SU1716255A1 - Комбинированна горелка и завихритель горелки - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет за счет создани  условий дл  более качественного смешени  газообразного топлива с воздухом обеспечить полноту сжигани  топлива, в частности низкокалорийного. После подачи низкокалорийного газа по патрубку 22 одна его часть поступает в незакрученный воздушный поток через каналы 13, 14, друга  через отверсти  10 поступает в воздушный поток, имеющий промежуточную степень крутки. Одновременно низкокалорийный газ поступает в горелку через патрубок 21, из которой через сопла 4 поступает в полностью закрученный воздушный поток. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 йл.

Description

Изобретение относитс  к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано дл  сжигани  топлива в теплогенераторах (на тепловых станци х, производственно-отопительных котельных, станци х аэрации, печах и т.д.).

Цель изобретени  - повышение коэффициента использовани  топлива и тепло- производительности агрегата и снижение выбросов оксидов азота.

На фиг.1 изображена горелка с завихри- телем, разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - вид А на фиг.2.

Горелка содержит центральную трубу 1 дл  установки жидкотоплииной форсунки (не показана) и коаксиально размещенные среднюю трубу 2 с входным патрубком 3 и выходными соплами 4 дл  подачи высококалорийного газа, воздушную трубу 5 и периферийную трубу 6 дл  подачи низкокалорийного газа, а также завихритель, размещенный перед выходными соплами средней трубы 2.

Горелка дополнительно содержит обечайку 7, установленную в кольцевом зазоре между периферийной и воздушной трубами , 6 и 5, выходной срез последней заведен в полость обечайки 7, средн   труба 2 заглушена с выходного торца при помощи заглушки 8 и выходные сопла 4 расположены радиально на ее боковой поверхности, кольцевой зазор между обечайкой 7 и периферийной трубой 6 на выходе перекрыт заглушкой 9, а лопаточный завихритель установлен в кольцевом зазоре между средней трубой 2 и обечайкой 7, причем на ее боковой поверхности за лопаточным завих- рителем выполнены сквозные отверсти  10. В кольцевом зазоре между воздушной трубой 5 и обечайкой 7 установлены кольцевые перегородки 11 и 12 со сквозными каналами 13 и 14, причем перегородка 11 жестко скреплена с воздушной трубой 5, а

перегородка 12 - с лопаточным завихрите- лем с возможностью их совместного вращени . Лопаточный завихритель выполнен в виде коаксиально размещенных двух венцов 15 и 16 аксиальных лопаток с различной степенью крутки, установленных с торцовым зазором, причем диаметр внутренней обечайки 17 наружного венца 15 превышает диаметр наружной обечайки 18 внутреннего венца 16. Обечайки 17 и 18 плотно скреплены между собой при помощи перфорированного отверсти ми 19 конусного переходника 20, Оси отверстий 10 и 19 взаимно перпендикул рны. Патрубок 3 плотно соединен с патрубком 21, а труба 6 при помощи своего входного патрубка 22 плотно соединена с патрубком 23. Патрубки 21 и 22 сообщены с патрубком 23, в котором на участке между патрубками 21 и 22 установлена задвижка 24.

Перегородка 12 скреплена с наружной обечайкой 25 наружного венца 15.

Горелка работает следующим образом.

При работе на высококалорийном газе, например природном газе, посредством задвижки 24 прекращаетс  подача газа к патрубку 22 и топливо поступает только в патрубок 21, из которого направл етс  в полость трубы 2. Затем газ через сопла 4 поступает на смешение с закрученным потоком воздуха в полость обечайки 7. Воздух на горение подаетс  в полость трубы 5 и после прохождени  через венцы 15 и 16 завихрител  закручиваетс  и поступает на смешение с газом. Подготовленна  газовоздушна  смесь сгорает на выходе из полости обечайки 7. При работе на низкокалорийном газе, например биогазе, или его смеси с высококалорийным задвижка 24 переводитс  в положение, обеспечивающее подачу газа в патрубок 23. После подачи газа его часть следует в патрубок 21, из которого после прохождени  полости трубы 2 через сопла 4 поступает на смешение с воздухом и после образовани  топливо- воздушной смеси сгорает. Друга  часть газа через патрубок 22 следует в полость трубы 6, из которой через отверсти  10 и кольцевой зазор 26 поступает в полость обечайки 7. Часть газа, поступающего в обечайку 7 через кольцевой зазор 26, внедр етс  в незакрученный воздушный поток, а затем, проход  через венцы 15 и 16, смешиваетс  с воздушным потоком. Друга  часть газового потока, поступающего в обечайку 7 через отверсти  10, внедр етс  в закрученный топливовоздушный поток. Смешение газового потока, поступающего через отверсти  10, с газовоздушным потоком интенсифицируетс  за счет.смешени  потока

газа с бедным газовоздушным потоком, проход щим через отверсти  19. Образовавшийс  газовоздушный закрученный поток затем смешиваетс  с потоком газа,

поступающего в обечайку 7 через сопла 4. Образованна  газовоздушна  смесь на выходе из обечайки 7 сгорает. При необходимости сжигани  жидкого топлива, например мазута, в трубу 1 вводитс  фор0 сунка, работа которой осуществл етс  известным способом. При необходимости изменени  соотношени  расхода газообразного топлива, поступающего через кольцевой зазогр 26 и отверсти  10, путем

5 вращени  венцов 15 и 16 и вместе с ними перегородки 12 измен етс  площадь совмещени  сквозных каналов 13 и 14, тем самым измен етс  площадь проходного сечени  в кольцевом зазоре 26. Розжиг уст0 ройства осуществл етс  известным способом.

Дл  интенсификации смешени  низкокалорийного газа, например биогаза и, сле- довательно, улучшени  условий его

5 сжигани  и, как следствие, расширени  диапазона рабочего регулировани  и устойчивой работы смешение осуществл етс  в три стадии. Поток газообразного топлива разбиваетс  на три части. Перва  направ0 л етс  в незакрученный воздушный поток (с нулевой степенью крутки), втора  - в частично закрученный воздушный поток (с промежуточной степенью крутки), а треть  - в воздушный поток после завершени  про5 цесса смешени . При подводе газа через кольцевой зазор 26 в незакрученный поток . воздуха создаетс  бедна  горюча  смесь, неспособна  к горению, котора , проход  через венцы 15 и 16 завихрител , хорошо

0 перемешиваетс  с вторым потоком газа и таким образом обогащаетс . Дл  исключени  возможности горени  в этой зоне отверсти  10 подачи вторичного газа выполнены под углом, что обеспечивает ускоренный вы5 нос топливной смеси, Выполнение же переходника 20 двухвенцового завихрител  перфорированным снижает сопротивление воздушному потоку и улучшает качество смешени  во второй зоне. Третий поток газа поступает в полностью закрученный топли0 вовоздушный поток и создает подготовленную горючую смесь и, как следствие, устойчивое ее горение.

Создание условий, при которых воздушный поток после прохождени  первого (по

5 ходу движени  потока) венца 15 завихрител  приобретает степень крутки 0,4-0,6, обеспечивает равномерное увеличение энергии завихрени  потока в два этапа. Тем самым значительно снижаютс  энергетические затраты на приобретение воздушным потоком вращательного движени .

Повышение устойчивости горени  достигаетс  полнотой сжигани  топлива и созданием таких условий, при которых горение тазовой смеси может возникать только после смешени  с полностью закрученным потоком воздуха, т.е. на выходе из горелки. Указанный эффект достигаетс  тем, что в первую зону смешени  направл - ют 5-35% газа, что приводит к образованию газовоздушной смеси, концентраци  метана в которой находитс  ниже предела взры- ваемости. Во второй зоне смешени  в образовавшийс  двухфазный поток добэв- л етс  поток газа, но он в значительной степени разбавлен воздушным потоком, протекающим между закручиваемыми воздушными потоками. В результате концентраци  метана в газовоздушной смеси остаетс  ниже предела взрываемости и лишь после смешени  с третьим потоком газа образуетс  подготовленна  к горению горюча  смесь.

Снижение интенсивности образовани  оксидов азота обеспечиваетс  за счет сокращени  зоны горени  горючих компонентов , достигаемого в результате качественного смешени  топлива и воздуха, а также за счет уменьшени  степени крутки газовоздушного потока.

Использование лопаточного завихрите- л , выполненного в виде двух разнесенных аксиальных лопаточных завихрителей, позвол ет раст нуть процесс смешени  двух газовых потоков, тем самым обеспечива  полноту их смешени  в случае работы как на высококалорийном, так и на низкокалорийном (забалластированном) газе или на их смеси. Выполнение диаметра внутрен- ней обечайки 17 наружного венца 15 лопаточного завихрител  большим диаметра наружной обечайки 18 внутреннего венца 16 лопаточного завихрител  обеспечивает прохождение части воздушного потока между венцами, ослабл   аэродинамическое сопротивление газовому потоку. Вь|- полнение между внутренней обечайкой 17 наружного венца 15 и наружной обечайкой 18 внутреннего венца 16 плотно установ- ленного переходника 20 со сквозными, отверсти ми 19 перфорации также позвол ет обеспечить направленное перетекание части воздушного потока, что способствует улучшению смешени  газовых потоков.

Изменение степени перекрыти  кольцевого зазора 26, образованного между трубой 5 подачи воздуха и обечайкой 7, позвол ет регулировать соотношение длин участков, на которых формируетс  газовоздушна  смесь, тем самым измен   длину и форму факела, что обеспечивает регулирование топочного процесса и, в конечном итоге, его оптимизацию.

Claims (4)

1.Комбинированна  горелка, содержаща  центральную трубу дл  установки жид- котопливной форсунки и коаксиально размещенные среднюю трубу с входным патрубком и выходными соплами дл  подачи высококалорийного газа, воздушную трубу и периферийную трубу дл  подачи низкокалорийного газа, а также завихри- тель, размещенный перед выходными соплами средней трубы, отличающа с  тем, что, с целью повышени  коэффициента использовани  топлива и теплопроизво- дительности и снижени  выбросов оксидов азота, горелка дополнительно содержит обечайку, установленную в кольцевом зазоре между периферийной и воздушной трубами, выходной срез последней заведен в полость обечайки, средн   труба заглушена с выходного торца и выходные сопла расположены радиально на ее боковой поверхности, кольцевой зазор между обечайкой и периферийной трубой на выходе перекрыт заглушкой, а лопаточный завихритель установлен в кольцевом зазоре между средней трубой и обечайкой, причем на ее боковой поверхности за лопаточным завихрителем выполнены сквозные отверсти ,

2.Горелка по п,1, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что в кольцевом зазоре между воздушной трубой и обечайкой установлены кольцевые перегородки со сквозными каналами, причем одна из перегородок жестко скреплена с воздушной трубой, а друга  - с лопаточным завихрителем с возможностью совместного вращени .

3.Лопаточный завихритель горелки, о т- личающийе  тем, что он выполнен в виде коаксиально размещенных двух венцов аксиальных лопаток с различной степенью крутки, установленных с торцовым зазором, причем диаметр внутренней обечайки наружного венца превышает диаметр наружной обечайки внутреннего венца.

4.Завихритель по п.З, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что указанные обечайки плотно скреплены между собой при помощи перфорированного конусного переходника.

t

9 Ka

ВидА

:Фиг.З