Устройство для сжигания топлива

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива комбинированного типа и может быть использовано для сжигания и полного термического обезвреживания различных газовых топлив, в том числе забалластированных газов, содержащих твердые (пылевидные) горючие примеси, совместно с природным газом или без него в камерах сгорания теплоэнергетических установок или промышленных печах. Устройство для сжигания топлива содержит воздухоподводящий короб и соосно расположенные в нем центральный канал подачи вспомогательного топлива, средний канал подачи вторичного воздуха с лопатками завихрителя, камеру смешения первичного воздуха и газа с низкой теплотой сгорания. Устройство содержит выходное сопло, а в воздухоподводящем коробе равномерно по окружности расположены тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха в камеру смешения, при этом диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла устройства. Количество тангенциальных сопел составляет не менее восьми. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива комбинированного типа и может быть использовано для сжигания и полного термического обезвреживания различных газовых топлив, в том числе забалластированных газов, содержащих твердые (пылевидные) горючие примеси, совместно с природным газом или без него в камерах сгорания теплоэнергетических установок или промышленных печах.

Известно горелочное устройство (см. авторское свидетельство СССР №729415, опубл. 25.04.80), содержащее воздухоподающий короб и расположенную в нем соосно обечайку, перфорированную не менее чем тремя круговыми рядами радиальных и наклонных к радиусу отверстий и образующую с коробом распределительный коллектор.

Недостатком данного горелочного устройства является возможность проскока пламени вследствие образования в приосевой зоне обечайки области обратных токов продуктов горения, что приводит к разогреву и разрушению корпуса. Горелочное устройство устойчиво работает только в узком диапазоне изменения расхода газа, близком к максимальному значению.

Ближайшим аналогом (прототипом) является горелочное устройство (см. авторское свидетельство СССР №584157, опубл. 15.12.72), содержащее корпус с соосно расположенными трубами, образующими каналы: центральный, средний и периферийный с лопатками завихрителя, и расположенный на выходе из каналов огнеупорный туннель. Однако указанное устройство предусматривает полное предварительное смешение забалластированного газа с воздухом. При уменьшении количества балласта в газе и увеличении его теплоты сгорания корень факела располагается в непосредственной близости от лопаток завихрителя, что приводит к их перегреву и выходу из строя.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сжигания газа как в широком диапазоне его характеристики, так и в широких пределах регулирования.

Этот технический результат достигается тем, что устройство для сжигания топлива содержит воздухоподводящий короб и соосно расположенные в нем центральный канал подачи вспомогательного топлива, средний канал подачи вторичного воздуха с лопатками завихрителя, камеру смешения первичного воздуха и газа с низкой теплотой сгорания. В воздухоподводящем коробе тангенциально установлены сопла, через которые первичный воздух поступает в камеру смешения и смешивается с предварительно закрученным потоком газа. Такое расположение сопел позволяет равномерно распределить первичный воздух в потоке газа, максимально быстро и полно сжечь топливо. Диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла горелочного устройства. Это соотношение позволяет сохранить максимальную производительность устройства и обеспечивает сгорание забалластированного газа вне горелочного устройства, без возврата дымовых газов внутрь горелочного устройства и его повреждения вследствие перегрева. Сопла расположены равномерно по окружности, при этом их количество составляет не менее восьми. Это увеличивает интенсивность крутки топливовоздушной смеси на выходе из горелочного устройства, что позволяет создать раскрытый факел, в результате чего увеличивается площадь горения, факел горения укорачивается и в результате уменьшаются размеры камеры горения.

На фиг.1 представлен продольный разрез горелочного устройства.

На фиг.2 представлен разрез по линии А-А.

Устройство для сжигания топлива содержит улиточный подвод 1 забалластированного газа, камеру смешения 2, выходное сопло 3, воздухоподводящий короб 4 с соплами 5, центральный канал 6 с отверстиями 7 на выходе для подачи вспомогательного топлива, средний канал 8 с аксиальными лопатками 9 на выходе. Сопла 5 установлены тангенциально. Сопла расположены равномерно по окружности, при этом их количество составляет не менее восьми. Диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла горелочного устройства.

Устройство работает следующим образом. Газ с низкой теплотой сгорания закрученным потоком через улиточный подвод 1 подается в камеру смешения 2, где смешивается с первичным воздухом, поступающим через тангенциальные сопла 5 из раздающего воздушного канала 4. Вторичный воздух поступает непосредственно в камеру горения по среднему каналу 8, коаксиально размещенному внутри камеры смешения и имеющему на выходе аксиальные лопатки 9. По центральному каналу 6 с отверстиями 7 на выходе подается вспомогательное топливо. Крутка газовоздушного потока на выходе из камеры смешения создается за счет тангенциального или улиточно-тангенциального подвода газа и подачи первичного воздуха через тангенциальные сопла.

При малых расходах забалластированного газа имеет место устойчивое горение без проскока пламени и перегрева горелки, так как приосевая зона обратных токов выносится за пределы горелочного устройства благодаря потоку вторичного воздуха, выходящего из среднего канала через аксиальные лопатки.

При сжигании забалластированного газа с теплотой сгорания 1300-2000 кДж/м³ первичный воздух, подаваемый через тангенциальные сопла, составляет 25-35% от теоретически необходимого для горения воздуха и равномерно перемешивается с газом уже на выходе из камеры смешения, что позволяет вести процесс горения даже при скоростях истечения 35-45 м/с.

1. Устройство для сжигания топлива, содержащее воздухоподводящий короб и соосно расположенные в нем центральный канал подачи вспомогательного топлива, средний канал подачи вторичного воздуха с лопатками завихрителя, камеру смешения первичного воздуха и газа с низкой теплотой сгорания, отличающееся тем, что содержит выходное сопло, а в воздухоподводящем коробе равномерно по окружности расположены тангенциальные сопла для подачи первичного воздуха в камеру смешения, при этом диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество тангенциальных сопел составляет не менее восьми.