. Межструйные расстояния / превышают ширину струи b в выходном сечении горелочного соцла в ,5 раза, а расстояние 4 от коротких граничных поверхностей струй в выходном сечении сопла до стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства превышает в 2,2-3 раза величину Ь. После истечения из горелочных сопел каждая струя на определенном расстояпии Х, развивается самостоятельно, затем они сливаются в общий поток, а крайние струи соприкасаются с меньшими гранями А топочной камеры. На этом участке при турбулентном расширении струи эжектируют горячие газы, поступающие в межструйное пространство обратными потоками вдоль больших граней В под действием разрежения в приксрневой области, создаваемого зжекциоиным эффектом струй. Эти потоки возникают после слияния струй на расстоянии L, большем, чем Хсл, где общий поток приходит в соприкосновение с большими гранями камеры. Скорость и расход в обратных потоках достигают максимума в сечении с.-Г. на участке О Z,X /L обратные потоки новорачивают, образуя спутное течение, удовлетворяющее эжекцион 1ые потребности струй. Количество рециркулирующих газов зависит при заданиой ширине струи от межструйного расстояния I, а длина зоны рециркуляции и скорость рециркулирующих газов - от межструйного расстояния и расстояния /о между короткими граничными поверхностями струй в выходном сечении сопла и стенками топки. Исследования показали, что, поддерживая / и /о в указапных пределах, можно ограничить длину зоны воспламенения величиной не белее 1/3 обще длины тоночной камеры при обеснечении достаточной полноты сгорания топлива. Устойчивое зажигание достигается рециркуляцией ограниченного количества высокотемпературных продуктов сгорания из ядра горения. Между основным потоком и обратным течением, на границе раздела двух встречных потоков, в п.юскости X возникает турбулентный пограничный слой. Пограничные слои в плоскостях ХУ и XZ вызывают большую неравномерпость скоростных полей в этих сечениях, процесс выравнивання которых обусловливает повышенную турбулентность в потоке и повышенный темп надения скорости вдоль длины камеры, что позволяет значительно интенсифицировать процесс выгорания. Кроме того, такой способ сжигания топлива создает благоприятные условия для интенсификации теплопередачи, поскольку топка с секциями прямоугольпого сечения обладает большой относительной поверхностью охлаждения, а продольпое течение газов позволяет установить в выходной области камеры сгорания двухсветные экраны и ширмовые поверхности нагрева с небольшим шагом. Предмет изобретения Способ сжигания топлива в системе плоских параллельных струй с подачей вторичного воздуха в каладую струю, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости зажигания, интенсификации процесса горения и максимального иснользования топочного объема, струи подают в топочное пространство равномерно по его длине в поперечном сечении с межструйными расстояниями, превыща)ощими в 4-5,5 раза ширину струи в выходном сечении горелочного сопла и с расстоянием от коротких граничных поверхностей струй в выходном сечении сопла до .стенок топки по ширине в поперечном сечении топочпого пространства, превышающим в 2,2-3 раза ширину струи в выходном сечении сопла.