RU226508U1 - Насадка для модернизации газовой горелки - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к топливосжигающим установкам и может быть использована для модернизации газовой горелки с целью снижения выбросов оксидов азота (NOx). На газораздающие трубки горелки, стоящей на котле или новой горелки, модернизированной за счет установки дополнительного газораздающего устройства и организации внутритопочной рециркуляции, устанавливают патентуемые насадки, которые обеспечивают разграничение газа и воздуха перед воспламенением. Насадка, состоящая из штуцера для установки на газораздающую трубку модернизированной горелки, отбойного бортика, газораздающей камеры с выпускными газовыми соплами, спрофилированная таким образом, что отбойный бортик ограничивает доступ воздуха, выходящего из горелки, к струям газа, истекающим из выпускных газовых сопел, таким образом обеспечивается разбавление газа дымовыми газами до взаимодействия с воздухом и воспламенением. В результате установки насадок на модернизированную горелку струи газа, вытекающие из газовых сопел газоразающей камеры насадки, попадают в пространство, заполненное дымовыми газами, эжектируют дымовые газы непосредственно из топки и обеспечивают разбавление газа дымовыми газами перед смешиванием его с воздушным потоком и воспламенением. Снижение концентрации реагирующих веществ и температуры горения обеспечивает снижение выбросов NOx. Размеры насадки, количество газовыпускных сопел зависит от мощности горелки, аэродинамических характеристик воздушного потока горелки и давления газообразного топлива. Предложенная насадка обеспечивает снижение выбросов оксидов азота на 40-70% при сжигании газа. Преимущество предложенной полезной модели заключается в возможности обеспечения снижения выбросов NOx при сжигании газа за счет малозатратных мероприятий, без изменения элементов топки топливосжигающей установки и снижения технико-экономических характеристик роботы. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к топливосжигающим установкам и может быть использована для модернизации газовой горелки с целью снижения выбросов оксидов азота (NOx).

Известны однопоточные по топливному газу горелки, такие как ГМУ, ГМПВ, и др., которые при обеспечении качества сжигания топлива не обеспечивают низкие выбросы NOx. Самая распространённая в России унифицированная газомазутная горелка типа ГМУ (ОСТ 108.836.05-82 «Горелки газомазутные и амбразуры стационарных паровых котлов»), состоит из форсуночного узла, газовой части и воздухонаправляющего устройства. В форсуночный узел входит паромеханическая форсунка с захлопкой. Газовая часть горелки состоит из кольцевого газового коллектора, газораздающей насадки в виде конуса с отверстиями и газоподводящей трубы. Внутренняя труба газового коллектора является направляющей трубой паромеханической форсунки. Воздухонаправляющее устройство горелки типа ГМУ состоит из воздушного короба и двух лопаточных завихрителей: осевого и тангенциального.

Известны устройство для сжигания газообразного топлива (RU 2076271 C1, МПК F23D 14/24, опубликован 27.03.1997) горелка, описанная в статье «Результаты комплексных испытаний котла Е-160-3,9-440ГМ ГЭС-1 АО «Мосэнерго» с горизонтальной компоновкой газоходов», Галецкий Н.С., канд. техн. наук, Енякин Ю.П., Шварц А.Л., доктора техн. наук, Штальман С.Г., Гомболевский В.И., Теплоэнергетика № 9 2004, 8-13 стр., включающая расположенные в цилиндрическом корпусе центральный и периферийный воздушные каналы с завихрителями, основной и дополнительный коллекторы топливного газа, установленные на окружности между воздушными каналами газораздающие трубки, подключенные к разным коллекторам.

Известны устройство для сжигания топлива (RU 2480673 C1, МПК F23D 14/24, опубликован 27.04.2013, RU 61010 U1, МПК F23C 1/08, F23D 17/00, опубликован 10.02.2007), горелка описанная в статье «Модернизация котлов ТГМП-314Ц, оборудованных циклонными предтопками для снижения вредных выбросов и повышения надежности работы горелочных устройств и поверхностей нагрева» Зройчиков Н.А., Енякин Ю.П., Глускер Б.Н., Галас И.В., Цыпкин Ю.М., Чупров В.В., Верещетин В.А., Теплоэнергетика, № 12, 2002, 17-21 стр., включающая расположенные в цилиндрическом корпусе центральный и периферийный воздушные каналы с завихрителями, основной и дополнительный коллекторы топливного газа, по оси горелки установлен центральный канал подачи топливного газа, на окружности между воздушными каналами расположены газораздающие трубки периферийного канала топливного газа.

Известно горелочное устройства с пилотной горелкой (RU 2 518 759 C, МПК F23D 17/00, МПК F23C 1/08, МПК F23Q 9/00, опубликован 10.06.2014). Горелка, содержащая корпус основной горелки, в котором установлены устройство для подачи газообразного топлива, устройство для подачи жидкого топлива, пилотная горелка, имеются центральный и периферийный каналы для подачи воздуха, устройство для подачи газообразного топлива выполнено в виде газораздающих трубок, расположенных в периферийном канале для подачи воздуха параллельно оси корпуса основной горелки.

Известна прямоточно-вихревая горелка типа ГМПВ (RU 2 137 043 C1, МПК F23D 17/00, опубликован 10.09.1999) которая состоит из воздушного канала, аксиального завихрителя, установленного в воздушном канале, газораздающих трубок, расположенных вокруг завихрителя, и имеющих на выходе насадки с выпускными отверстиями. Горелки описаны в статье «Результаты испытаний горелок с малотоксичными выбросами ЗАО "Экотоп" и фирмы "Todd Combustion" (США) на котлах ТГ-104 и ТГМЕ-206 при сжигании попутного и природного газа», Коваленко А.Л., Козлов В.Г., Уткин А.П., Пермяков В.Н., Теплоэнергетика, 2003, № 4, с. 41-44,.

Известны однопоточные горелки, например установленные на котлах ТГМП-1202, ТГМП-204ХЛ, описанные в статьях «Испытания котла ТГМП-204 блока 800 МВТ после реконструкции ввода дымовых газов рециркуляции в топку» / Я.П. Сторожук, Д.Р. Носулько // Теплоэнергетика. - 1984. - № .5 - С. 13-15., «Разработка и исследование энергоэффективных методов сжигания газового топлива в энергетических системах». Ахметова Р.В., Звонарева Ю.Н., Шорохов И.Р., Вестник казанского государственного энергетического университета, том: 14, номер: 1 (53), 2022 г., Страницы: 13-23.

Известны горелки газомазутные МГМГ-6, МГМГ-8; МГМГ-10, предназначенные для установки на водогрейных котлах (см. Машиностроение, Энциклопедия, гл. редактор К.В. Фролов, Котельные установки, т. IV-18, М., 2009, с. 226, рис.2.4.21). Газ в рассматриваемой горелке подается в газовый коллектор, имеющий один вход и обеспечивающий выход газа через отверстия на внутренней стенке газового коллектора.

Недостатком рассмотренных горелок является низкая экологическая эффективность сжигания топлива, из-за конструктивных недостатков горелки в способе организации процесса сжигания, при котором всё газообразное топливо подается в воздушную среду.

Одним из эффективных способов снижения выбросов NOx является использование принудительной рециркуляции дымовых газов, что обеспечивает снижение температуры факела и снижение концентрации реагирующих веществ, определяющих образование NOx. При этом наиболее эффективным является способ подачи дымовых газов в каналы горелки (SU 1 101 622 A1, МПК F23D 17/00, опубликовано 07.07.1984). Этот способ реализован в горелке котла ТГМП-204, состоящей из двух каналов подачи воздуха (центрального и периферийного), снабжённых тангенциальными регистрами, по периферии расположен канал ввода дымовых газов рециркуляции, в центре грелки установлена мазутная форсунка. Газовая часть горелки состоит из кольцевого газового коллектора, газораздающей насадки в виде конуса с отверстиями и газоподводящей трубы. Внутренняя труба газового коллектора является направляющей трубой паромеханической форсунки (Сторожук Я.П. Испытания котла ТГМП-204 блока 800 МВТ после реконструкции ввода дымовых газов рециркуляции в топку / Я.П. Сторожук, Д.Р. Носулько // Теплоэнергетика. - 1984. - № .5 - С. 13-15.). Эта горелка не смогла достичь хорошего результата по снижению выбросов NOx из-за конструктивных недостатков в способе организации процесса сжигания.

Для успешного подавления NOx необходимо чтоб дымовые газы рециркуляции не балластировали в прикорневой области горелки, а достигали активной зоны горения, в которой происходит основное образование NOx. Основным недостатком такого способа организации горения остается необходимость наличия системы принудительной подачи дымовых газов рециркуляции с дымососом рециркуляции.

Данная проблема была решена для описанных выше горелок за счет модернизации горелок и организации внутритопочной рециркуляции. За счет организации внутритопочной рециркуляции дымовых газов, путём эжекции дымовых газов непосредственно из топки струями газа, газ разбавляется дымовыми газами, что обеспечивает снижение температуры факела и концентрации реагирующих веществ, что приводит к снижению образования NOx. Эти технические решения для перечисленных горелок описаны в патентах:

RU 2777164 опубликовано 01.08.2022 г., RU 218594 опубликовано 01.06.2023 г.,

RU 216775 опубликовано 23.12.2022 г., RU 2791359 C1 опубликовано 07.03.2023 г.,

RU 2792080 C1 опубликовано 31.05.2023 г., RU 222725 U1 опубликовано 17.01.2024 г., RU 222726 U1 опубликовано 17.01.2024 г, RU 222802 U1 опубликовано 18.01.2024 г.,

Патентуемая полезная модель является вариантом исполнения газовых сопел, описанных в вышеперечисленных патентах.

Предлагается на газораздающие трубки горелки, например представленной в патенте RU 222725 U1 «Горелка водогрейного котла», установить насадки сложной формы.

На фиг. 1 изображена патентуемая газовая насадка.

На фиг. 2 изображена горелка водогрейного котла с установленными патентуемыми насадками.

На фиг. 3 изображен вид из топки на горелку водогрейного котла с патентуемыми насадками.

Насадка 1 (Фиг. 1) состоит из штуцера 2 для установки на газораздающую трубку горелки, отбойного бортика 3, газораздающей камеры 4 с выпускными газовыми соплами 5.

На фиг. 2 изображена горелка 6 с дополнительным газовым коллектором 7 с газораздающими трубками 8. На концы газораздающих трубок 8 установлены насадки 1, которые обеспечивают подачу газа 9 за пределами воздушного потока 10, выходящего из горелки.

В результате внедрения полезной модели струи газа 9 эжектирует дымовые газы 11, разбавляются ими, новое подготовленное топливо 12 достигает воздушный поток 10 и процесс горения происходит с меньшими температурами и концентрациями реагирующих веществ, что обеспечивает снижение образования NOx. Отбойный бортик 3 ограничивает доступ воздуха 10, выходящего из горелки, к струям газа 9, что обеспечивает разбавление газа дымовыми газами 11 до взаимодействия с воздухом и воспламенением.

Использование насадки обеспечивает снижение содержания NOx в дымовых газах при работе модернизированной горелки на 40-70% без снижения технико-экономических характеристик работы топливосжигающей установки и строительства внешней системы подачи дымовых газов.

Claims (1)

1. Насадка, состоящая из штуцера для установки на газораздающую трубку горелки, отбойного бортика, газораздающей камеры с выпускными газовыми соплами, спрофилированная таким образом, что отбойный бортик ограничивает доступ воздуха, выходящего из горелки, к струям газа, истекающим из выпускных газовых сопел.