Инжекционная двухпоточная горелка для сжигания газообразного топлива

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в топочных устройствах различного назначения и обеспечивает надежность зажигания, стабильность характеристик горения и понижение концентрации оксидов азота, образующихся при сгорании. Данный технический результат достигается тем, что в инжекционной двухпоточной горелке для сжигания газового топлива, содержащей газораздающий узел с, по меньшей мере, одной трубкой для подачи топлива в центральный круглый канал, вблизи выходного среза которого на оси размещен конический стабилизатор пламени, согласно изобретению вокруг центрального канала расположены периферийные каналы, а газораздающий узел выполнен с дополнительными трубками для подачи газового топлива в периферийные каналы. При этом коэффициент избытка воздуха в центральном канале ц<1, в периферийных каналах >1,9, а итоговый коэффициент избытка воздуха по горелке 11,01. В варианте исполнения вокруг центрального канала расположены периферийные каналы, в которые поступает воздух из атмосферы под действием разрежения в топке, при этом коэффициент избытка воздуха в центральном канале ц<1, а итоговый коэффициент избытка воздуха по горелке 1>1,01. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в топочных устройствах различного назначения и обеспечивает надежность зажигания, стабильность характеристик горения и понижение концентрации оксидов азота, образующихся при сгорании.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является инжекционая однопоточная горелка для сжигания газообразного топлива, содержащая газораздающий узел с, по меньшей мере, одной трубкой для подачи топлива в центральный круглый цилиндрический канал, на выходном срезе которого размещен пластинчатый стабилизатор пламени (см., например, Стаскевич Н.Л. и др. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л., Недра, 1990, с. 509, рис. 12.7б).

Данная горелка и множество других подобных ей работают в режимах, когда коэффициент избытка воздуха при сгорании всего расхода топлива составляет 1,02. . . 1,05. Известно, что сжигание топлива при коэффициенте избытка воздуха, близком к =1,0, приводит к повышенной концентрации термических оксидов азота в продуктах сгорания, кроме того, обычно в инжекционных горелках для предотвращения проскока пламени и стабилизации факела используется решетка, называемая иногда пластинчатым стабилизатором. Наличие пластинчатого стабилизатора обусловливает еще один недостаток у подобных горелок. В связи с малыми размерами щелей между пластинами в стабилизаторе он засоряется со временем, в результате чего меняются характеристики режима горения. В летнее время решетка стабилизатора забивается пухом тополя и приводит к невозможности эксплуатации горелок в это время. Только трудоемкая очистка решеток возвращает горелки к стандартным эксплуатационным режимам.

Технический результат, достигаемый в результате использования данного изобретения, заключается в обеспечении надежного зажигания, стабильных характеристик горения и понижения концентрации оксидов азота в продуктах горения.

Этот результат достигается тем, что в инжекционной двухпоточной горелке для сжигания газообразного топлива, содержащей газораздающий узел с, по меньшей мере, одной трубкой для подачи топлива в центральный круглый цилиндрический канал, вблизи выходного среза которого на оси размещен круглый конический стабилизатор пламени, согласно изобретению, в цилиндрическом канале установлены лопатки для закрутки потока, вокруг него расположены периферийные каналы, причем газораздающий узел выполнен в виде коллектора с дополнительными трубками для подачи газового топлива, подключенными к периферийным каналам.

На фиг.1 представлена горелка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.

Горелка содержит газораздающий узел в виде коллектора 1 с, по меньшей мере, одной трубкой 2 для подачи топлива в центральный круглый цилиндрический канал 3 и дополнительными трубками 2 для подачи газового топлива в периферийные каналы 5. На выходном срезе центрального канала 3 размещен конический стабилизатор пламени 7, а в канале 3, кроме того, установлены лопатки 4 для закрутки потока.

В этой горелке реализуется способ сжигания газообразного топлива, состоящий в том, что формируются потоки с различным соотношением составляющих смеси. При этом коэффициенты избытка воздуха для этих потоков выбираются, соответственно, для одного потока в<1<1,0 и для другого потока 2>н, где в и н - соответственно верхний и нижний концентрационные пределы воспламеняемости смеси, 1 и 2 - коэффициенты избытка воздуха соответствующих потоков. В потоках вначале поджигается смесь в первом потоке, а после сгорания 30% и более этой смеси ее остаток в первом потоке и образовавшиеся продукты сгорания объединяются со вторым потоком смеси и производится дожигание объединенных потоков. Такая схема сжигания дает резкое уменьшение концентрации оксидов азота, образующихся при горении.

Характерное значение скорости потока W в центральном канале горелки превышает 5 м/с, что соответствует значению числа Рейнольдса, определенному по диаметру канала, Re>104, т.е. поток является турбулентным. Скорость горения для предварительно перемешанной смеси природного газа с воздухом в ламинарном потоке составляет Uн<0,5 м/с, а в турбулентном - максимум достигает среднеквадратичного значения скорости турбулентных пульсаций. Величина последней во всяком случае меньше 0,3W. Отсюда следует, что проскок пламени вверх по потоку от стабилизатора внутрь горелки исключается.

Расход воздуха через центральный канал может составлять примерно от 50 до 90% от всего расхода воздуха через горелку. Конкретное значение расходов топлива и воздуха через каналы определяются следующими соотношениями: X1 = (2-)/(2-1); Y1 = (1/)X1; Y2=1-Y1; X2=l-X1, где 1, 2 и - коэффициенты избытка воздуха в центральном и периферийных каналах и в целом по горелке, X1, Y1, X2, Y2 - соответственно, доли общего расхода топлива и воздуха через центральный и периферийные каналы.

Например, выберем = 1,02, 1 = 0,7, 2 = 2,0. Тогда X1=(2-1,02)/(2-0,7)=0,754, X2=0,246, Y1=0,517, Y2=0,483.

Если сжигаются природный газ и общий расход газа равен, например, Vг=0,03 нм3/с (108 нм3/ч), то общий расход воздуха составит Vв=0,039,51,02=0,291 нм3/с.

Здесь стехиометрическое объемное соотношение взято равным 9,5.

Тогда через центральный канал следует подать газа и воздуха
Vг1=0,030,754=0,0226 нм3/с,
Vв1=0,2910,517=0,15 нм3/с.

Остальные расходы топлива и воздуха направляются в периферийные каналы.

Горелка по п.2 реализует все особенности процесса, отмеченные при описании выше горелки по п.1, отличаясь тем, что в периферийные каналы не подается топливо. Весь расход топлива идет через центральный канал, в котором коэффициент избытка воздуха устанавливается ц<1, а через периферийный канал подается воздух, необходимый для дожигания продуктов неполного горения, поступающих из центрального канала, и доведения значения коэффициента избытка воздуха в среднем по горелке до г1,01. Сечение периферийного канала выбирается таким, чтобы необходимый расход дополнительного воздуха был обеспечен перепадом давления между атмосферой и топкой. Разрежение в топке обычно превышает 10 Па.


Формула изобретения

1. Инжекционная двухпоточная горелка для сжигания газообразного топлива, содержащая газораздающий узел с, по меньшей мере, одной трубкой для подачи топлива в центральный круглый канал, вблизи выходного среза которого на оси размещен круглый конический стабилизатор пламени, отличающаяся тем, что вокруг центрального канала расположены периферийные каналы, причем газораздающий узел выполнен в виде коллектора с дополнительными трубками для подачи газового топлива в периферийные каналы, при этом коэффициент избытка воздуха в центральном канале >1, в периферийных каналах >1,9, а итоговый коэффициент избытка воздуха по горелке 1,01.

2. Инжекционная двухпоточная горелка для сжигания газообразного топлива, содержащая газораздающий узел с, по меньшей мере, одной трубкой для подачи топлива в центральный круглый канал, вблизи выходного среза которого на оси размещен круглый конический стабилизатор пламени, отличающаяся тем, что вокруг центрального канала расположены периферийные каналы, в которые поступает воздух из атмосферы под действием разрежения в топке, при этом коэффициент избытка воздуха в центральном канале <1, а итоговый коэффициент избытка воздуха по горелке >1,01.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топливного газа в топках печей нефтехимических предприятий

Изобретение относится к инжекционным горелкам и может быть использовано в технологических нагревателях преимущественно взрыво- и пожароопасных объектов нефтехимических производств, а также для повышения безопасной эксплуатации газового оборудования, например в подогревателях природного газа на газораспределительных станциях, размещенных в зонах с умеренным и холодным климатом

Изобретение относится к инжекционным горелкам для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах, аппаратах и других агрегатах

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива в топках печей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к установке для сжигания газообразного топлива и, в частности, к способу подачи газа к установке, которая включает в себя горелку атмосферного типа, и к устройству, реализующему этот метод

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано преимущественно в качестве запальника при сжигании содержащих вредные вещества газообразных выбросов промышленных предприятий

Изобретение относится к металлургическому производству, а точнее к устройствам для отопления горнов агломерационных и обжиговых машин при производстве окускованного сырья, в которых в качестве топлива используются запыленные газы с низкой теплотой сгорания и низким давлением

Изобретение относится к инжекционным горелкам и может быть использовано в технологических нагревателях преимущественно взрыво- и пожароопасных объектов нефтехимических производств, а также для повышения безопасной эксплуатации газового оборудования, например в подогревателях природного газа на входе газораспределительных станций, размещенных в зонах с холодным климатом

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано для подготовки и подачи топливовоздушной смеси в зоны горения, преимущественно, камер сгорания газотурбинных и парогазовых установок, а также в промышленных печах и других топливосжигающих устройствах, что позволяет упростить конструкцию и обеспечить устойчивую работу горелки при сохранении требуемых экологических характеристик

Изобретение относится к энергетике. Двухступенчатая газовая горелка состоит из газового клапана второй ступени, соединенного с блоком управления, последний соединен с датчиком тяги, электромагнитным клапаном, датчиком рабочей температуры, который содержит микропереключатель, причем газовый клапан второй ступени соединен с основной горелкой, при этом двухступенчатая газовая горелка содержит также газовый клапан первой ступени, соединенный с блоком управления, а последний соединен с датчиком сетевого газа, датчиком предельной температуры. Изобретение позволяет обеспечить мгновенное, в течение 2-3 секунд, отключение газового клапана второй ступени, а также обеспечивает высокую надежность обеспечения потребителей теплом и горячей водой. 2 ил.

Предлагается многопламенная горелка, содержащая снабжаемые горючим газом форсунки (10-15) горелки, в частности, для термической обработки материалов, в которой по меньшей мере одна из форсунок (10-15) горелки снабжена по меньшей мере одним расположенным сбоку от системы (30) основных форсунок для создания рабочего пламени (60, 70) отверстием (40) вспомогательной форсунки для создания вспомогательного пламени (80) в направлении по меньшей мере одной соседней форсунки (10-15) горелки. Изобретение направлено на получение горелки с улучшенными свойствами прямого зажигания. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах и других тепловых агрегатах. Модуль многофакельной эжекционной горелки содержит эжекционный смеситель, совмещенный с головкой, содержащей амбразуру и сопло, на выходе амбразуры установлен рассекатель потока газа на глубину по потоку 2-3 величины щели. Амбразура смещена от оси горла смесителя на величину не менее 0,7 диаметра горла смесителя. Изобретение позволяет обеспечить устойчивость факела, исключающего проскок газа в головку и отрыв пламени, полноту выгорания газа со снижением уровня вредных примесей и потерь тепла с уходящими газами, равномерный прогрев по высоте в устройстве применения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к горелкам диффузионно-кинетическим, и может быть использовано в производстве дутьевых горелок с принудительной подачей воздуха в цилиндрическую топку котла. Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к уменьшению габаритов и расширению функциональных возможностей. Горелка диффузионно-кинетическая состоит из корпуса 1 в виде панели, на которой установлены газораспределительные трубки 2 с отверстиями 3, а над каждым отверстием 3 установлены конфузорно-диффузорные элементы 4, которые с четырех сторон ограничены направляющей рамкой 5, при этом горелка соединена с газопроводом 6 с газовым клапаном, многофункциональным регулятором 7, шаровым краном 8, корпус 1 панели соединен с напорным патрубком канального вентилятора 9 с помощью воздуховода 10, на панели корпуса 1 также установлено запальное устройство 11, при этом канальный вентилятор 9 снабжен регулирующей шайбой 12, установленной на всасывающем патрубке, а запальное устройство 11 содержит термобиметаллическую пластину 13, клапан 14 запального устройства 11, датчик пламени 15. Пневматическая схема горелки диффузионно-кинетической содержит канал управления 16 с жиклером 17, электромагнитный клапан 18 с соплом 19, причем все пневматические устройства соединены импульсными трубками 20. Электрическая схема горелки диффузионно-кинетической содержит автомат 21, электромагнитный клапан 18, вентилятор 9, рабочий термостат 22, предельный термостат 23 со своими контактами (на фиг не показаны), при этом электромагнитный клапан 18 соединен своим соплом 19 с пневматической схемой горелки диффузионно-кинетической. 4 ил.
Наверх