Горелка

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих жидкое топливо, и обеспечивает снижение степени недожога топлива и концентрации оксидов азота при сжигании жидкого топлива и жидкотопливного шлама. Указанный технический результат достигается в горелке, содержащей два примыкающих друг другу параллельных вертикально-щелевых прямоугольных равных по высоте короба первичного и вторичного воздуха, оснащенных вертикально-щелевыми конфузорными насадками с двухсторонними углами закрытия, форсунки для распыливания жидкого топлива, размещенные в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха в вертикальный ряд, и форсунки для распыливания жидкотопливного шлама, причем форсунки для периодического распыливания жидкотопливного шлама размещены также в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха и установлены между форсунками для распыливания жидкого топлива, при этом все форсунки образуют общий вертикальный ряд и установлены с равномерным шагом hф=(0,5-1,5)·В1, расстояние между выходными сечениями конфузорных насадков горелки В0=(0,5-3,5)·В1, а ширина конфузорного насадка короба вторичного воздуха в выходном сечении B2=(1,2-4,0)·B1, где B1 - ширина конфузорного насадка короба первичного воздуха в выходном сечении, м. 3 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих жидкое топливо.

Известна горелка, содержащая воздушный короб с прямоугольным насадком и форсунку для распыливания жидкого топлива, установленную в вертикальной плоскости симметрии воздушного короба (В.А.Спейшер, А.Д.Горбаненко. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. М., Энергоиздат, 1982, с.72-99). Недостаток горелки - высокий температурный уровень, развиваемый жидкотопливным факелом, вследствие чего в направлении выходного сечения горелки формируется большой тепловой лучистый поток, вызывающий активное терморазрушение горелочных насадков и необходимость их частых ремонтов и замен. Кроме того, высок уровень выхода с продуктами сгорания вредных оксидов азота.

Известна также горелка, содержащая воздушный короб и несколько форсунок для распыливания жидкого топлива, установленных в вертикальной плоскости симметрии воздушного короба в вертикальный ряд (авторское свидетельство СССР №1458675, МПК F27В 7/36 от 14.10.86 г.; БИ №6 от 15.02.89 г.). Недостаток горелки - высокий температурный уровень, развиваемый жидкотопливным факелом, вследствие чего в направлении выходного сечения горелки формируется большой тепловой лучистый поток, вызывающий активное терморазрушение горелочных насадков и необходимость их частых ремонтов и замен. Кроме того, высок уровень выхода с продуктами сгорания вредных оксидов азота.

Известна горелка, содержащая воздушный короб и форсунку для распыливания жидкого шлама, установленную в вертикальной плоскости симметрии воздушного короба (Выбор технологии сжигания сгущенных шламов в энергетических котлах / А.М.Хидиятов, В.В.Осинцев, С.П.Костовецкий и др. // Электрические станции, №6, 1990. - с.12-16). Недостаток - большой недожог и перерасход топлива.

Известна горелка, содержащая воздушный короб и установленные внутри короба форсунки для распыливания жидкого топлива и обводненного жидкотопливного шлама, появляющегося на ТЭС и котельных при периодических промывках систем хранения и подачи мазута к котлам (Подготовка мазута к сжиганию на металлургических предприятиях / Я.М.Щелоков, А.А.Винтовкин // Промышленная энергетика, №10, 1985. - с.23-25). Недостаток - большой недожог и перерасход топлива.

Известна также наиболее близкая по конструкции горелка, содержащая два примыкающих друг другу параллельных вертикально-щелевых прямоугольных равных по высоте короба первичного и вторичного воздуха, оснащенных вертикально-щелевыми конфузорными насадками с двухсторонними углами закрытия, форсунки для распыливания жидкого топлива, размещенные в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха в вертикальный ряд, и форсунки для распыливания жидкотопливного шлама (патент RU №2306484, МПК F23D 17/00 от 13.06.2006 г., БИ №26 от 2007 г.). Недостаток горелки - повышенный уровень недожога и перерасход топлива, а также высокий уровень концентрации оксидов азота в период включения в работу форсунок для периодического распыливания жидкотопливного шлама.

Задачей изобретения является снижение степени недожога топлива и концентрации оксидов азота при сжигании жидкого топлива и жидкотопливного шлама.

Поставленная задача достигается в горелке, содержащей два примыкающих к друг другу параллельных вертикально-щелевых прямоугольных равных по высоте короба первичного и вторичного воздуха, оснащенных вертикально-щелевыми конфузорными насадками с двухсторонними углами закрытия, форсунки для распыливания жидкого топлива, размещенные в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха в вертикальный ряд, и форсунки для распыливания жидкотопливного шлама, согласно изобретению форсунки для периодического распыливания жидкотопливного шлама размещены также в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха и установлены между форсунками для распыливания жидкого топлива, при этом все форсунки образуют общий вертикальный ряд и установлены с равномерным шагом hф=(0,5-1,5)·В1, расстояние между выходными сечениями конфузорных насадков горелки B0=(0,5-3,5)·B1, а ширина конфузорного насадка короба вторичного воздуха в выходном сечении В2=(1,2-4,0)·B1, где В1 - ширина конфузорного насадка короба первичного воздуха в выходном сечении, м.

При размещении форсунок для распыливания жидкотопливного шлама в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха с их установкой между форсунками для распыливания жидкого топлива и образованием общего вертикального ряда с равномерным шагом hф=(0,5-1,5)·В1, выдерживании расстояния между выходными сечениями конфузорных насадков B0=(0,5-3,5)·B1 и ширины конфузорного насадка короба вторичного воздуха в выходном сечении B2=(1,2-4,0)·B1 достигается поставленная задача уменьшения уровня недожога и концентрации оксидов азота в продуктах сгорания как в период утилизации жидкотопливного шлама, так и в периоды работы только на основном жидком топливе.

Например, при установке горелок в топке котла БК3-210-140Ф с шагом hф=1,0·B1 и расстояниями B0=2,0·B1, B2=2,0·B1 при сжигании мазута без подачи жидкотопливного шлама степень выгорания топлива a≈1,0, концентрация оксидов азота NOx≈250 мг/нм3. То же при вводе жидкотопливного шлама на утилизацию через форсунки в коробе первичного воздуха в количестве до 40% основного топлива а≈0,995, концентрация оксидов азота NOx≈280 мг/нм3. При незначительном отклонении значений параметров hф, В0, В2 в пределах заявленных диапазонов в большую или меньшую стороны а≈1,0, NOx≈250 мг/нм3 без подачи шлама и а≈0,995, NOx≈280 мг/нм3 с подачей шлама. При достижении граничных значений хотя бы одного из параметров hф=0,5·B1, hф=1,5·В1, В0=0,5·В1, В0=3,5·В1, В2=1,2·B1, B2=4,0·B1 контролируемые значения a≈0,995, NOx≈280 мг/нм3 без подачи шлама и a≈0,99, NOx≈300 мг/нм3 с подачей шлама. Как только один из рассматриваемых параметров выходит за границы заявленных диапазонов hф<0,5·B1, hф>1,5·В1, B0<0,5·B1, B0>3,5·B1, В2<1,2·В1, В2>4,0·В1 значение степени выгорания топлива а≤0,96, а концентрации оксидов азота NOx≈750 мг/нм3, как с подачей, так и без подачи шлама. Иначе, вне заявленных диапазонов параметров hф, В0, В2 значение a резко скачкообразно уменьшается, значение NOx резко скачкообразно увеличивается. Отсюда диапазоны hф=(0,5-1,5)·В1, В0=(0,5-3,5)·В1, В2=(1,2-4,0)·B1 и конструкцию горелки можно считать оптимальными, а задачу изобретения решенной.

Конструкция предлагаемой горелки поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен горизонтальный разрез горелки, установленной на стене с вертикальными экранными трубами топки, на фиг.2 - вид А на выходное сечение горелки на фиг.1; на фиг.3 - схема установки горелки на стене топки с вертикальными экранными трубами.

Горелка содержит примыкающие друг к другу параллельные между собой коробы 1, 2 первичного и вторичного воздуха, каждый короб оснащен конфузорными насадками 3, 4 с вертикальными стенами 5, 6 и 7, 8 соответственно, установленными с закрытием выходных сечений 9, 10 на углы γ1 и γ2. Стены конфузора 5, 6 и 7, 8 симметричны относительно плоскостей симметрии 11, 12. В коробе первичного воздуха 1 с насадком 3 установлены механические форсунки 13 для распыливания жидкого мазута - основного топлива, а также форсунки 14 для распыливания обводненного жидкотопливного шлама, получаемого периодически при промывках мазутных резервуаров и мазутопроводов (последние на фиг.1, 2, 3 не показаны). Горелка установлена с наружной стороны топки 15 на стене 16, экранированной трубами 17. В трубах 17 выполнены трубные разводки 18, 19, открывающие выход реагентным потокам из коробов 1, 2 с насадками 3, 4 через выходные сечения 9, 10 в топку 15. К коробам 1, 2 подключены воздуховоды 20, 21, а к форсункам 13, 14 - трубопроводы 22, 23 соответственно.

Работа горелки осуществляется путем подачи в коробы 1, 2 с конфузорными насадками 3, 4 первичного и вторичного потоков воздуха из воздуховодов 20, 21, а в форсунки 13, 14 основного топлива - мазута и обводненного жидкотопливного шлама из трубопроводов 22, 23 соответственно с последующим их выводом через выходные сечения 9, 10 в топку 15. В топке 15 распыленный в капли форсункой 13 мазут воспламеняется и образует жидкотопливный топочный факел. Периодически при промывках мазутных резервуаров и трубопроводов образуется обводненный жидкотопливный шлам, который без подсветки основным топливом не воспламеняется и не горит. При подаче жидкотопливного шлама в форсунки 14, размещенные между форсунками 13 основного топлива - мазута, распыленный в капли шлам воспламеняется и образует общий жидкотопливный факел. На характер горения оказывают влияние шаг установки форсунок в вертикальном ряду hф, расстояние между выходными сечениями конфузорных насадков В0 и соотношение ширины выходных сечений конфузорных насадков В21 Так, при установке горелок в топке котла БК3-210-140Ф с шагом hф=1,0·В1 и расстояниями B0=2,0·B1, B2=2,0·B1 в период сжигания мазута без подачи жидкотопливного шлама степень выгорания топлива а≈1,0, концентрация оксидов азота NOx≈250 мг/нм3. При вводе жидкотопливного шлама на утилизацию через форсунки в коробе первичного воздуха в количестве до 40% основного топлива а≈0,995, концентрация оксидов азота NOx≈280 мг/нм3. При незначительном отклонении значений параметров hф, В0, В2 в пределах заявленных диапазонов в большую или меньшую стороны контролируемые величины равны a≈1,0, NOx≈250 мг/нм3 без подачи шлама и соответственно а≈0,995, NOx≈280 мг/нм3 с подачей шлама. При достижении граничных значений хотя бы одного из параметров hф=0,5·B1, hф=1,5·В1, B0=0,5·B1, B0=3,5·B1, B2=1,2·B1, B2=4,0·B1 контролируемые значения составляют а≈0,995, NOx≈280 мг/нм3 без подачи шлама и а≈0,99, NOx≈300 мг/нм3 с подачей шлама. Как только один из рассматриваемых параметров выходит за границы заявленных диапазонов hф<0,5·В1, hф>1,5·В1, В0<0,5·В1, В0>3,5·В1, B2<1,2·B1, B2>4,0·B1, значения а≤0,96, NOx≥750 мг/нм3, как с подачей, так и без подачи шлама. Иначе, вне заявленных диапазонов параметров hф, В0, В2, значение а резко скачкообразно уменьшается, значение NOx резко скачкообразно увеличивается. Отсюда диапазоны hф=(0,5-1,5)·В1, В0=(0,5-3,5)·B1, В2=(1,2-4,0)·B1 и конструкцию горелки можно считать оптимальными, а задачу изобретения решенной.

Горелка на фиг.1, 2, 3 может быть установлена на стенах топок других котлов, сжигать иное, например жидкое печное топливо и обводненный шлам от промывок резервуаров печного топлива.

Работа горелки на фиг.1, 2, 3 при сжигании печного топлива и его шлама осуществляется также, как при сжигании мазута и обводненного жидкотопливного шлама, получаемого после промывок мазутных резервуаров и мазутопроводов. При этом абсолютные уровни степени недожога топлива а и концентрации оксидов азота NOx в зависимости от сорта печного топлива могут отличаться от полученных значений на котле БК3-210-140Ф при сжигании мазута и жидкотопливного шлама, однако полностью сохраняется оптимальность параметров hф1, В01, В21, поддерживающих максимальные значения а и минимальные значения NOx.

Кроме того, горелка может быть установлена в топке на стене в отсутствие экранных труб при сжигании, например, дизельного топлива с использованием паромеханических форсунок. Опыт сжигания такого топлива на котле ТП-35 показал оптимальность конструкции горелки с минимальными значениями показателя NOx и максимальными значениями показателя а при условии выдерживания заявленных диапазонов hф=(0,5-1,5)·B1, B0=(0,5-3,5)·B1; B2=(1,2-4,0)·B1.

Положительный технический эффект связан с использованием горелки на котлах при сжигании жидкого топлива и жидкотопливного шлама, образующегося после промывок резервуаров для хранения и подающих топливопроводов. В сравнении с аналогами при использовании горелки снижается до 5% недожог и расход основного топлива, а также уменьшается в 2-3 раза концентрация оксидов азота с продуктами сгорания.

Горелка, содержащая два примыкающих друг к другу параллельных вертикально-щелевых прямоугольных равных по высоте короба первичного и вторичного воздуха, оснащенных вертикально-щелевыми конфузорными насадками с двухсторонними углами закрытия, форсунки для распыливания жидкого топлива, размещенные в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха в вертикальный ряд, и форсунки для распыливания жидкотопливного шлама, отличающаяся тем, что форсунки для периодического распыливания жидкотопливного шлама размещены также в вертикальной плоскости симметрии короба первичного воздуха и установлены между форсунками для распыливания жидкого топлива, при этом все форсунки образуют общий вертикальный ряд и установлены с равномерным шагом hф=(0,5-1,5)·B1, расстояние между выходными сечениями конфузорных насадков горелки B0=(0,5-3,5)·B1, a ширина конфузорного насадка короба вторичного воздуха в выходном сечении B2=(1,2-4,0)·B1, где B1 - ширина конфузорного насадка короба первичного воздуха в выходном сечении, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. .

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 теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.). .

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива, а именно к газовой и газокапельной детонации, и может быть использовано для инициирования детонации горючей смеси в различных технологических устройствах и энергетических установках, в частности в импульсных детонационных двигателях.

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих природный газ, и обеспечивает при его использовании снижение температуры в газозажигательных предтопках и продление периода их эксплуатации между ремонтами при снижении концентрации оксидов азота в продуктах сгорания.

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для одновременного сжигания твердого и жидкого топлив в различных теплоэнергетических установках.

Изобретение относится к улучшенной системе и способу зажигания газовой или дисперсной топливно-окислительной смеси, где газовая или дисперсная топливно-окислительная смесь подается в трубу детонатора, имеющую точку наполнения и открытый конец, и воспламенитель, расположенный у точки зажигания внутри трубы детонатора, который зажигается во время протекания газовой или дисперсной топливно-окислительной смеси по трубе детонатора

Изобретение относится к устройствам для одновременного или попеременного сжигания жидкого и газообразного топлива, а именно к циклонным предтопкам для сжигания жидкого топлива и/или газа в различных котельных установках и позволяет повысить эффективность сжигания газа, а также надежность его работы и увеличить срок службы

Изобретение относится к теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.), а также в реактивных и газотурбинных двигателях, использующих также топливные горелки для преобразования тепловой энергии горения топлива в реактивную кинетическую энергию струи пламени и отходящих газов

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар, и обеспечивает при его использовании возможность снижения образования отложений кокса на поверхности дна камеры горения при сжигании жидкого топливного сырья, сильно загрязненного твердыми частицами и водой

Изобретение относится к области энергетики

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 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 энергетике, может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих жидкое топливо, и обеспечивает снижение степени недожога топлива и концентрации оксидов азота при сжигании жидкого топлива и жидкотопливного шлама

Наверх