Комбинированная горелка

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для сжигания топлива в топках котлов тепловых электростанций и позволяет повысить эксплуатационную надежность. Для этого устройства для подачи кислорода выполнены в виде V-образных труб 5 и расположены в плоскостях, проходящих через продольную ось горелки и смещенных относительно друг друга на 30 - 60°. Кроме того, V-образные трубы расположены под углом 7 - 15° к продольной оси горелки и выполнены с возможностью перемещения вдоль нее на расстоянии 1,2 - 1,3 диаметра топливного тракта 2 на выходе из горелки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива в котлах тепловых электростанций.

Известна горелка, содержащая корпус с цилиндрической камерой сгорания, центральный и дополнительный каналы подачи топлива и каналы подачи окислителя [1].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является комбинированная горелка, содержащая заключенные в обечайку тракты для подачи топлива, воздуха, охлаждающей среды и устройства для подачи кислорода [2].

Недостатком известной горелки является то, что в ней не обеспечивается надежность топливоиспользующего оборудования.

Целью изобретения является повышение надежности топливоиспользующего оборудования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для подачи кислорода выполнено в виде V-образных труб, расположенных в плоскостях, проходящих через продольную ось горелки и смещенных относительно друг друга на 30-60^о.

Кроме того, V-образные трубы расположены под углом 7-15^о к продольной оси горелки и выполнено с возможностью перемещения вдоль нее на расстояние 0,2-1,3 диаметра обечайки на выходе из горелки.

На фиг.1,2,3 представлена предложенная комбинированная горелка.

Горелка содержит корпус 1 с расположенными внутри него каналами для подачи топлива 2, первичного 3 и вторичного 4 воздуха, устройства для подачи кислорода 5 с соплами 6, патрубки 7 для подачи воды, охлаждающей V-образные трубы. Устройства для подачи кислорода выполнены в виде V-образных труб, расположены в плоскостях, проходящих через продольную ось горелки, смещены относительно друг друга на 30-60^о, расположены под углом 7-15^о к продольной оси горелки и выполнены с возможностью перемещения вдоль нее на расстоянии 0,2-1,3 диаметра обечайки 8 на выходе из горелки.

Предложенная горелка работает следующим образом.

Комбинированная горелка может работать в различных режимах: как топливовоздушная, топливовоздушная с обогащением воздуха кислородом и как топливокислородная.

При работе горелки в режиме топливовоздушной с обогащением воздуха кислородом, топливо подается по каналам 2, первичный и вторичный воздух с меньшими расходами по каналам 3 и 4 соответственно, а кислород через сопла 6 устройств 5. В каналы первичного и вторичного воздуха 3 и 4 подается охлаждающая среда (вода и рециркуляционные газы).

При работе горелки в топливокислородном режиме топливо подается по каналам 2, а кислород через сопла 6 устройств 5. В каналы 3 и 4 подается охлаждающая среда.

Устройства 5 могут перемещаться вдоль продольной оси горелки одновременно, обеспечивая оптимальное расположение ядра факела в топке или, в случае необходимости, регулирования положения факела в топочном объеме, устройства 5, размещенные в верхнем и нижнем полукольце горелки, перемещаются на различное расстояние, что обеспечивает изменение направления факела. Регулирование направления факела в топочном объеме позволяет стабилизировать температуру продуктов сгорания на выходе из топочной камеры.

Если смещение V-образных труб относительно друг друга будет меньше 30^о, то скорость истечения кислородных струй снижается, при этом не обеспечивается требуемое перемещение топлива и окислителя, что приводит к недожогу топлива, осаждению сажистых частиц на поверхностях нагрева и снижению надежности работы оборудования.

При смещении V-образных труб относительно друг друга более 60^о резко увеличивается скорость истечения кислородных струй, что отрицательно влияет на надежность тепловоспринимающей поверхности, так как высокоскоростные кислородные струи пронизывают топливный поток, не успевая полностью с ним перемещаться, и непосредственно воздействует на указанные поверхности, образуя пережоги.

При расположении V-образных труб с углом наклона к продольной оси горелки более 15^о и на расстоянии менее 0,2 диаметра обечайки 8 ядро кислородного факела будет находиться вблизи тепловоспринимающей поверхности, расположенной вокруг горелки, что приводит к ее локальному пережогу. При расположении V-образных труб с углом наклона менее 7^о и на расстоянии более 1,3 диаметра обечайки 8 ядро кислородного факела удалено от устья горелки и располагается вблизи тепловоспринимающей поверхности, расположенной напротив горелки, образуя с ней пережоги.

П р и м е р. На котле П-74, производительность 1000 т/ч пара с температурой 545^оС, и спробовали работу комбинированной горелки с различными параметрами энергоносителей.

Через каналы для подачи топлива 2 вводили 6000 м³/ч природного газа, а через устройства 5 подавали 12000 м³/ч кислорода. При этом угол смещения плоскостей, в которых располагались V-образные трубы с соплами 6 составлял 45^о, угол наклона указанных труб к продольной оси горелки равнялся 11^о, а расстояние среза кислородных сопл 6 от среза газового тракта составлял 0,7 его диаметра.

Через тракты 3 и 4 подавали 16 т/ч воды и 82˙10 м³/ч рециркуляционных газов.

Содержание окиси углерода в продуктах сгорания не превышало 0,05%. Вблизи тепловоспринимающих поверхностей температура греющих газов была равномерной по всему топочному объему и не превышала заданных пределов.

Таким образом, предложенная конструкция комбинированной горелки позволяет избежать пережогов тепловоспринимающих поверхностей и, следовательно, обеспечить высокую надежность топливоиспользующего оборудования.

Формула изобретения

1. КОМБИНИРОВАННАЯ ГОРЕЛКА, содержащая заключенные в обечайку тракты для подачи топлива, воздуха, охлаждающей среды и устройство для подачи кислорода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности топливоиспользующего оборудования, устройство для подачи кислорода выполнено в виде U-образных труб, размещенных в плоскостях, перпендикулярных плоскостям, проходящим через центральную продольную ось горелки и смещенных одна относительно другой на угол 30-60^o.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что продольные оси плоскостей, в которых размещены U-образные трубы, расположены под углом 7-15^o к продольной оси горелки, причем U-образные трубы выполнены с возможностью перемещения вдоль центральной продольной оси горелки на расстояние 0,2-1,3 диаметра обечайки на ее выходе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3