Способ подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива и устройство для его осуществления

Изобретение относится к устройствам для сжигания низкокалорийных и загрязненных газообразных топлив. Устройство для подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива содержит цилиндрическую камеру смешения потоков газа и воздуха и завихритель с лопатками, лопатки завихрителя установлены с образованием чередующихся каналов таким образом, что один канал образован для истечения газа, а соседний с ним - для истечения воздуха. Каналы, образованные для истечения газа, выполнены с возможностью соединения с коллектором подвода газа, а соседние с ними - с коллектором подвода воздуха. Изобретение направлено на повышение интенсивности перемешивания больших объемов низкокалорийных загрязненных газов с воздухом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, энергетике, химической промышленности и другим отраслям техники, в которых существует необходимость в сжигании низкокалорийных и загрязненных газообразных топлив.

Для эффективного сжигания топлива в горелках существенное значение имеет качество смешения газа и воздуха. Традиционные способы перемешивания газовых потоков в горелках заключаются в разделении газового потока на мелкие струи и внедрения их в вихревой поток воздуха. Следует отметить, что этот способ подачи газовых потоков в камеру смешения горелки эффективен только для высококалорийных топлив, таких как природный газ, когда объемный расход газа в 10 раз меньше объема воздуха, подаваемого для сжигания.

Для низкокалорийных и загрязненных газообразных топлив традиционные способы перемешивания потоков путем разделения газового потока на мелкие струи и внедрения их в вихревой поток воздуха неприемлемы в принципе. Это связано с тем, что объемный расход низкокалорийного газа соизмерим с расходом воздуха или даже превышает его, а давление этого газа низкое, так как он является отходами производства.

Известен способ сжигания загрязненных газообразных топлив, например, доменного, коксового или генераторного газов (Винтовкин А.А., и др. Горелочные устройства промышленных печей и топок. Справочник. М., 1999 г. стр. 145, рис 5.14). Способ характеризуется подачей загрязненного газа сплошной струей в вихревой поток закрученного воздуха. Недостатком такой подачи является низкое качество перемешивания реагирующих потоков, так как вихревой поток воздуха, закрученный лопаточным завихрителем, прижимается к стенкам камеры смешения, образуя на оси ее застойную зону, через которую проходит струя газа, не взаимодействуя с воздухом. Это приводит к замедленному перемешиванию потоков и существенному удлинению факела.

Известно горелочное устройство, приведенное в источнике [1] на стр. 145. Устройство содержит воздухоподводящий корпус с радиальными лопатками завихрителя, центральную трубу для истечения низкокалорийного газа и выходную цилиндрическую камеру смешения. Это устройство не обеспечивает интенсивное перемешивание и короткофакельное сжигание газа. Экспериментальные попытки улучшить качество перемешивания за счет применения тангенциального завихрителя воздуха, показанного на рис. 9, 18 источника [1], не дали положительных результатов. Оказался также неэффективным способ смешения и конструкция горелки, показанная на рис. 3.6, б в источнике (Винтовкин А.А., Удилов В.М. Горелочные устройства обжиговых агрегатов металлургического производства. Челябинск. Изд. Металлургия. 1991) [2]. В этой конструкции потоки воздуха и газа подают в камеру смешения горелки через раздельные завихрители. Оказалось, что закрученные потоки при выходе из завихрителей продолжают самостоятельные течения и слабо взаимодействуют друг с другом.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективного сжигания загрязненных газообразных топлив.

Для этого предложен способ подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива, который, как и способ по прототипу, включает подачу газа и воздуха в камеру смешения горелки, перемешивание в ней потоков газа и воздуха, закрученных лопатками завихрителя. Новый способ отличается тем, что подачу газа и воздуха в камеру смешения осуществляют чередующимися потоками по каналам, образованным соседними лопатками завихрителя, который на входе в камеру смешения закручивает потоки газа и воздуха в многослойный вихревой поток.

Для реализации заявленного способа предложено устройство, которое, как и устройство по прототипу, содержит цилиндрическую камеру смешения потоков газа и воздуха и завихритель с лопатками. Новое устройство отличается тем, что лопатки завихрителя установлены с образованием чередующихся каналов таким образом, что один канал образован для истечения газа, а соседний с ним - для истечения воздуха.

Кроме того, каналы, образованные для истечения газа, выполнены с возможностью соединения с коллектором подвода газа, а соседние с ними - с коллектором подвода воздуха.

Сущность заявленного изобретения заключатся в том, что газ и воздух подают в камеру смешения горелки чередующимися потоками по каналам, образованным соседними лопатками одного завихрителя. Для образования чередующихся потоков газа и воздуха, газ подают в камеру смешения горелки через каналы, образованные соседними лопатками завихрителя, а воздух - через следующие каналы, образованные соседними лопатками завихрителя, далее через следующие каналы подают газ, затем снова - воздух и.т.д. При этом лопатки завихрителя на входе в камеру смешения закручивают потоки газа и воздуха в многослойный вихревой поток, состоящий из чередующихся плоских струй газа и воздуха, которые центробежными силами прижимаются к стенкам камеры смешения. При этом происходит распад струй и интенсивное перемешивание общего потока до однородной массы. Подготовленная таким образом смесь воспламеняется от запального устройства и формирует короткий вихревой факел.

Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении интенсивности перемешивания больших объемов низкокалорийных загрязненных газов с воздухом.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где фиг. 1 показывает продольный разрез смесителя горелки; на фиг. 2 - сечение I-I воздушного коллектора горелки; на фиг. 3 - сечение II-II газоподводящего коллектора горелки; на фиг. 4 - сечение тангенциального завихрителя горелки; на фиг. 5 - схема движения потоков газа и воздуха в устройстве; на фиг. 6 - горелка для сжигания влажного низкокалорийного газа, у которой завихритель для истечения газа и воздуха выполнен с осевыми (радиальными) лопатками, разрез; на фиг. 7 - то же, вид сбоку.

Горелочное устройство содержит камеру смешения 1, на входной стороне которой выполнен коллектор для подвода воздуха 2 с патрубком 3 и коллектор 4 для подвода газа с патрубком 5. Между коллекторами выполнен завихритель, состоящий из лопаток 6, установленных тангенциально по отношению к сечению камеры смешения между стенками 7 и 8 коллекторов и образующих каналы для истечения газа и воздуха, узкая щелевая часть которых 9 и 10 расположена у поверхности камеры смешения, а широкая при помощи окон 11 и 12 соединена поочередно с коллекторами для подвода газа и воздуха.

При работе устройства воздух, нагнетаемый в коллектор 2 через окна 11 в стенке 8, попадает в межлопаточные каналы. Двигаясь по этим каналам, воздух вытекает через их узкую щелевую часть 9 тангенциально в цилиндрическую камеру смешения вдоль ее стенки в виде плоских закрученных струй 13. Газ, нагнетаемый в коллектор 4, через окна 12 в стенке 7 попадает в газовые каналы завихрителя. Двигаясь по этим каналам, газ вытекает через их узкую щелевую часть 10 также тангенциально в камеру смешения в виде закрученных струй 14. При этом в камере смешения развивается вихревой поток, состоящий из чередующихся плоских струй газа и воздуха, которые центробежными силами прижимаются к стенкам камеры смешения. При этом происходит распад струй и интенсивное перемешивание общего потока до однородной массы (фиг. 5). Подготовленная таким образом смесь воспламеняется от запального устройства и формирует короткий вихревой факел. Причем, ни в газовом тракте, ни в камере смешения нет мест, которые бы могли забиваться отложениями пыли и смол.

Изображенная на фиг. 6, 7 горелка для сжигания влажного низкокалорийного газа, как частный случай реализации заявленного изобретения, содержит улиточный корпус 15 в качестве коллектора для подачи воздуха, торцевой коллектор 16 для подача газа, между которыми установлена стенка (диафрагма) 17. В стенке 17 выполнено шесть трапецеидальных окон 18. В эти окна вварены продольные ребра 19, которые приварены также к центральной трубе 20, а по периферии закрыты скорлупами 21. Таким образом, в корпусе горелки образовано шесть каналов, по которым проходит грязный газ 22, и шесть каналов, по которым проходит воздух 23. На выходе в камеру смешения все ребра закачиваются поворотными лопатками 24. При работе горелки в камеру смешения вытекает многослойный вихревой поток.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет эффективно перемешивать и сжигать загрязненные газообразные топлива.

1. Способ подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива, включающий подачу газа и воздуха в камеру смешения горелки, перемешивание в ней потоков газа и воздуха, закрученных лопатками завихрителя, отличающийся тем, что подачу газа и воздуха в камеру смешения осуществляют чередующимися потоками по каналам, образованным соседними лопатками завихрителя, которые на входе в камеру смешения закручивают потоки газа и воздуха в многослойный вихревой поток.

2. Устройство для подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива, содержащее цилиндрическую камеру смешения потоков газа и воздуха и завихритель с лопатками, отличающееся тем, что лопатки завихрителя установлены с образованием чередующихся каналов таким образом, что один канал образован для истечения газа, а соседний с ним - для истечения воздуха.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каналы, образованные для истечения газа, выполнены с возможностью соединения с коллектором подвода газа, а соседние с ними - с коллектором подвода воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для сжигания газов в топках теплонапряженных технологических установок и может быть использовано в нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двухступенчатой горелке диффузионно-кинетической, и может быть использовано в производстве водогрейных и паровых котлах и котлах наружного размещения.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двухступенчатой горелке, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов наружного размещения.

Изобретение относится к горелкам для газовых турбин. Вихревая горелка содержит полый цилиндрический корпус, установленный на основании, внутри которого в осевом направлении установлен газовый коллектор с форсункой.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двухступенчатой горелке диффузионно-кинетической, и может быть использовано в производстве водогрейных и паровых котлах и котлах наружного размещения.

Изобретение относится к области энергетики. Газовая горелка поверхностного горения содержит решетку горения, образованную листом (1) из металла или жаропрочного материала, в котором выполнена группа щелей (2), причем указанный лист содержит группу дефлекторов (3, 3а, 3b, 3', 3ʺ), выступающих из его наружной поверхности (12), при этом каждый дефлектор (3, 3а, 3b, 3', 3ʺ) содержит направляющую часть (30, 30') для направления газового потока и соединительную часть (31, 32, 33', 33ʺ) для соединения с листом (1), причем указанная направляющая часть (30, 30') отстоит от листа (1) так, что образует с ним по меньшей мере одно боковое отверстие (40, 40', 41) для подачи газа, причем указанные дефлекторы (3, 3а, 3b, 3', 3ʺ) расположены парами так, что их боковые отверстия (40, 40, 41) для подачи газа обращены друг к другу, дефлекторы (3, 3а, 3b, 3', 3ʺ) выполнены за одно целое с указанным листом, причем каждый дефлектор проходит продольно и поперечно над всей поверхностью щели (2), при этом в указанном листе (1) дополнительно выполнена группа отверстий (5), выходящих в выпускные микротрубки (6), которые выступают из его наружной поверхности (12), причем центральные оси (Z-Z') указанных микротрубок (6) расположены перпендикулярно листу, причем газовая горелка содержит рисунки (7, 7'), группирующие щели (2) и отверстия (5), при этом каждый рисунок содержит по меньшей мере одно отверстие (5), выходящее в микротрубку (6), расположенную между двумя щелями (2), над которыми находится дефлектор (3, 3а, 3b, 3', 3ʺ).

Горелка // 2610163
Изобретение может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей в особенности средних и больших ванных печах отражательного типа.

Изобретение относится к области энергетики. Изобретение касается конструкции горелки для газообразного топлива (в том числе всех его смесей), включающей в себя кожух, который определяет дистальный край для выхода пламени и проксимальный край для подачи газообразного топлива и воздуха; оба края имеют затвор.

Горелка // 2558702
Изобретение относится к области энергетики. Газовая инжекционная горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, 13 цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 24° к их осям, содержит кожух, приваренный к цилиндрической газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель для периферийного факела, который надевается на кожух и приваривается по периметру к нему, литой стабилизирующий пламя туннель для центрального факела, причем горелка содержит устройство для регулирования расхода воздуха, кроме того, в цилиндрической газораспределительной камере размещены: в центре центральный смеситель с насадкой, имеющей шестнадцать литых ребер на внутренней поверхности, а на ее периферии двенадцать периферийных смесителей без насадок с литыми ребрами на внутренней поверхности, более того, для крепления горелки к тепловому или плавильному агрегату предусмотрен стальной диск, приваренный к верхней части стабилизирующего пламя туннеля для периферийного факела.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка предварительного смешения (1) с каналом подвода воздуха (21) по меньшей мере одним каналом подачи пилотного газа (23), который содержит по меньшей мере одну направленную к каналу подвода воздуха (21) стенку канала (39) и один входящий в канал подвода воздуха (21) выходной конец пилотного газа (29), с расположенным в канале подвода воздуха (21) против направления потока к выходному концу пилотного газа (29) запальным элементом (35), стенка канала (39) подачи пилотного газа (23) против направления потока к запальному элементу (35) содержит по меньшей мере одно отверстие для выхода газа (37) и причем канал подачи пилотного газа (23) по направлению потока по меньшей мере одного отверстия для выхода газа (37) содержит сопротивление потоку (41, 43, 47, 49, 51, 55) и причем сопротивление потоку выполнено путем сужения (41, 43, 47, 49) канала подачи пилотного газа (23), причем сужение выполнено посредством расположенного на стенке канала (39) направленного вовнутрь выступа (47, 49), или сужение осуществляется посредством установленной в канал (23) уменьшающей поперечное сечение канала втулки (41), или сужение выполняется посредством установленного в канал (23) уменьшающего поперечное сечение канала элемента (51, 55), и по меньшей мере один канал подачи пилотного газа выполнен в виде по меньшей мере одной трубки пилотного газа (23), которая проложена в полости (19) горелки (1) и которая выходит из полости (19) в расположенном против направления потока к запальному элементу (35) месте и входит в канал подвода воздуха (21), причем стенка трубки образует стенку канала, и по меньшей мере одно отверстие для выхода газа (37) расположено на входящем в канал подвода воздуха (21) участке (27) трубки пилотного газа (23).

Изобретение относится к устройствам для сжигания низкокалорийных и загрязненных газообразных топлив. Устройство для подачи газа и воздуха в горелку для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива содержит цилиндрическую камеру смешения потоков газа и воздуха и завихритель с лопатками, лопатки завихрителя установлены с образованием чередующихся каналов таким образом, что один канал образован для истечения газа, а соседний с ним - для истечения воздуха. Каналы, образованные для истечения газа, выполнены с возможностью соединения с коллектором подвода газа, а соседние с ними - с коллектором подвода воздуха. Изобретение направлено на повышение интенсивности перемешивания больших объемов низкокалорийных загрязненных газов с воздухом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх