Способ газификации или сжигания топлива

 

Использование: для сжигания топлива в топках котлов теплоэнергетических установок. Сущность изобретения: жидкое или газообразное топливо подают вихревым потокам в камеру смешения, где происходит дополнительный распыл перегретого пара, обеспечивающего расщепление молекул воды на атомарный водород и гидроксил, которые конвертируют кислород воздуха в активный атомарный, в результате чего наблюдается более чистое пламя, увеличивается светимость факела, практически отсутствует сажевый выброс. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива.

Известен способ газификации топлива путем его подачи аксиальными незакрученными струями и первичного воздуха, а также подачи вторичного воздуха тангенциальным закрученным потоком [1] При реализации данного способа не обеспечивается глубокой газификации топлива, т.к. зона газификации совмещена с зоной его горения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ газификации или сжигания топлива в топке котла путем подачи в камеру смешения жидкого топлива центральной струей, газообразного топлива и первичного воздуха с α > 1 коаксиальными спутными вихрями и вторичного воздуха наклоненным кольцевым потоком с получением топливовоздушной смеси [2] Однако в известном способе тепломассообмен недостаточен для глубокой газификации топлива и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Целью изобретения является интенсификация процесса газификации и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в способе газификации или сжигания топлива путем подачи в камеру смешения жидкого топлива центральной струей, газообразного топлива и первичного воздуха с α > 1 коаксиальными спутными вихрями и вторичного воздуха наклоненным кольцевым потоком с получением топливовоздушной смеси по периферии топливовоздушной смеси дополнительно подают водяной пар аксиальными параллельными или наклонными струями с регулируемым углом раскрытия, причем пар дополнительно перегревают до t>380^oC, которую регулируют изменением его расхода, а расход пара поддерживают в количестве не менее 0,3% от производительности котла.

На чертеже изображено горелочное устройство для реализации предложенного способа.

Устройство содержит камеру 1 смешения с торцевым отверстием 2 для подвода первичного воздуха, центрально размещенную топливную форсунку 3 и газовый коллектор 4. В стенке камеры 1 по ее периферии выполнена сквозная кольцевая щель 5 для подачи вторичного воздуха. Внутри камеры 1 в зоне распыла топлива расположен коллектор 6 с соплами 7 для подачи водяного пара. Сопла 7 установлены с возможностью их поворота и обеспечением изменения угла раскрытия парового факела.

К выходной амбразуре 8 камеры 1 примыкает пароперегреватель 9.

Пример реализации способа.

В камеру 1 с помощью форсунки 3 поступает топливо. Одновременно через отверстие 2 подают первичный воздух. Топливо, смешиваясь с первичным воздухом, образует топливовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха α < 1. В коллектор 6 подают пар и соплами 7 распыляют его вдоль камеры 1 по ходу распыла топлива.

Водяной пар, смешиваясь с топливовоздушной смесью, увеличивает степень турбулизации процессов горения и за счет своих каталитических свойств и тепломассообмена с топливовоздушной смесью вызывает глубокое разложение топлива с недостатком окислителя и его газификацию.

За счет каталитического действия водяного пара, дополнительно перегретого в пароперегревателе 9, снижается образование длинных цепей полициклических углеводородов (в том числе и бенз(а)пирена) и сажистых частиц: C+H₂O _→ CO+H₂ CO+H₂O _→ CO₂+H₂ Водяной пар снижает температуру факела, следовательно, и снижает возможность образования окислов азота. Через сквозную щель 5 внутрь камеры 1 подают вторичный воздух, который, образуя аэродинамическую конусообразную завесу в области выходного отверстия 10 камеры 1, создает пережим парогазифицированной смеси и интенсифицирует процесс тепломассообмена и горения паровоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха α > 1.

Таким образом, предложенный способ газификации топлива позволяет интенсифицировать процесс газификации топлива за счет каталитических свойств водяного пара и тепломассообмена в топливовоздушной паровой смеси, а также снизить вредные выбросы в атмосферу.

Кроме того, расположение паровых сопл 7 вдоль камеры 1 по ходу распыла топлива позволяет снизить температуру стенки камеры 1 и устранить попадание капель жидкого топлива на стенку камеры 1 и тем самым позволяет повысить эксплуатационную надежность котла за счет уменьшения величины потерь тепла с уходящими газами вследствие снижения температуры за котлоагрегатом.

При этом повышается эффективность горения жидкого топлива, т.к. при подаче перегретого пара на горение молекула воды расщепляется на атомарный водород и гидроксил -OH, которые конвертируют кислород воздуха в активный атомарный, в результате чего наблюдается более чистое пламя, увеличивается светимость факела, практически отсутствуют сажевые выбросы.

Указанные факторы обуславливают уменьшение углеводородных (сажевых) отложений на наружных поверхностях нагрева котлоагрегата и увеличение коэффициента теплопередачи от дымовых газов к элементам котлоагрегата.

Формула изобретения

Способ газификации или сжигания топлива в топке котлоагрегата путем подачи в камеру смешения жидкого топлива центральной струей, газообразного топлива и первичного воздуха с d > 1 коаксиальными спутными вихрями и вторичного воздуха наклоненным кольцевым потоком с получением топливовоздушной смеси, отличающийся тем, что по периферии топливовоздушной смеси дополнительно подают водяной пар аксиальными параллельными или наклонными струями с регулируемым углом раскрытия, причем пар дополнительно перегревают до t > 380^oС, которую регулируют изменением его расхода, а расход пара при этом поддерживают в количестве не менее 0,3% от производительности котлоагрегата.

РИСУНКИ

Рисунок 1