Топка

 

Использование: для получения дымовых газов в различных отраслях техники. Сущность изобретения: в футерованную цилиндрическую камеру сгорания через кольцевую щель в боковой стенке, выполненную по периметру в зоне переднего торца, подается газовоздушная смесь, которая, проходя через установленную на выходе из щели перфорированную обечайку, образует в камере систему радиальных микрофакелов, направленных под углом к оси камеры в сторону выпускного окна. В зоне слияния факелов формируется аксиальный поток отходящих дымовых газов, направленный к выпускному окну. Одновременно с подачей газовоздушной смеси в камеру вводится также охлаждающий агент - пароводяная смесь, которая подается группой дальнобойных форсунок, установленных на окружности на переднем торце, и группой дополнительных форсунок, установленных вокруг выпускного окна и направленных навстречу форсункам. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сжиганию газообразного топлива и может быть использовано с целью получения дымовых газов, применяемых как теплоноситель, например в реакторах-газификаторах.

Предшествующий уровень техники характеризуют следующие известные решения.

Известны топки, содержащие футерованную цилиндрическую камеру сгорания с аксиальным выпускным окном на заднем торце, снабженную горелочным устройством, расположенным в зоне переднего торца камеры, и устройством подачи охлаждающего агента, подключенным к выпускному окну [1] В известных топках объем камеры сгорания не используется для охлаждения отходящих из зоны горения продуктов сгорания, поэтому для обеспечения глубокого охлаждения этих продуктов до расчетных температур требуется увеличение длины выпускного окна и расположенных за ним коммуникаций.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой топке является топка, содержащая футерованную цилиндрическую камеру сгорания с аксиальным выпускным окном на заднем торце, сообщенную через кольцевую щель в боковой стенке, выполненную в зоне переднего торца камеры, с каналами для подачи топлива и воздуха и снабженную устройством подачи охлаждающего агента, соосно подключенным к переднему торцу камеры [2] В отличие от топок [1] данная топка позволяет одновременно производить как сжигание топлива, так и охлаждение отходящих дымовых газов посредством ввода в эти газы теплопоглощающего агента. Однако при вводе газообразного охлаждающего агента в этой топке осевым потоком в зону соударения радиальных факелов скорость агента быстро гаснет и он вовлекается в вихри рециркуляции, обеспечивающие поджигание исходных топливовоздушных струй. В результате понижения температуры дымовых газов в прикорневой зоне факелов снижается стабильность горения топлива. Снижение стабильности горения в данной топке происходит также вследствие подачи топливовоздушной смеси в камеру через кольцевую щель сплошным потоком.

Цель изобретения заключается в обеспечении стабильности горения при одновременном охлаждении отходящих дымовых газов.

В топке, содержащей футерованную цилиндрическую камеру сгорания с аксиальным выпускным окном на заднем торце, сообщенную через кольцевую щель в боковой стенке, выполненную по периметру в зоне переднего торца камеры, с каналами топлива и воздуха и снабженную устройством подачи охлаждающего агента, соосно подключенным к переднему торцу камеры, указанная техническая задача решается тем, что кольцевая щель в боковой стенке выполнена с наклоном к оси камеры в сторону выпускного окна и при этом перекрыта на выходе перфорированной обечайкой, а устройство подачи охлаждающего агента выполнено в виде группы распределенных по окружности дальнобойных пароводяных форсунок, установленных с пересечением их осей на оси камеры в одной точке, лежащей между указанной обечайкой и выпускным окном. Вследствие установки на выходе кольцевой щели перфорированной обечайки топливная смесь разбивается на множество небольших струек, направленных к выпускному окну, воспламенение которых происходит вне зоны охлаждения, т. е. в оптимальных условиях. В приосевой же зоне, куда поступает охлаждающий агент, создается мощный факел, образованный слиянием отдельных воспламенившихся периферийных факелов, на стабильность которого уже мало влияет подача охлаждающего агента.

Кроме того, с целью интенсификации процесса охлаждения отводимых от топки дымовых газов, камера сгорания может быть снабжена группой дополнительных пароводяных форсунок, установленных вокруг выпускного окна с пересечение их осей на оси камеры в одной точке, лежащей между точкой пересечения осей основных форсунок и выпускным окном, и направленных навстречу основным форсункам.

На чертеже изображена топка, продольный разрез.

Топка содержит футерованную цилиндрическую камеру 1 сгорания с аксиальным выпускным окном 2 на заднем торце 3, сообщенную с каналами 4, 5 для подачи топлива и воздуха через кольцевую щель 6, выполненную в зоне переднего торца 7 камеры 1 в боковой стенке 8 с наклоном к оси камеры 1 в сторону выпускного окна 2. Щель на выходе перекрыта перфорированной обечайкой 9. Камера 1 снабжена устройством подачи охлаждающего агента, соосно подключенным к переднему торцу 7 и выполненным в виде группы распределенных по окружности дальнобойных пароводяных форсунок 10, установленных с пересечением их осей на оси камеры 1 в одной точке, лежащей между обечайкой 9 и выпускным окном 2. Вокруг выпускного окна 2 к камере 1 подключена группа дополнительных пароводяных форсунок 11, установленных с пересечением их осей на оси камеры 1 в одной точке, лежащей между точкой пересечения осей форсунок 10 и выпускным окном 2, и направленных навстречу форсункам 10.

По центру переднего торца 7 камеры 1 выполнен лаз 12 со съемной крышкой 13. Топка устанавливается в вертикальное положение с опорой на лапы 14, прикрепленные к боковой стенке 8. Розжиг топки осуществляется с помощью двух диаметрально размещенных запальников 15.

Топка работает следующим образом.

Через щель 6 подается смесь природного газа и воздуха, которая, проходя через перфорацию обечайки 9, истекает в объем камеры 1 небольшими струйками, наклоненными к оси камеры под острым углом в сторону выпускного окна 2. Воспламенившись, струйки образуют горящие факелы, которые в приосевой зоне камеры сливаются в общий факел. Из зоны слияния факелов большая часть образующихся дымовых газов аксиальным потоком устремляется к выпускному окну 2. Одновременно с подачей газовоздушной смеси в объем камеры 1 дальнобойными форсунками 10 и дополнительными форсунками 11 подается охлаждающий агент распыленная паром вода. Пароводяная смесь, подаваемая форсунками 10, попадает в зону формирования отходящего потока дымовых газов и далее движется спутно с этими газами, охлаждая их. Окончательное охлаждение дымовых газов до заданной температуры происходит при пересечении газами встречно-наклонных струек пароводяной смеси, подаваемой форсунками 11.

В настоящей топке обеспечивается поддержание благоприятных условий для стабильного горения топлива при одновременно протекающем процессе охлаждения отходящих дымовых газов, чему способствует повышенная устойчивость воспламенения в микрофакелах, а также уменьшенная вероятность попадания охлаждающего агента в начальные участки факелов вследствие направленного движения факелов под углом к оси камеры 1 в сторону выпускного окна 2, применения дальнобойных пароводяных форсунок 10 и установки этих форсунок с пересечением их осей на оси камеры 1 в одной точке, лежащей между обечайкой 9 и выпускным окном 2.

Формула изобретения

1. ТОПКА, содержащая футерованную цилиндрическую камеру сгорания с аксиальным выпускным окном на выходном торце, сообщенную через кольцевую щель в боковой стенке в зоне входного торца камеры с каналами для подачи топлива и воздуха, и устройство подачи охлаждающего агента, соосно подключенное к входному торцу камеры, отличающаяся тем, что кольцевая щель в боковой стенке выполнена с наклоном к оси камеры в сторону выпускного окна и на выходе перекрыта перфорированной обечайкой, а устройство подачи охлаждающего агента выполнено в виде группы распределенных по окружности пароводяных форсунок, установленных с пересечением их осей на оси камеры в точке, лежащей между указанной обечайкой и выпускным окном.

2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что камера сгорания снабжена группой дополнительных пароводяных форсунок, установленных вокруг выпускного окна с пересечением их осей на оси камеры в точке, лежащей между точкой пересечения осей основных форсунок и выпускным окном, и направленных навстречу основным форсункам.

РИСУНКИ

Рисунок 1