Способ повышения энергетических и экологических показателей горелочных устройств и устройство для его реализации

 

Использование: в области энергетики для сжигания органического топлива в топках и камерах сгорания теплоэнергетических установок. Сущность: часть газообразного топлива в количестве 75-85% от суммарного предварительно смешивается с частью вторичного воздуха с коэффициентом избытка 0,75-0,85, эта топливная смесь перед выходом в зону горения последовательно проходит сетку, предотвращающую проскок пламени внутрь горелки и лопаточных завихрителей. Технический результат: эффективность сжигания топлива при α =1,02 - 1,05 и снижение концентрации азота, в 1,5 - 2 раза по сравнению с прототипом. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к сжиганию органического топлива в топках и камерах сгорания теплоэнергетических установок.

Известен способ сжигания органического топлива, заключающийся в подвое топлива и окислителя (воздуха) в зону горения (1).

Недостатком аналога является относительно низкая эффективность сжигания топлива и экологических характеристик горелок.

Известен способ сжигания газообразного и жидкого топлива, заключающийся в подаче первичного и вторичного воздуха, закрученными в лопаточных завихрителях потоками, газообразного топлива из коллектора через осевые и радиальные отверстия и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения (3).

Недостатком прототипа является также низкая энергетическая эффективность сжигания топлива при относительно высоких коэффициентах избытка воздуха α = 1,05 - 1,15) вследствие недостаточно хорошего перемешивания топлива с воздухом при диффузионном горении.

Недостатком прототипа является и низкая экологическая эффективность сжигания топлива за счет выделения значительных количеств оксидов азота, из-за конструктивных недостатков этого горелочного устройства в способе организации процесса сжигания. Задачей изобретения является повышение качества сжигания топлива.

Решение задачи достигается тем, что в предлагаемом способе сжигания органического топлива, заключающегося в том, что часть газообразного топлива в количестве 75 - 85% от суммарного предварительно смешивается с частью вторичного воздуха с коэффициентом избытка 0,75 - 0,85 и эта топливная смесь перед выходом в зону горения последовательно проходит сетку, предотвращающую проток пламени внутрь горелки и лопаточный завихритель.

Часть газообразного топлива 15 - 25% от суммарного поступает через осевые отверстия в зону горения, где смешивается с закрученным потоком первичного воздуха с коэффициентом избытка равным 1.

Поток вторичного воздуха разделяется на два, внутренний из которых предварительно смешивается с газообразным топливом. Коэффициент избытка воздуха при этом выбирается в пределах 0,75 - 0,85, который обеспечивает более эффективное сжигание топлива при меньших избытках воздуха и существенное снижение концентрации оксидов азота в зоне горения с таким соотношением в смеси топлива и воздуха (2).

Для предотвращения проскока пламени внутрь горелки при снижении производительности устанавливается сетка с эквивалентным диаметром отверстий менее 3,5 мм, которая защищена от нагрева излучающих газов топки лопаточным завихрителем.

Остальная, периферийная часть вторичного воздуха поступает закрученным потоком непосредственно в зону горения. Таким образом, осуществляется безопасное ступенчатое сжигание предварительно подготовленной топливовоздушной смеси, способствующее эффективному энергетическому и экологическому сжиганию топлива.

Решаемая задача достигается также и тем, что в горелочном устройстве в кольцевом канале вторичного воздуха дополнительно установлена цилиндрическая перегородка между корпусом горелки и коллектором газообразного топлива и сетка между коллектором газа и цилиндрической перегородкой, а радиальные отверстия от коллектора газа подачи газообразного топлива размещены перед сеткой по ходу вторичного воздуха.

Пример осуществления способа.

На чертеже представлена газовоздушная часть горелочного устройства до усовершенствования (фиг. 1) и после усовершенствования (фиг. 2).

Горелочное устройство содержит корпус 1, лопаточный завихритель 2 первичного воздуха, лопаточный завихритель 3 вторичного воздуха, коллектор 4 газообразного топлива, установленный с образованием кольцевого канала вторичного воздуха с внутренней стенкой корпуса 1 и кольцевого канала первичного воздуха с форсункой 7, жидкого топлива, причем в коллекторе 4 выполнены осевые и радиальные газовые отверстия 5 и 6, в кольцевом канале вторичного воздуха дополнительно установлена цилиндрическая перегородка 8 между корпусом горелки и коллектором газообразного топлива. Перед входом в завихритель 3 вторичного воздуха установлена сетка 9 между коллектором 4 газа и цилиндрической перегородкой 8.

Радиальные отверстия 6 коллектора 4 размещены перед сеткой 9 по ходу вторичного воздуха.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Подается первичный воздух и дается продувка канала вторичного воздуха, подается газообразное топливо и посредством ЗЗУ поджигается горючая смесь. Далее регулируемой подачей первичного, вторичного воздуха и газа устанавливается требуемый по производительности режим работы горелки. При этом соблюдается на каждом режиме пропорциональность расходов первичного, вторичного воздуха и газа в следующих соотношениях. Расход первичного воздуха и газообразного топлива 15 - 25% от суммарного. Расход вторичного воздуха и газа в сумме составляет 75 - 85% от суммарного, причем основная часть вторичного воздуха смешивается с газом с коэффициентом избытка воздуха 0,7 - 0,85 и последовательно минуя сетку и лопаточный завихритель поступает в зону горения, а остальная часть вторичного воздуха в количестве 15 - 25% от его расхода поступает по периферии в зону горения.

Предлагаемый способ сжигания органического топлива позволит эффективно сжигать топливо при α = 1,02 - 1,05 и снизить концентрацию оксидов азота в 1,5 - 2 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Способ повышения энергетических и экологических показателей горелочных устройств, включающий подачу первичного и вторичного воздуха закрученными в лопаточных завихрителях потоками, газообразного топлива из коллектора через осевые и радиальные отверстия и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения, отличающийся тем, что часть газообразного топлива в количестве 75 - 85% от суммарного предварительно смешивается с частью вторичного воздуха с коэффициентом избытка 0,75 - 0,85, эта топливная смесь перед выходом в зону горения последовательно проходит сетку, предотвращающую проскок пламени внутрь горелки и лопаточный завихритель.

2. Горелочное устройство, содержащее корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, коллектор газообразного топлива, установленный с образованием кольцевого канала вторичного воздуха с внутренней стенкой корпуса и кольцевого канала первичного воздуха с форсункой, причем в коллекторе выполнены осевые и радиальные газовые отверстия, а в кольцевых каналах установлены лопаточные завихрители, отличающееся тем, что в кольцевом канале вторичного воздуха дополнительно установлена цилиндрическая перегородка между корпусом горелки и коллектором газообразного топлива.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что перед входом в завихритель вторичного воздуха установлена сетка между коллектором газа и цилиндрической перегородкой.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что радиальные отверстия коллектора размещены перед сеткой по ходу вторичного воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2