Способ сжигания топлива в системе плоских параллельных струй

 

la9II6

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 22.VI.1964 (№ 907483/24-6) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.Xl.1966. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 26.XII.1966

Кл. 24l, 6

МПК F 23с

УДК 662.933.4(088.8) Комитет по делам изобрвтвиий и открытий при Совете Миииотров

СССР

Г.

Авторы изобретения

А. П. Ковалев и Д. М. Хзмалян

Московский ордена Ленина энергетический институт

Заявитель

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В СИСТЕМЕ ПЛОСКИХ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СТРУЙ

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

При современных методах камерного сжигания пылевидных, жидких и газообразных топлив потоки воздуха и топлива, вытекающие 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 топлива. Последнее означает соответственно увеличение высоты и объема топоччой камеры. Положение еще более усугубляется противоречивым характером организации аэродинамики, требуемой для интенсификации процесса факельного сжигания топлива, поскольку для обеспечения устойчивого зажигания желательно иметь

5 умеренную турбулентность в корне факела и высокую турбулентность в ядре горения и зоне дожигания для ускорения самого процесса горения. В известных же топках турбулентность по мере распространения пламени

10 пе повышается, а падает.

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

15 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 ropeëo÷íoro сопла

20 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 сече25 нии сопла.

На чертеже схематически изображена полями скоростей аэродинамическая структура факела в топочном пространстве с организацией сжигания топлива в соответствии с опи30 сываемым способом.

189116

Камера сгорания (топка) l представляет собой канал прямоугольного сечения, меньшая грань (стенка) которого А=2,5 — 5 м, а большая  — может изменяться в широких пределах в зависимости от требуемой мощно- 5 сти. Причем топка мощных котлоагрегатов может состоять из нескольких таких секций, примыкающих одна к другой по грани B.

Прямоточные щелевые горелки размещены на закрытом торце камеры длинными граня- 10 ми параллельно меньшим граням Л камеры.

Отношение сторон выходного сечения ropeëo÷u ных сопел выбирается в пределах — — 4 — 8.

Вторичный воздух подается в среднюю часть каждой струи аэросмеси.

Межструйные расстояния l превышают ширину струи b в выходном сечении горелочного сопла в 4 5,5 раза, а расстояние lg от коротких граничных поверхностей струй в выход20 ном сечении сопла до стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства превышает в 2,2 — 3 раза величину b.

После истечения из горелочных сопел каж- 25 дая струя на определенном расстоянии Х„, развивается самостоятельно, затем они сливаются в общий поток, а крайние струи соприкасаются с меньшими гранями А топочной камеры. На этом участке при турбулент- 30 ном расширении струи эжектируют горячие газы, поступающие в межструйное пространство обратными потоками вдоль больших граней В под действием разрежения в прикорневой области, создаваемого эжекционным 35 эффектом струй. Эти потоки возникают после слияния струй на расстоянии L, большем, чем

y,,„где оощий поток приходит в соприкосновение с большими гранями камеры. Скорость и расход в обратных потоках дости- 40 гают максимума в сечении Х,,; на участке

0 g Х g Х„обратные потоки поворачивают, образуя спутное течение, удовлетворяющее эжекционн потребности струй. Количество рециркулирующпх газов зависит при заданной 45 ширине струи от межструйного расстояния l, а длина зоны рециркуляции и скорость рециркулирующих газов — or межструй ного расстояния и расстояния l между короткими

rpаничными поверхностями струй в выходном сечении сопла и степками топки.

Исследования показали, что, поддерживая

l u lp в указанных пределах, можно ограничить длину зоны воспламенения величиной не более /3 обще& длины топочной камеры при обеспечении 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 плоскости Х возникает турбулентный пограничный слой. Пограничные слои в плоскостях ХУ и XZ вызывают большую неравномерность скоростных полей в этих сечениях, процесс выравнивания которых обусловливает повышенную турбулентность в потоке и повышенный темп падения скорости вдоль длины камеры, что позволяет значительно интенсифицировать процесс выгорания. Кроме того, такой способ сжигания топлива создает благоприятные условия для интенсификации теплопередачп, поскольку топка с секциями прямоугольного сечения обладает большой относительной поверхностью охлаждения, а продольное 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 каждую струю, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости зажигания, интенсификации процесса горения и максимального использования топочного объема, струи подают в топочное пространсзво равномерно по его длине в поперечном сечении с межструйными расстояниями, превышавшими в 4 — 5,5 раза ширину струи в выхо;,íoì сечении горелочного сопла и с расстоянием от коротких граничных поверхностей струй ь 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.

189116

Составитель К. Харитонов

Техред Л. К. Ткаченко Корректоры; Ю. М. Федулова и С. М. Белугина

Редактор H. Джарагетти

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3915/!О Тираж 800 Формат бум. бО>(90 / Объем 0,27 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4