Горелочное устройство

Авторы патента:

Дубровский Виталий Алексеевич (RU)

Зубова Марина Витальевна (RU)

Лыспак Александр Иванович (RU)

Евтихов Жорж Леонидович (RU)

Потылицын Михаил Юрьевич (RU)

Скоробогатов Геннадий Александрович (RU)

F23D1/02 - вихревые горелки, например для сжигания топлива в устройствах циклонного типа

Владельцы патента RU 2564465:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоЭнергия" (RU)

Техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов. Горелочное устройство содержит трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой. Тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок. Технический результат - оптимизация аэродинамических параметров и повышение надежности работы горелочного устройства. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов.

Известно горелочное устройство (патент на полезную модель №114356, МПК F23D 1/02, опубликован: 20.03.2012, Бюл. №8, содержащее трубу с горелочным насадком, на входным торце которой установлены аксиальный и тангенциальные патрубки подачи пыли высокой концентрации и высоконапорного воздуха, при этом горелочное устройство содержит также обечайку и трубчатые электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.

Недостатком известного горелочного устройства является пульсация скоростей потока воздуха и пыли высокой концентрации, снижение скорости потока воздуха ниже скорости витания пыли и выпадение пыли в нижнюю часть трубы, что приводит к выходу горелочного устройства из эксплуатации.

Известно горелочное устройство Дубровского (прототип) (патент на полезную модель 132865, МПК F23D 1/02, опубликован: , содержащее трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.

Недостатком известного горелочного устройства является нестабильная аэродинамика, приводящая к выпадению из потока частиц угля в нижнюю часть трубы, что может привести к аварийному режиму работы.

Задача изобретения - оптимизация аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства.

Задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой, согласно изобретения тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок.

Расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет оптимизировать аэродинамические параметры и повысить надежность работы горелочного устройства.

На фиг. 1 изображен продольный разрез горелочного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Горелочное устройство содержит трубу 1 с горелочным насадком 2, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке 3 которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло 5 подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку 6 и электронагреватели 7, установленные между трубой 1 и обечайкой 6. Согласно изобретению, тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке 3, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы 1, а соотношение длины (L) трубы 1 к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка 2 на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры 8 топки 9 котла, к которой пристыкован горелочный насадок 2. Горелочное устройство снабжено также соплами 10 подачи третичного воздуха в топку 9 котла, размещенными внутри амбразуры 8.

Горелочное устройство работает следующим образом.

При включении электронагревателей 7 прогревается труба 1 горелочного устройства. После прогрева трубы 1 до температуры самовоспламенения пыли, внутрь ее в растопочном режиме через сопло 5 подается пыль высокой концентрации (ПВК) с одновременной подачей высоконапорного воздуха через тангенциальные патрубки 4, которые закручивают поток пыли, в результате чего пыль отжимается к трубе, так как она тяжелее воздуха. При контакте с трубой 1 пыль воспламеняется, поступает в горелочный насадок 2, и далее в амбразуру 8 топки 9 котла, куда также подается третичный воздух из сопел 10. После растопки котла электронагреватели 7 отключаются, а горелочное устройство работает в режиме штатной горелки.

Как показали испытания горелочного устройства, расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет в указанных интервалах оптимизацировать аэродинамические параметры, и повысить надежность работы горелочного устройства.

Расположение тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы - создает устойчивый воздушный вихрь, который воздействуя на периферийную часть потока пыли высокой концентрации отжимает пыль к стенкам трубы, способствуя прогреву и зажиганию всего потока пыли.

При изменении параметров расположения тангенциальных патрубков, например: менее 0,6 d (0,5 d) - невозможно создать устойчивый вихрь, так как вихрь в начале своего развития встречается с основным потоком пыли высокой концентрации и практически вся энергия вихря тратится на их взаимодействие и вихрь угасает,

При расположении тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности более 0,9 d (1,0 d), конструктивно невозможно расположить патрубки 4, так как они выходят за диаметр трубы.

Выбор соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, обусловлен необходимым временем пребывания частиц пыли высокой концентрации для их прогрева и скоростью их витания в воздушном потоке, то есть L/d менее 2,5 не обеспечивается прогрев потока пыли высокой концентрации и она не загорается, а при L/d более 4, скорость потока воздуха в вихре на конечном участке снижается до скоростей, не обеспечивающих удержание частиц пыли в потоке и пыль сепарируются на стенки трубы, что приводит к завалу горелки пылью и аварийной ситуации.

Задача оптимизации аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства выполняется только при указанных параметрах расположения тангенциальных патрубков: 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4.

Горелочное устройство, содержащее трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой, отличающееся тем, что тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке по окружности 0,6 - 0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5 - 4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок.

Группа изобретений относится к теплоэнергетике и касается технологии получения, транспортировки, раздельного и совместного сжигания механоактивированного угля микропомола и угля штатной системы пылеприготовления в вихревой растопочной горелке при растопке пылеугольного котла и стабилизации горения с целью замещения дорогостоящего мазута или природного газа.

Горелка для пылевидного и/или имеющего форму частиц топлива с переменным завихрением // 2546343

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для пылевидного или в форме частиц топлива, с проточным каналом для транспортировки, по меньшей мере одного газового потока, в камеру горения, причем проточный канал имеет кольцеобразное поперечное сечение и устройство для завихрения, придающее завихрение газовому потоку в окружном направлении.

Плазменная пылеугольная горелка // 2543648

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения факела (подсветки), для воспламенения мелкодисперсного твердого топлива с предварительной электротермохимической подготовкой (ЭТХП).

Пылеугольный концентратор и пылеугольная горелка, содержащая этот концентратор // 2490544

Изобретение относится к области энергетики, в частности к пылеугольному концентратору. .

Растопочная угольная горелка // 2466331

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и печном хозяйстве предприятий при сжигании распыленного водоугольного топлива или пылевоздушной смеси.

Способ сжигания угля микропомола и угля обычного помола в пылеугольной горелке и устройство для его реализации // 2460941

Изобретение относится к области теплоэнергетики - способу и устройству для сжигания угля микропомола и угля обычного помола в пылеугольной горелке. .

Вихревая пылеугольная горелка // 2426029

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах и обеспечивает уменьшение образования оксидов азота и стабильное воспламенение и горение угольной пыли в широком диапазоне нагрузок при сжигании низкокачественного угольного топлива.

Схема безмазутной растопки котла // 2340833

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котлов. .

Схема безмазутной растопки котла // 2200905

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котла. .

Способ сжигания угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания в горелках, и горелка для смешивания угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания // 2147708

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для сжигания угольной пыли с воздухом. .

Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива // 2565737

Изобретение относится к энергетике. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа, электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли, конфузорно-диффузорный переход выполнен перед цилиндрическим участком камеры сгорания. Изобретение позволяет снизить гидравлические потери в головной части камеры сгорания, повысить качество смешения топлива с окислителем, увеличить полноту сгорания твердого топлива в устройстве. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Горелка для топлива в форме частиц // 2587020

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (1) для топлива в форме частиц, в частности из биомассы, с первичной трубой (3) и расположенной в первичной трубе (3) центральной трубой (2), причем первичная труба (3) и центральная труба (2) образуют зазор (4) для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию первичной трубы (3) со стороны выхода, центральная труба (2), в продольном направлении горелки (1), заканчивается перед первичной трубой (3), при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы (3) в области конца первичной трубы (3) со стороны выхода. Осевое расстояние между концами со стороны выхода центральной трубы (2) и первичной трубы (3) в продольном направлении первичной трубы (3) составляет по меньшей мере 50%, преимущественно по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 100%, средней ширины зазора (4) первичной трубы. Центральная труба (2) выполнена сужающейся по направлению к своему концу со стороны выхода. На конце со стороны выхода центральной трубы (2) в зазоре (4) первичной трубы предусмотрено отклоняющее устройство для отклонения внутрь близкой к центральной трубе части идущего в зазоре (4) первичной трубы потока. Технический результат - снижение NOX. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ сжигания угля, подвергнутого механической и плазменной обработке // 2631959

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в любой энергетической установке по переработке угля в другие виды топлива. Способ сжигания угля, подвергнутого механической и плазменной обработке, включает механическую активацию, воспламенение и сжигание, уголь предварительно дробят и разделяют на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции, из которых мелкодисперсную фракцию угля подвергают механической активации и доводке тонины до размера частиц зерна 40 мкм и менее, затем полученный уголь микропомола вводят тангенциально за счет инжекции в первую газификационную ступень и воспламеняют с помощью стартового плазмотрона, причем ввод осуществляют в направлении, противоположном направлению тангенциального впрыска плазменной струи из стартового плазмотрона, крупнодисперсную фракцию угля, воздушный поток и продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени одновременно вводят во вторую газификационную ступень по касательной к ее продольной оси и в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени, пылеугольную смесь воспламеняют с помощью продуктов сгорания угля микропомола, используя теплоту сгорания угля микропомола, при этом эффективность процесса газификации и сжигания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени обеспечивают за счет импульсного включения дополнительного управляющего плазмотрона, причем впрыск плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона осуществляют вдоль оси второй газификационной ступени, перпендикулярно плоскости ввода пылеугольной смеси и в направлении, совпадающем с направлением осевого перемещения продуктов сгорания пылеугольной смеси внутри второй газификационной ступени. Изобретение позволяет повысить технико-экономические показатели процесса сжигания угольного топлива за счет предварительной механической и плазменной обработки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Двухступенчатая вихревая горелка // 2635178

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может найти применение в любой отрасли промышленности, связанной со сжиганием угольного топлива в вихревых топках. Двухступенчатая вихревая горелка содержит камеру с тангенциальными патрубками подвода окислителя и центральной подачей пропана через газовое запальное устройство, камеру с тангенциальными патрубками подвода угольной пылевоздушной смеси, сопло, на выходе из которого реализуется закрученное течение. Вихревая горелка включает последовательно и соосно установленные три осесимметричные камеры: камеру первой ступени, камеру второй ступени и камеру сгорания, при этом камеры первой и второй ступеней соединены при помощи установленного соосно с камерами профилированного сопла, диаметр которого определяют в зависимости от соотношения мощностей первой и второй ступеней вихревой горелки с учетом параметра крутки, тангенциальные патрубки подачи пылеугольного топлива в камеру второй ступени, установленные противоположно и зеркально относительно друг друга, расположены зеркально тангенциальным патрубкам подачи окислителя в камеру первой ступени. Технический результат - создание двухступенчатой горелки с оптимизированной конструкцией, позволяющей обеспечить более эффективное и безопасное сжигание угольного топлива. 13 ил.

Вихревая пылеугольная горелка // 2646164

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал 2 для размещения растопочного устройства, вокруг которого последовательно расположены кольцевые каналы: растопочного воздуха 3, по меньшей мере один кольцевой канал 4 подачи аэросмеси и два кольцевых канала вторичного воздуха - внутренний 6 и внешний 7, а в выходной части канала 4 аэросмеси установлены рассекатели потока 11, имеющие форму секторных участков утолщения внешней обечайки канала 4 аэросмеси с односторонним косым срезом входной части и расположенные равномерно по окружности канала 4 аэросмеси, в кольцевых каналах вторичного воздуха установлены лопаточные завихрители воздуха 14 и 15. Новым, согласно изобретению, является расположение рассекателей потока 11 на внешней обечайке кольцевого канала 4 аэросмеси, причем высота Н кольцевого канала аэросмеси 4 и высота h рассекателей потока 11 имеет соотношение: а перед рассекателями потока 11 в кольцевом канале 4 аэросмеси расположен лопаточный завихритель 12, причем направление односторонних косых срезов входных участков рассекателей потока 11 совпадает с направлением крутки лопаток завихрителя 12, направление крутки лопаточных завихрителей 14 и 15 воздуха, установленных в кольцевых каналах 6 и 7 вторичного воздуха, совпадает с направлением крутки в кольцевом канале 4 аэросмеси. Изобретение позволяет снизить эмиссию оксидов азота NOx (повышение экологических характеристик котельной установки) при сохранении экономичного выгорания топлива (низкого уровня механического недожога), а также уменьшить абразивный износ рассекателей потока в выходной части канала подачи аэросмеси. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива // 2647356

Изобретение относится к устройствам сжигания твердого пылевидного топлива и может быть использовано в процессах различного технологического назначения в энергетике, ЖКХ, металлургии, в паровых котлах, сушильных установках и т.д. Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твердого пылевидного топлива содержит камеру сгорания, состоящую из диффузорного и конфузорного участков, закручивающее поток устройство, патрубок подвода вторичного воздуха, форсунку подачи топливной пыли и воспламенитель, дополнительно содержит камеру смесеподготовки и выходной диффузор, причем камера смесеподготовки состоит из патрубка подачи топливно-воздушной смеси, тангенциального соплового ввода, корпуса и крышки и соединена с форсункой подачи топливной пыли, установленной на оси конфузорного участка камеры сгорания. Выходной диффузор установлен напротив форсунки подачи топливной пыли соосно с ней, а также с закручивающим поток устройством и расположен радиально внутри него. Технический результат - снижение гидравлических потерь в форсунке подачи топливной пыли и камере сгорания, увеличение полноты сгорания, повышение качества смешения топлива и воздуха, расширение рабочего диапазона по коэффициенту избытка воздуха. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.