Горелочное устройство для сжигания жидких топлив и отходов

 

Изобретение относится к области сжигания низкосортных жидких топлив и может быть использовано в промышленной энергетике и других отраслях народного хозяйства, где имеются котельные установки и целесообразно сжигание топливных отходов. Цель изобретения - увеличение производительiS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 F .23 G 7/04

»

1 )». (БйьЛ 4 ;.14»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4049094/29-33 (22) 03.04.86 (46) 15.12.87. Бил. № 46 (7.1) Ивановский энергетический инсти-, тут им. В.И.Ленина (72) Б.Л.религии и В.И.Бахирев (53) 628.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 727947, кл. F 23 G 7/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1209903, кл. F 23 О 7/04, 1984.

„„SU„„1359569 А1 (54) ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖКЦКИХ ТОПЛИВ И ОТХОДОВ (57) Изобретение относится к области

O сжигания низкосортных жидких топлив и может быть использовано в промышленной энергетике и других отраслях народного хозяйства, где имеются котельные установки и целесообразно сжигание топливных отходов. Цель изобретения — увеличение производитель1359569 ности барботажного устройства и полноты сжигания топлива при пониженных энергозатратах. Ванна барботажа выполнена в виде перфорированного стакана

1 высотой, в 2-3 раза превышающей его диаметр. Стакан заключен в кожух

2, соединенный с наружными стенками форкамеры 4 по ее периметру, Кромка стакана от нижней границы форкамеры отделена воздушным зазором б и окружена желобом 7, сообщающимся с подающим патрубком 8. Через патрубок 3 в возИзобретение относится к технике сжигания низкосортных жидких топлив и горючих технологических отходов и может быть использовано в промышленной энергетике и других отраслях народно- 5 го хозяйства, где имеются котельные установки, другие теплоиспользующие агрегаты и целесообразно сжигание топливных отходов в качестве вторичных энергоресурсов.

Цель изобретения — увеличение производительности и полноты сжигания низкосортных топлив и топливных отходов при пониженных энергозатратах.

На чертеже представлена конструкция горелочного устройства.

Устройство содержит перфорированный стакан 1, заключенный в кожух 2, который соединен с патрубком 3 для подачи необходимого воздуха. Стенки 20 кожуха 2 по всему периметру соединены с наружными стенками вышерасполо» женной форкамеры 4, имеющей отверстие 5 для вывода газообразных продуктов сгорания. Кромка перфорирован» 25 ного стакана 1 отделена от нижней границы форкамеры 4 воздушным зазором 6 и окружена по всему периметру желобом 7, который сообщен с патрубком

8 для подачи топлива на сжигание.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 3 в воздушную полость между стенками кожуха ? и перфорированного стакана 1 подается воз- g5 дух, основная часть которого в качестве барботажного агента поступает внутрь стакана 1, проходя через его душную полость подается воздух, часть которого используется в качестве барботажного агента, а другая часть поступает внутрь форкамеры 4 над стаканом l. В результате истечения барботажного агента из отверстий стакана

1 через стекающую сверху вниз пленку жидкого топлива происходит ее дробление с образованием большого количества мелких капель, что позволяет повысить удельную производительность устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. отверстия. Другая часть воздуха в количестве в 1,4-1,6 раза меньшем, чем расход первичного воздуха, омывая по периметру кольцевой желоб ?, через воздушный зазор 6 поступает ,внутрь форкамеры 4, а именно в область расположенную над стаканом 1. Стакан ! выполнен максимально перфорированным таким образом, чтобы при диаметре отверстий 4-5 мм доля живого сечения внутренней поверхности стакана составляла порядка 25 . При этом его высота должна быть в 2-3 раза больше диаметра стакана, а площадь воздушно-

ro зазора б по периметру горелки должна составлять 0;6-0,7 суммарной площади отверстий стакана 1. Расход воздуха через патрубок 3 устанавливают таким образом, чтобы и скорость барботажного агента в отверстиях стакана 1, и скорость вторичного воздуха в воздушном зазоре 6 составляла порядка 25-30 м/с.

Жидкое топливо (топливный отход) через патрубок 8 подается в желоб 7 и, растекаясь по его периметру, перетекает через кромку стакана 1, орошая при этом в виде жидкой пленки всю внутреннюю поверхность стакана 1. В результате истечения барботажного агента (первичного воздуха) из отверстий стакана 1 через стекающую сверху вниз пленку жидкого топлива происходит ее дробление высокоскоростными струями воздуха с образованием большого количества мелких капель. Расход топлива через патрубок

8 устанавливают таким, чтобы обеспе»

1359569 чивалось достаточное оропение внут ренних поверхностей стакана 1 (и дна, и стенок) и чтобы толщина пленки топлива уменьшалась в пределах от 4-5 мм на уровне кромки стакана

1 до 2-3 мм на его дне. В результате дробления пленки жидкого топлива струями барботажного агента образующимся каплям топлива сообщается значительная кинематическая энергия и капли топлива со скоростью, близкой к скорости истечения воздуха из отверстий (25-30 м/с), движутся в направлениях, поперечных оси ванны. Наи-15 более мелкие капли топлива быстро тормозятся в воздушном потоке (внутри стакана 1). Наиболее крупные капли вследствие своей инерционности проходят внутренний объем стакана 1, достигают противоположной поверхности стакана 1 и при соударении либо сепарируются, либо дробятся на более мелкие капли. Образовавшаяся взвесь мелких транспортируемых воздухом ка- 25 пель, а также пары топлива в смеси с барботажным агентом образуют первичную топливно-воздушную смесь, воспламеняющуюся внутри стакана 1. Пары и капли топлива барботажным агентом выносятся из внутренней полости стакана 1 в объем форкамеры 4 и сгорают в потоке вторичного воздуха, который подается со скоростью 25-30 м/с через воздушный зазор 6 в количестве, необходимом по условию полноты сгорания веществ. Продукты сгорания топлива выводятся из форкамеры 4 через отверстие 5. о40

Оптимальное отношение площадей воздушного зазора и отверстий стакана равно 0,6-0,7. Увеличение этого отношения выше 0 7 снижает сопротивление тракта вторичного воздуха, уменьшает расход первичного воздуха и скорость истечения его отверстий

Наличие повышенного количества центров генерации капель (количества барботажных отверстий), повьппение доли мелких транспортируемых капель брызгоуноса и высокие скорости барботажного агента в поперечном сечении 45 ванны (стакана 1) позволяют в несколько раз повысить по сравнению с известными техническими решениями удельную производительность устройства.

Отсутствие патрубка для отвода части 5р топлива иэ ванны. и рециркуляции ее к подающему патрубку, а также установление минимально необходимого pac". хода топлива по условию удовлетворительного орошения стакана позволяют осуществить процесс сжигания топлива е при пониженных эненгозатратах, исключая дополнительную перекачку горючего.

Оптимальное отношение высоты ванны барботажа перфорированного стака1 на) к ее диаметру Н /й =2-3. Увеличение отношения Н /d вьппе 3,0, несмотря на возрастание внутренней поверхности ванны, приводит к незначительному повышению производительности устройства, так как с повьппением высоты ванны (перфорированного стакана) улучшается сепарационный эффект ванны (верхней ее части). В этом случае вследствие отклонения от оси ванны траектории капель, транспортируемых барботажным агентом, повышается доля сепарируемых капель, задерживающихся на поверхности стекающей пленки топлива. Увеличение отношения Н /d выше 3,0 при прежнем поперечном сечении ванны приводит к возрастанию расхода барботажного агента за счет возрастания живого сечения отверстий стакана при неизменных скоростях истечения воздуха, Повьппение скорости первичного воздуха приводит к выносу из ванны относительяо крупных капель размером, превышающим диаметр капель, допустимый по условию полноты сгорания веществ.

Уменьшение отношения Н /Й ниже

2,0 приводит к заметному снижению производительности устройства, так как уменьшается общее количество генерированных в ванне капель. Кроме того, производительность устройства снижается эа счет уменьшения доли живого сечения отверстий перфорированного стакана и, как следствие, понижения расхода барботажного агента (ухудшается его транспортирующая способность). Дополнительно при пониженном отношении Нп/d (при пониженной высоте стакана) ухудшается задержание крупных капель в ванне.

При этом крупные капли, генерирован-ные на дне ванны, не сепарируясь на стенках ванны, проскакивают ее внутренний объем, попадают в зону горения. Вследствие повьппенных размеров такие капли не успевают полностью испариться в форкамере, что приводит к ухудшению полноты сгорания топлива.

59569 6 ние от потока вторичного воздуха) достигается равномерное выгорание топлива в горелке, что обеспечивает полноту сгорания веществ.

Заключение перфорированного стакана в воздушную полость и отделении кромки стакана от нижней границы форкамеры воздушным зазором позволяют часть общего потока воздуха, необходимого по условию полноты сгорания веществ, подавать через данный зазор.

При таком выполнении исключается необходимость наличия традиционных сопл вторичного воздуха, что упрощает конструкцию устройства и облегчает управление им.

Формула и з о б р е т е н и я

Конструкция устройства позволяет при небольшом поперечном сечении ванны площадь барботажной решетки увеличить в 9-12 раэ и при максимальной плотности отверстий соответственно увеличить число центров генерации капель. При орошении всей внутренней поверхности перфорированноro стакана жидким топливом (отходом) происходит дробление тонкой пленки горючего высокоскоростными струями первичного воздуха, истекающими из отверстий стакана. В этом случае образуется большое количество мельчайших транспортируемых воздухом капель диаметром менее 500 мкм, способствующих полному выгоранию топлива, что в 2-3 раза повышает производительность устройства без увеличения энергозатрат и поперечного сечения ванны. При равномерном расположении всех отверстий по периметру стакана от уровня ввода вторичного воздуха (одинаковое удалеСоставитель Т.Лепахина

Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Заказ 6138/39 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 стакана, что существенно снижает производительность устройства. Кроме тс го, заметно возрастает коэффициент избытка воздуха в форкамере, что повышает потери тепла с уходящими газами (снижает экономичность сжигания).

Уменьшение отношения ниже 0,6 повышает сопротивление тракта вторичного воздуха, увеличивает расход первичного воздуха и долю крупнодисперсных капель в топливно-воздушной смеси и пониженный коэффициент избытка воздуха, вследствие снижения расхода вторичного воздуха ухудшает полноту сгорания веществ, повышая химический недожог (снижается экономичнос ть сжигания).

1; Горелочное устройство для сжигания жидких топлив и отходов, содержащее ванну барботажа и форкамеру сгорания, о т л и ч а ю щ е е с я

Zg тем, что, с целью увеличения производительности и полноты сжигания низкосортных топлив и топливных отходов при пониженных энергозатратах, ванна барботажа выполнена в виде перфорированного стакана, имеющего высоту, равную 2-3 его диаметра, при этом стакан заключен в кожух, соединенный с наружными стенками форкамеры по ее периметру, а кромка стакана от нижней границы форкамеры отделена воздушным

З зазором и окружена желобом, сообщающимся с подающим патрубком, I

2, Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что площадь воз40 душного зазора составляет 0,6-0,7 площади отверстий стакана.