Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива с пониженным выбросом окислов азота



Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива с пониженным выбросом окислов азота
Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива с пониженным выбросом окислов азота
Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива с пониженным выбросом окислов азота

 


Владельцы патента RU 2432530:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр энергетического оборудования" (RU)

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, как раздельно, так и совместно, в любых соотношениях с распиливанием жидкого топлива водяным паром и принудительной подачей холодного и/или горячего воздуха на горение от вентилятора в печах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленностей. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры факела и снижении образования окислов азота. Указанный технический результат достигается в горелке, содержащей систему подачи воздуха и стволы для подачи газа и/или форсунку для подачи жидкого топлива. Система подачи воздуха включает центральный, средний и периферийный каналы, причем центральный канал выполнен с возможностью подачи воздуха в зону выходных отверстий стволов для подачи газа и/или форсунки, а средний и периферийный канал выполнены с возможностью подачи воздуха к средней и верхней зонам факела соответственно. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного и жидкого топлива, как раздельно, так и совместно, в любых соотношениях с распиливанием жидкого топлива водяным паром и принудительной подачей холодного и/или горячего воздуха на горение от вентилятора в печах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленностей.

Известны газовые горелки, содержащие центральный газовый ствол, установленный в цилиндрическом воздуховоде вдоль его оси, и кольцевой газовый коллектор, соединенный с соплами (RU 20368 U1, опубл. 27.10.2001; RU 54656 U1, опубл. 10.07.2006). Недостатком горелок является высокое содержание окислов азота в продуктах горения.

Наиболее близкой к предложенной является горелка для сжигания газообразного и жидкого топлива, включающая систему подачи воздуха, стволы для подачи газа и форсунку для подачи жидкого топлива (US 2008/0206693 А1, опубл. 28.08.2008). В известной горелке процесс горения происходит с избытком воздуха для снижения образования окислов азота. Факел при этом получается голубым, следовательно, он значительно хуже излучает в камере радиации и, таким образом, перегружает камеру конвекции.

Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции горелки, имеющей пониженную температуру факела, как на холодном, так и на горячем дутьевом воздухе, а следовательно, уменьшенное образование окислов азота, за счет обеспечения постепенного подвода воздуха в процессе горения.

Задача решается тем, что в горелке для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, содержащей систему подачи воздуха и стволы для подачи газа и/или форсунку для подачи жидкого топлива, система подачи воздуха включает центральный, средний и периферийный каналы, причем центральный канал выполнен с возможностью подачи воздуха в зону выходных отверстий упомянутых газовых стволов и форсунки, а средний и периферийный каналы выполнены с возможностью подачи воздуха к средней и верхней зонам факела соответственно.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в уменьшении температуры факела и уменьшении образования окислов азота.

Система подачи воздуха позволяет подавать воздух постепенно: по центральному каналу осуществляется подача первой части первичного воздуха на горение в зону выходных отверстий стволов для подачи газа и/или форсунки, по среднему каналу осуществляется подача второй части первичного воздуха на горение в среднюю зону факела. Это приводит к тому, что процесс горения начинается в условиях недостатка воздуха с образованием сажистых частиц, обладающих хорошей излучательной способностью. Большее количество передачи тепла в камеру радиации осуществляется излучением, и, таким образом, не происходит перегрузка камеры конвекции.

Подача вторичного воздуха на горение осуществляется по периферийному каналу в верхнюю зону факела через отверстия в горелочном камне.

Такая система подачи воздуха на горение обеспечивает постепенный (дифференцированный) подвод воздуха на горение и, следовательно, снижение температуры факела, как на холодном, так и на горячем дутьевом воздухе, что обеспечивает уменьшение образования окислов азота.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения центральный, средний и периферийный каналы могут быть образованы тремя коаксиально установленными цилиндрическими обечайками, причем центральный канал образован внутренними стенками внутренней обечайки и в нем расположены стволы для подачи газа и/или форсунка для подачи жидкого топлива, средний канал образован наружными стенками внутренней обечайки и внутренними стенками средней обечайки, а периферийный канал образован наружными стенками средней обечайки и внутренними стенками наружной обечайки и соединен с отверстиями в горелочном камне.

Центральный и средний канал могут быть соединены с одним воздуховодом, выполненным с возможностью регулирования подачи воздуха, а периферийный канал может быть соединен с дополнительным воздуховодом, выполненным с возможностью регулирования подачи воздуха.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез горелки.

На фиг.2 изображен вид А на фиг.1.

На фиг.3 изображен вид Б на фиг.1.

Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива включает газовые стволы 1 (всего 6 стволов), снабженные выходными отверстиями 2 (фиг.2) для подачи газа, форсунку 3, вставленную в центровочную трубу 4, снабженную выходными отверстиями 5 (фиг.2) для подачи жидкого топлива, и систему подачи воздуха. Система подачи воздуха включает центральный канал 6, средний канал 7 и периферийный канал 8. Каналы 6, 7 и 8 образованы тремя коаксиально установленными внутренней, средней и наружной обечайками 9, 10 и 11 соответственно. Центральный канал 6 образован внутренними стенками внутренней обечайки 9, и в нем расположены газовые стволы 1 и/или форсунка 3, средний канал 7 образован наружными стенками внутренней обечайки 9 и внутренними стенками средней обечайки 10, а периферийный канал 8 образован наружными стенками средней обечайки 10 и внутренними стенками наружной обечайки 11 и соединен с цилиндрическими отверстиями 12 (всего 19 отверстий) в горелочном камне 13. Центральный канал 6 и средний канал 7 соединены с одним воздуховодом 14, снабженным регулятором 15 подачи воздуха. Периферийный канал 8 соединен с воздуховодом 16, снабженным регулятором 17 подачи воздуха.

Подача воздуха на горение осуществляется следующим образом.

Подача первой части первичного воздуха на горение из воздуховода 14 через центральный канал 6 в зону 18 выходных отверстий 2 для подачи газа осуществляется через окна 19 (всего 6 окон), выполненные в нижней части внутренней обечайки 9. Подача второй части первичного воздуха на горение из воздуховода 14 через средний канал 7 в среднюю зону факела осуществляется через зазор, образованный внутренней и средней обечайками. Подача вторичного воздуха на горение из воздуховода 16 через периферийный канал 8, соединенный с цилиндрическими отверстиями 12 в горелочном камне 13 в верхнюю зону факела, осуществляется через зазор, образованный средней и наружной обечайками.

Работа предложенной горелки на газовом топливе.

При сжигании газового топлива его подача в газовую камеру 20 осуществляется через газопроводящий патрубок 21. Далее, газ через отверстия 2 в газовых стволах 1 истекает в объем печной амбразуры горелочного камня 13, где смешивается с первичным воздухом.

При первоначальном пуске горелки регулятор 17 воздуховода 16 для подачи вторичного воздуха на горение должен быть открыт полностью, а регулятор 15 воздуховода 14 для подачи первичного воздуха на горение на 30%, затем следует медленно открывать запорный орган подачи газа на горелку до воспламенения газовоздушной смеси. После воспламенения газовоздушной смеси регулятор 17 воздуховода 16 для подачи вторичного воздуха должен быть открыт, а регулятор 15 воздуховода 14 для подачи первичного воздуха должен быть открыт, чтобы коэффициент избытка воздуха α был равен 1,15.

Работа предложенной горелки на жидком топливе.

Из внутренней трубы мазут через отверстия 22 жиклера поступает на внутренние стенки эмульсатора 23, куда через три тангенциальных отверстия входит пар. Паровые струи, выходя со скоростью 120-200 м/с, образуют вихрь, дробят мазутную пленку с образованием парожидкостной эмульсии, которая, истекая из отверстий 5, распыляется, смешивается с первичным воздухом, воспламеняется и сгорает в огнеупорной амбразуре горелочного камня 13.

При первоначальном пуске горелки регулятор 17 воздуховода 16 для подачи вторичного воздуха на горение должен быть открыт полностью, а регулятор 15 воздуховода 14 для подачи первичного воздуха на горение на 50%. Количество подаваемого воздуха должно быть таким, чтобы коэффициент избытка воздуха α был равен 1,2. Это исключает срыв пламени при холодных стенках амбразуры горелочного камня 13.

Пуск форсунки необходимо производить медленным открытием регулировочного вентиля на мазутной линии, при этом пар должен быть открыт заранее при давлении не более 0,2 МПа (2,0 кгс/см2).

Увеличение подачи как газа, так и мазута с паром, до требуемых значений необходимо производить постепенно: вслед за каждым увеличением подачи топлива должен приоткрываться регулятор 15 первичного воздуха. Степень открытия регулятора должна быть такой, чтобы коэффициент избытка воздуха α соответствовал заданному в технической характеристике.

При испытании заявляемой горелки на промышленном стенде получены следующие результаты: на холодном воздухе - NOx=40 мг/м3, на горячем воздухе - Nx=60 мг/м3.

1. Горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, включающая систему подачи воздуха, стволы для подачи газа и/или форсунку для подачи жидкого топлива, отличающаяся тем, что система подачи воздуха включает центральный, средний и периферийный каналы, причем центральный канал выполнен с возможностью подачи воздуха в зону выходных отверстий упомянутых газовых стволов и форсунки, а средний и периферийный каналы выполнены с возможностью подачи воздуха к средней и верхней зонам факела горелки соответственно.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что центральный, средний и периферийный каналы образованы тремя коаксиально установленными цилиндрическими обечайками, причем центральный канал образован внутренними стенками внутренней обечайки и в нем расположены стволы для подачи газа и/или форсунка для подачи жидкого топлива, средний канал образован наружными стенками внутренней обечайки и внутренними стенками средней обечайки, а периферийный канал образован наружными стенками средней обечайки и внутренними стенками наружной обечайки и соединен с отверстиями в горелочном камне горелки.

3. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что центральный и средний каналы соединены с одним воздуховодом, выполненным с возможностью регулирования подачи воздуха, а периферийный канал соединен с другим воздуховодом, выполненным с возможностью регулирования подачи воздуха.



 

Похожие патенты:

Горелка // 2421661
Изобретение относится к энергетике, может быть использовано для сжигания газа в топочных устройствах различного назначения и позволяет снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания с одновременным повышением качества сжигания газа и эксплуатационной надежности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для сжигания газообразного и жидкого топлива в топках котлов и в печах, и позволяет обеспечить интенсификацию горения топлива для снижения химического недожога во всем диапазоне изменения тепловых нагрузок котельного агрегата.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и угольную пыль. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах, сжигающих пылеугольное и газообразное топлива. .

Изобретение относится к сжиганию жидкого и газообразного топлив в топках и в камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок. .

Изобретение относится к устройствам для производства и сжигания пылевидного и газообразного топлив. .

Изобретение относится к комбинированным газожидкостным горелочным устройствам инжекционного типа для трубчатых печей в химической, нефтехимической и нефтяной промышленности и может быть использовано в теплотехнических устройствах различного назначения других отраслей промышленности.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и угольную пыль. .

Изобретение относится к цветной металлургии и химической промышленности и может быть применено при утилизации хлорсодержащих газов. .

Изобретение относится к горелке для введения твердого, жидкого или газообразного топлива в зону горения печи, такой как ротационная печь для производства цементного шлака или подобная ей печь

Изобретение относится к горелке для введения твердого, жидкого или газообразного топлива в зону горения печи, такой как вращающаяся печь для производства цементного шлака или подобных ему материалов, и обеспечивает при его использовании возможность легко демонтировать для ремонта или замены и/или для ремонта или замены элементы, включенные в наконечник горелки

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где имеют место процессы смешения различных жидкостей и газов, в том числе процессы смесеобразования различных топлив с воздухом и сжигания «бедной» топливовоздушной смеси (ТВС), в частности к созданию малоэмиссионных камер сгорания (МКС) авиационных газотурбинных двигателей (ТТЛ) и стационарных газотурбинных установок (ГТУ) на базе малоэмиссионных горелок (МГ) с предварительной подготовкой и сжиганием «бедных» смесей жидких или газообразных топлив и воздуха

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в котельных установках, работающих на пылеугольном топливе при транспортировании его в горелку по пылепроводам системы подачи пыли высокой концентрации (ПВК) под давлением, и обеспечивает при его использовании повышение устойчивости горения и экономичности сжигания переменного по реакционности топлива при низком уровне образования вредных веществ (оксидов азота NOx) в топочных газах

Изобретение относится к области экзотермических процессов, в частности к области сжигания жидкого и газообразного топлива в топках и в камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов обработки и переработки древесной биомассы и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике для повышения технико-экономических и экологических показателей работы при сжигании коросодержащих отходов неоднородного гранулометрического состава топливной смеси

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих природный газ, угольную пыль, топливную суспензию

Изобретение относится к области энергетики

Горелка // 2488041
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих жидкое топливо, в том числе водоугольные суспензии, мазут, дизельное топливо
Наверх