Комбинированное горелочное устройство

 

Изобретение относится к комбинированным горелочным устройствам для сжигания топлив различного рода и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. В комбинированном горелочном устройстве, содержащем цилиндрический корпус с воздушными окнами, в основании которого размещен газовый коллектор с газовыми стволами, расположенными по образующей корпуса, и коаксиально расположенную корпусу цилиндрическую камеру с жидкостной форсункой, воздушные окна выполнены в форме треугольника или трапеции большим основанием, ориентированным к фронту горелочного устройства с осями, параллельными осям газовых стволов, на длине 20 - 40% длины корпуса устройства, а в камере форсунки равно по высоте воздушным окнам выполнены щели, смещенные относительно окон по окружности в шахматном порядке, и суммарная площадь щелей равна 10 - 25% суммарной площади воздушных окон. Комбинированное горелочное устройство позволяет обеспечить лучшие условия для смесеобразования, т.е. лучшие характеристики сжигания топлива, а также более широкий диапазон применения устройства в условиях изменения характеристик используемого топлива. 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к комбинированным горелочным устройствам для сжигания топлив различного рода и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Известно комбинированное горелочное устройство содержащее цилиндрический корпус с размещенным в основании его газовым коллектором с газовыми соплами, а по оси устройства расположена жидкостная форсунка (1). Недостатком известной конструкции является относительно низкие показатели сжигания топлива и узкий диапазон устойчивой работы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту изобретения является комбинированное горелочное устройство содержащее цилиндрический корпус с воздушными окнами, в основании которого размещен газовый коллектор с газовыми стволами, расположенными по образующей корпуса и коаксиально расположенную корпусу цилиндрическую камеру с жидкостной форсункой (2). Недостатком данной конструкции комбинированного горелочного устройства является относительно невысокий диапазон устойчивой работы при переменных нагрузках по топливу и ограниченное применение его для различных типов топлив.

Целью изобретения является повышение диапазона устойчивой работы комбинированного горелочного устройства и расширение диапазона его использования для различных типов топлива.

Поставленная цель достигается тем, что воздушные окна выполняются в форме треугольника или трапеции, большими основаниями ориентированными к фронту горелочного устройства и осями, параллельными осям газовых стволов, на длине 20-40% длины корпуса устройства, а в камере форсунки равно по высоте воздушным окнам выполнены щели, смещенные относительно воздушных окон по окружности в шахматном порядке, причем суммарная площадь щелей равна 10 - 25% суммарной площади воздушных окон.

Для лучшей ориентации воздушных потоков при комбинированном сжигании топлива целесообразно фронтальную часть камеры форсунки выполнять в виде усеченного конуса, причем малое основание конуса должно делить фронтальную плоскость горелочного устройства на части с соотношением площади периферийной к площади центральной как 3,0:1,0-4,0:1,0.

Целесообразно часть газового ствола на удалении 10-25 % длины корпуса от фронта устройства выполнять в виде съемного насадка.

С целью увеличения диапазона использования горелочного устройства для различных типов топлива целесообразно съемные насадки выполнять Г-образными.

Для "тяжелых" топлив Г-образные насадки целесообразно ориентировать к оси камеры форсунки.

Для "легких" топлив Г-образные насадки целесообразно ориентировать по образующей корпуса горелочного устройства.

С целью исключения поперечных потоков на поток воздуха, поступающего через воздушные окна, рекомендуется регистр окон снабжать отбортовкой.

С целью ориентации воздушного потока, проходящего через воздушные окна горелочного устройства, целесообразно в большем основании окон выполнять отбортовку, ориентированную к съемным насадкам газовых стволов.

На фиг. 1 показано заявляемое комбинированное горелочное устройство.

На фиг. 2 дан вид "Ф" комбинированного горелочного устройства с конусообразным окончанием камеры форсунки.

На фиг.3 дан вид "Ф" комбинированного горелочного устройства со съемным Г-образным насадком газового ствола.

На фиг. 4 приведены варианты вида А фронтальной плоскости комбинированного горелочного устройства с ориентацией Г-образных насадков по образующей корпуса и к оси камеры форсунки.

Комбинированное горелочное устройство включает корпус 1, в поверхности которого выполнены воздушные окна 2, снабженные регистром 3 с отбортовкой 4. По фронту корпуса выполнен фланец 5 для крепления форсунки к топливо использующему агрегату. Воздушные окна 2 выполнены в форме треугольника или трапеции, большим основанием ориентированным к фронту горелочного устройства с осями, на длине 20-40% длины корпуса 1 устройства. В основании корпуса 1 размещен газовый коллектор 6 со штуцером 7 ввода газового топлива. От газового коллектора 6 по горелочному устройству расходятся газовые стволы 8. Стволы 8 снабжены съемными насадками 9 с газовыми соплами 10. Коаксиально корпусу 1 расположена цилиндрическая камера 11 жидкостной форсунки 12. Форсунка 12 имеет штуцера 13 и 14 для ввода жидкого топлива и распылителя. В основании камеры 11 размещен дисковый регистр 15 для регулирования подачи воздуха по оси комбинированного горелочного устройства. В поверхности камеры 11 равно по высоте окнам 2 выполнены щели 16, суммарная площадь которых равна 10-25% площади воздушных окон 2. Причем щели 16 смещены по окружности относительно окон 2 в шахматном порядке.

Фронтальная часть камеры 11 может быть выполнена в виде усеченного конуса, что приводит к ускорению центрального потока воздуха, поступающего через регистр 15 под корень факела форсунки 12. Целесообразно конусное окончание камеры 11 выполнять таким образом, чтобы малое основание полученного конуса делило фронтальную плоскость комбинированного горелочного устройства на части А и Б с соотношением площади А к площади Б как 3,0 : 1,0-4,0 : 1,0.

Газовые стволы 8 на высоте 15 -35% длины корпуса 1 снабжены газонепроницаемым разъемом 17. Съемный насадок 9 газовых стволов легко демонтируется и устанавливается через окна 2 при полном открытии регистра 3. Насадок 9 может быть выполнен Г-образным, при этом появляется возможность использования одного и того же насадка в разных ориентациях во фронтальной плоскости комбинированного горелочного устройства - либо по образующей корпуса 1, либо к оси камеры 11. Для лучшей ориентации воздушного потока, поступающего через окна 2 под насадки 9, большие основания окон 2 снабжены отбортовкой 18.

Комбинированное горелочное устройство работает следующим образом.

Газообразное топливо через штуцер 7 поступает в коллектор 6, распределяется по газовым стволам 8 поступает в насадки 9 и через сопла 10 вводится в воздушный поток и далее в топку (на фиг. не показана) на сжигание. Через штуцера 13 и 14 подают в форсунку 12 жидкое топливо и распылитель (пар, воздух и т. п. ) и полученную смесь впрыскивается в воздушный поток, объем которого регулируется регистром 15, после чего поступает в топку на сжигание.

Полнота сгорания топлива и основные характеристики факела (светимость, длина, форма и т. п. ) как правило зависят от качества смесеобразования (топливо + воздух), поэтому окна 2 выполняются в виде треугольника или трапеции на длине 20 -40% длины корпуса 1, что позволяет "фокусировать" воздушный поток в непосредственной близости к насадкам 9. Воздушный поток, проходит через окна 2 перпендикулярно оси горелочного устройства благодаря, в частности, наличию отбортовок 4 и 18. В горелочном устройстве воздушный поток резко меняет свое направление движения (на 90^o), образуя местные вихревые потоки, что положительно сказывается на смесеобразование. Выполнение окон 2 указанным способом следовательно позволяет наиболее эффективно использовать объем воздуха, т.е. минимизировать его. Наличие щелей 16 в поверхности камеры 11 приводит к следующему: при работе горелочного устройства, как правило, равенство воздушного потока между корпусом 1 и камерой 11 и воздушного потока в камере 11 не соблюдается, наличие же щелей 11 приводит к рециркуляции потоков на фронте горелочного устройства и выравниванию факелов, т.е. способствует повышению полноты сгорания топлива и стабилизации факелов отдельных горелочных устройств.

Наиболее широкий диапазон изменения по составу имеет газообразное топливо, поэтому в горелочном устройстве предусмотрены на газовых стволах 8 съемные насадки 9. Выполнение съемных насадков Г-образными позволяет, при их различной ориентации во фронтальной плоскости горелочного устройства (фиг. 4), применять в широком диапазоне изменения состава газообразного топлива. Так при ориентации Г-образных 9 насадков к оси камеры 11, газ из сопел 10 атакует воздушный поток по касательной, закручивая его. Такой способ подачи газообразного топлива целесообразен, когда используется "тяжелый" газ. При ориентации же Г-образных насадков 9 по образующей корпуса 1, газовые струи "фокусируются" к центру и воздух поначалу контактирует лишь с частью газового потока. Такой способ подачи желателен при использовании "легкого" газа.

Таким образом, заявляемое комбинированное горелочное устройство имеет относительно известных лучшие условия для смесеобразования, т.е. лучшие характеристики сжигания топлива, а так же более широкий диапазон применения устройства в условиях изменения характеристик используемого топлива. Помимо того заявляемое устройство является наиболее безопасным с точки зрения возникновения прямой ударной волны (хлопок при розжиге или в процессе эксплуатации) в зоне его обслуживания, т.к. регистры снабжены отбортовками, распределяющими ударную волну на периферию.

Формула изобретения

1. Комбинированное горелочное устройство, включающее цилиндрический корпус с воздушными окнами, в основании которого размещен газовый коллектор с газовыми стволами, расположенными по образующей корпуса, и коаксиально расположенную корпусу цилиндрическую камеру с жидкостной форсункой, отличающееся тем, что воздушные окна выполнены в форме треугольника или трапеции, большими основаниями ориентированными к фронту горелочного устройства с осями, параллельными осям газовых стволов, на длине 20 - 40% длины корпуса устройства, а в камере форсунки равно по высоте воздушным окнам выполнены щели, смещенные относительно воздушных окон по окружности в шахматном порядке, причем суммарная площадь щелей равна 10 - 25% суммарной площади воздушных окон.

2. Комбинированное горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что фронтальная часть камеры форсунки выполнена в виде усеченного конуса, причем малое основание конуса делит фронтальную плоскость горелочного устройства на части с соотношением площади периферийной к площади центральной как 3,0 : 1,0 - 4,0 : 1,0.

3. Комбинированное горелочное устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что часть газового ствола на удалении 10 - 25% длины корпуса от фронта устройства выполнена в виде съемного насадка.

4. Комбинированное горелочное устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что съемные насадки выполнены Г-образными.

5. Комбинированное горелочное устройство по п. 4, отличающееся тем, что съемные насадки ориентированы к оси камеры форсунки.

6. Комбинированное горелочное устройство по п.4, отличающееся тем, что съемные насадки ориентированы по образующей корпуса.

7. Комбинированное горелочное устройство по пп.1 - 6, отличающееся тем, что регистр окон снабжен отбортовкой.

8. Комбинированное горелочное устройство по пп.1 - 7, отличающееся тем, что в большем основании окон выполнена отбортовка, ориентированная к съемным насадкам газовых стволов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4