Горелочное устройство


 


Владельцы патента RU 2579298:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим при горении перегретый водяной пар. Горелочное устройство содержит корпус с топкой. В корпусе размещен парогенератор перегретого водяного пара, а в дне топки установлена форкамера. Парогенератор состоит из бачка-испарителя, паросепаратора и пароперегревателя в виде трубки с полыми стенками. Внутри парогенератора, соосно с пароперегревателем, размещен держатель с двумя паровыми форсунками. Одна форсунка распылительным отверстием направлена внутрь пароперегревателя, а другая - внутрь форкамеры. Технический результат - повышение температуры горения в объеме топки, приводящий к эффекту самоочистки устройства, повышающий полноту сгорания топлива. 1 ил.

 

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар.

Известно горелочное устройство, использующее для горения перегретый водяной пар [Патент РФ №2211935, 20.12.2003 г., F23C 11/00, F23L 7/00], содержащее корпус в виде стакана, паровую форсунку, вмонтированную в дно корпуса над топливником, топливопровод, вмонтированный в топливник, паропровод, соединенный с паровой форсункой и камеру газогенерации.

Недостатком такого горелочного устройства является то, что для его работы требуется посторонний источник перегретого водяного пара необходимых параметров, т.е. неавтономность.

Известно горелочное устройство [Патент РФ №2373458, 20.11.2009 г., F23C 99/00, F23L 7/00], содержащее корпус, встроенный парогенератор водяного пара с паровой форсункой и камеру газогенерации. Кроме того, в корпусе, сбоку, установлено сопло для выхода факела, а паровая форсунка расположена в камере газогенерации соосно с соплом и трубкой соединена с пароперегревателем парогенератора, имеющим форму кольцевой камеры, внутри которого расположен паросепаратор, а водяной бачок-испаритель парогенератора расположен сверху пароперегревателя и паросепаратора, причем бачок-испаритель, паросепаратор и пароперегреватель соединены трубками и не имеют общих стенок.

Недостатком такого устройства является низкая температура перегретого пара.

Наиболее близким техническим решением является горелочное устройство [Патент РФ №2523591, 20.07.2014, F23C 99/00, F23D 11/44], содержащее корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, соединенных между собой трубками. Согласно изобретению, бачок-испаритель и паросепаратор выполнены в виде кольцевых камер, пароперегреватель установлен внутри бачка-испарителя, а паровая форсунка установлена снизу пароперегревателя с возможностью подачи пара и, вместе с ним, горящей смеси сквозь пароперегреватель, причем корпус, бачок-испаритель, паросепаратор, пароперегреватель и паровая форсунка расположены соосно.

Недостатком такого устройства является невысокая температура (горения) в топочной камере, что приводит к сажеотложению на поверхностях топки и деталях, расположенных в объеме топки.

Подача в топку избыточного воздуха может повысить температуру горения, но это снижает содержание сажевых частиц в факеле, что исключает режим паровой газификации. Горение в этом случае происходит внутри устройства, а факел не выходит наружу. Все детали нагреваются до уровня, при котором работа устройства недопустима.

Технической задачей изобретения является повышение температуры горения в топочной камере с сохранением процесса образования сажевых частиц, химически взаимодействующих с водяным паром в автономном малогабаритном горелочном устройстве.

Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, установленной в держатель соосно с пароперегревателем, с возможностью подачи пара, и вместе с ним горящей смеси сквозь пароперегреватель, согласно изобретению в дно топки установлена форкамера, а в держатель установлена дополнительная паровая форсунка с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси в форкамеру, причем форкамера и дополнительная паровая форсунка установлены соосно с пароперегревателем, а паровые форсунки направлены распылительными отверстиями в противоположные стороны.

Заявленное горелочное устройство содержит форкамеру, установленную в дно топки, и дополнительную паровую форсунку, которая подает струю перегретого водяного пара и горящую смесь газов, находящихся в топке, в форкамеру. В форкамере интенсифицируется горение за счет паровой газификации продуктов неполного сгорания топлива, что приводит к повышению температуры в форкамере и, соответственно, в объеме топки и деталей, здесь расположенных. Сажа, генерируемая в топке при таких условиях, не отлагается на более горячих поверхностях, а выносится основной форсункой вверх через пароперегреватель, где по пути ее движения происходит химическая реакция между водой (паром) и углеродом (сажей), для которой здесь созданы необходимые условия.

Таким образом, вводя в устройство дополнительную паровую форсунку и форкамеру, решается задача повышения температуры горения с сохранением процесса сажеобразования в объеме топки, что приводит к эффекту самоочистки устройства от сажевых отложений, а неотложенная сажа, участвуя в процессе горения, повышает эффективность работы горелочного устройства.

Сущность технического решения поясняется чертежом общего вида устройства, Фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, топки 2, парогенератора перегретого водяного пара 3, состоящего из бачка-испарителя 4, паросепаратора 5 и пароперегревателя 6, паровой форсунки 7, установленной в держатель 8. В дне топки 2 установлена форкамера 9, а в держателе 8 установлена дополнительная паровая форсунка 10. Форкамера 9 представляет собой цилиндрическую деталь с внутренней полостью в виде сферы с конусным выходом. В бачок-испаритель 4 вмонтирован штуцер 11 для присоединения манометра, а также заливная горловина 12 с пробкой 13.

Устройство работает следующим образом. В бачок-испаритель 4, через заливную горловину 12 заливается дистиллированная вода. В топку 2 подается дизельное топливо, где оно испаряется. Газообразные продукты испарения и термического разложения жидкого топлива воспламеняются и образуют пламя с высоким содержанием частиц сажи. От тепловыделения реакции закипает вода в бачке-испарителе 4, давление поднимается и насыщенный пар поступает по трубке (на фигуре не показано) в паросепаратор 5, где от пара отделяются капельки воды. Из паросепаратора 5 пар поступает в пароперегреватель 6, где он повышает свою температуру, и далее перегретый пар поступает в держатель 8. Отсюда пар истекает из двух форсунок: основной 7 и дополнительной 10.

Перегретый пар из форсунки 10, двигаясь вниз, подхватывает продукты частичного сгорания топлива, находящиеся в топке 2 и направляет их в форкамеру 9, где происходит интенсификация процесса горения топлива с повышением температуры.

Из форкамеры 9 горящие газы поднимаются вверх в топку 2, повышая здесь температуру, далее подхватываются потоком, создаваемым основной форсункой 7 за счет эжекционного эффекта, и выносятся через пароперегреватель 6 наружу, где сгорают в виде факела в атмосферном воздухе.

Обоснование промышленной применимости.

Заявленное горелочное устройство было изготовлено и испытано. Устройство было изготовлено из стали 12Х18Н10Т. В качестве исходных компонент использовалось дизельное топливо, дистиллированная вода, атмосферный воздух. Объем бачка-испарителя составлял 1 литр. Расход топлива - 1 л/час. Рабочее давление в бачке-испарителе - 4÷6 атм. Время работы устройства - около 2 часов. После завершения работы горелочного устройства на поверхностях деталей, расположенных в объеме топки 2, наблюдались следы сажи, но отложения сажи, как в прототипе, не происходило. Опыты на горелочном устройстве проводились в течение одного года (около 200 часов работы), при этом внутренний объем топки оставался чистым (без отложений сажи). Проведенные испытания показали, что дополнительная форсунка и форкамера позволяют решить проблему сажеотложений на поверхностях топки. Таким образом, эксперименты подтвердили эффективность заявленного устройства.

Изготовленное устройство может применяться как источник энергии в отопительно-варочных устройствах.

Горелочное устройство, содержащее корпус с топкой, парогенератор водяного пара, установленный в корпусе и состоящий из бачка-испарителя, паросепаратора, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, установленной в держатель соосно с пароперегревателем, с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси в пароперегреватель, отличающееся тем, что в дно топки установлена форкамера, а в держатель установлена дополнительная паровая форсунка с возможностью подачи пара и вместе с ним горящей смеси в форкамеру, причем форкамера и дополнительная паровая форсунка установлены соосно с пароперегревателем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горелочным устройствам для сжигания жидкого топлива и может быть использовано для отопления помещений, в печах для сжигания трупов животных и различных отходов.

Изобретение относится к горелочным устройствам для сжигания топлив и может быть использовано в химической, нефтехимической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, а также может применяться в отопительных установках, используемых для обогрева.

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидкого топлива и может быть использовано для отопления помещений. .

Изобретение относится к бытовым отопительным устройствам, работающим на жидком топливе (керосине, дизельном и других) без использования дополнительных видов энергии, а именно к конструкции печи и горелочного устройства испарительного типа для нее, в которых подача воздуха для горения осуществляется под действием естественной тяги.

Изобретение относится к строительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для термодинамической обработки поверхностей - абразивоструйной, нанесения декоративных и антикоррозионных защитных металлизационных или полимерных покрытий.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве теплогенерирующего устройства в тепловых установках. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве теплогенерирующего устройства в теплоиспользующих установках. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве теплогенерирующего устройства в теплоиспользующих установках и позволяет повысить тепловую эффективность устройства при снижении поверхности теплообмена и расширении диапазона по производительности, а также обеспечить технологичность изготовления устройства.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива, преимущественно испарительным горелкам, и может быть применено для отопления любых помещений, в том числе, коттеджей, а также для обогрева помещений с временным применением покрытий, например теплиц.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, работающих на природном газе. Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающее турбулентную горелку, помещенную в амбразуру топки, в которой коаксиально расположен конвертер, состоящий из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, выполненная из жаропрочного металла, состоящая из зоны конвертированного газа, с наружного торца заглушенной коническим днищем и соединенной с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа и зоны риформинга, где труба выполнена перфорированной и покрытой с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью трубы, на входе в которую расположены лопатки завихрителя.

Изобретение относится к области энергетики. Способ осуществления рассредоточенного горения включает следующие этапы: инжектируют топливо в печь вдоль оси инжектирования топлива из топливной форсунки, расположенной в узле горелки; инжектируют окислитель в печь из форсунки первичного окислителя, при этом топливная форсунка и форсунка первичного окислителя расположены концентрично относительно друг друга; сжигают топливо и первичный окислитель в печи; уменьшают количество окислителя, инжектируемого из форсунки первичного окислителя; инжектируют первую и вторую струи окислителя в печь из первой и второй динамических фурм, расположенных с противоположных сторон топливной форсунки в узле горелки; инжектируют первую и вторую струи рабочего тела под углами к первой и второй струям окислителя соответственно, так что первая и вторая струи вторичного окислителя направляются под углом от оси инжектирования топлива.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к области энергетического машиностроения, и позволяет обеспечить эффективность и экологичность сжигания жидкого и газообразного топлива.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для нагрева участка трубопровода и жидкости в нем в полевых условиях, а также применимо для нагрева других протяженных объектов, таких как рельсы или балки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи жидких углеводородов, в частности для вынужденного бездымного сжигания жидких углеводородов, в том числе нефти, накапливаемой в период пробной эксплуатации и исследования нефтяных скважин непосредственно на промысле, а также на морских нефтяных платформах.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева технологических сред в нефтегазовой и других отраслях промышленности. Способ включает многостадийный нагрев теплоносителя газами окисления, при этом на каждую стадию подают часть теплоносителя и часть топлива, на первой стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением нагретого воздуха и первой части топлива, а на каждой последующей стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением газов окисления предыдущей стадии и одной из остальных частей топлива.

Изобретение относится к энергетике. Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения содержит камеру сжигания газообразного топлива с цилиндрической полостью, закрытой торцовой стенкой с проходным отверстием с одной стороны и открытой - с другой, запальное устройство, установленное в полости камеры сжигания, устройства подвода топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратными клапанами, смесительное устройство с дозирующими отверстиями, сообщающееся с камерой сжигания через проходное отверстие в торцовой стенке, дефлектор изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии от закрытого торца камеры сжигания, определяющем размер кольцевого канала выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства в камеру сжигания.
Изобретение относится к теплоэнергетике, к области сжигания ожиженного угольного топлива в топках паровых котлов и других теплогенерирующих установок. Способ сжигания жидкого угольного топлива включает подготовку твердого углеродсодержащего вещества в качестве дисперсной фазы в жидкой дисперсной среде к сжиганию, подачу топливной дисперсной системы в пневмомеханические форсунки, газовое вдувание и распыление ее на факелах в камере сгорания и съем тепловой нагрузки теплоносителем в виде нагретого водяного пара.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа, для исключения влияния вибраций, а также для компенсации температурных расширений.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в котлах пульсирующего горения. Топка пульсирующего горения содержит камеру сгорания с запальным устройством для розжига, ограниченную боковыми стенками, открытым торцом с одной стороны и закрытым торцом с другой стороны, смесительное устройство, сообщающееся с камерой сгорания посредством канала подачи топливно-воздушной смеси, трубопроводы подачи воздуха и топлива с дозирующими отверстиями и обратными клапанами, причем смесительное устройство размещено в продолжении трубопровода подачи воздуха путем сопряжения его с трубопроводом подачи топлива на уровне дозирующих отверстий, выполненных в продолжении трубопровода подачи воздуха.
Наверх