Горелка с регулируемым введением воздуха или газа

Изобретение относится к области энергетики. Горелка содержит проходящий по оси X канал первичного воздуха или газа, ограниченный наружной стенкой и концентрической внутренней стенкой, и каналы для радиального введения первичного воздуха или газа, канал воздуха или газа содержит обод, выполненный с возможностью поворотного перемещения и имеющий осевые выступы, образующие распределители, которые взаимодействуют с каналами для радиальной подачи первичного воздуха, расположенными на наружной периферийной части внутренней стенки, и образования двух проходов с разными углами наклона в каждом канале. Обод выполнен с возможностью поступательного перемещения. Два прохода образованы дополнительными расширяющимися профилями распределителя и каналов для радиальной подачи первичного воздуха или газа, причем сумма сечений указанных проходов постоянна в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода. Изобретение позволяет обеспечить последовательную и линейную регулировку составляющей первичного воздуха или газа. 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области горелок в любых областях и для любых видов топлива и, в частности, но не в ограничительном смысле, к горелкам для ротационных (или вращающихся) печей, таких как цементные или известковые печи.

В большинстве установок вращающихся печей основная часть воздуха для горения, именуемая обычно вторичным воздухом, поступает под очень высокой температурой (от 600 до 1200°С) и с низкой скоростью (от 4 до 10 м/с) после ее использования в качестве воздуха для охлаждения горячего материала, выпускаемого из печи.

В цементной печи данный горячий вторичный воздух составляет от 80 до 95% воздуха для горения в печи.

Дополнительный воздух, именуемый первичным воздухом, представляет собой воздух, вводимый непосредственно в горелку при более низкой температуре (температуре, близкой в большинстве случаев к температуре окружающей среды), но с высокой скоростью.

Обычно он составляет от 5 до 20% от воздуха для горения и выполняет две функции:

- Охлаждение и обеспечение механической целостности горелки печи.

- Активация горения и регулировка формы пламени. Для выполнения этих функций данный первичный воздух вводят на оконечной части горелки под высоким давлением (от 100 до 500 мбар) и с высокой скоростью (от 80 до 350 м/с) с целью:

- вдувания горячего вторичного воздуха в сердцевину пламени и обеспечения его быстрого смешивания с топливом горелки, тем самым активируя горение;

- регулировки формы пламени, например, ширины и длины пламени, и адаптации к конкретным условиям печи посредством осевой и радиальной составляющих данного воздуха.

Горелки ротационных печей характеризуются обычно своим импульсом первичного воздуха, представляющим собой усилие, генерируемое расширением первичного воздуха в печи (массовый расход первичного воздуха умножить на скорость расширения первичного воздуха), деленное на тепловую мощность горелки.

Первичный воздух с высоким давлением и низкой температурой влияет на энергетический баланс данного способа вследствие потребления электричества, необходимого для приложения к нему давления, а также вследствие внесения в процесс холодного воздуха.

Чтобы минимизировать данный импульс и оптимизировать его использование, важно обеспечить максимальную скорость расширения данного первичного воздуха для обеспечения поглощения вторичного воздуха. Поэтому рекомендуется следующее:

- выполнять расширение данного первичного воздуха на самом краю концевого элемента с целью получения полного преимущества от скорости расширения;

- исключить воздействие компонентов для регулировки или потери давления на давление перед оконечной частью горелки, чтобы обеспечить установление максимальной скорости расширения на оконечной части.

Введение первичного воздуха на оконечных частях горелок ротационной печи выполняют обычно по меньшей мере через два выпускных отверстия первичного воздуха, из которых по меньшей мере одно является осевым и остальные радиальными (или угловыми). В данном случае регулировка соотношения между расходом и/или давлением осевой и радиальной подачи воздуха позволяет корректировать совокупную радиальную составляющую первичного воздуха и приводит к изменению формы пламени.

Таким образом, эти горелки обычно оснащены устройствами для регулировки давления осевой и/или радиальной составляющих воздуха, что снижает давление и соответственно скорость расширения этих составляющих воздуха на оконечной части горелки. При этом они ослабляют импульс горелки, который пропорционален скорости расширения. Чтобы компенсировать снижение давления вследствие регулировки и поддержать импульс горелки, обеспечивающий получение эквивалентной технологической операции или равнозначного результата горения, необходимо поэтому повышать расход или давление первичного воздуха. Для многих из этих горелок порошкообразное топливо (уголь, нефтяной кокс и др., являющиеся топливом, преимущественно используемым в ротационной печи) вводят в виде прослойки между первичным воздухом, подаваемым по оси снаружи, и внутренним воздухом, проходящим радиально. В результате, при таком импульсе первичного воздуха данный радиальный выпуск не в полной мере способствует поглощению вторичного воздуха внутрь пламени. Поэтому для достижения эквивалентного результата требуется импульс первичного воздуха повышенной мощности.

Кроме того, размещение подаваемого радиально воздуха внутри контура подачи порошкообразного топлива повышает риск выброса топлива из пламени, а это может привести к неблагоприятным условиям эксплуатации (снижению качества зажигания продукта, сбоям в рабочем процессе, снижению долговечности облицовочной кирпичной кладки печи и др.) и усилить выделение NOx, поскольку концентрация топлива в центре пламени слишком низка, что препятствует явлению повторного горения, снижающему выделение NOx.

При введениях первичного воздуха на оконечных частях горелок ротационной печи возможно также наличие одного отверстия выпуска первичного воздуха с регулируемой радиальной составляющей. В этом случае:

- или радиальную составляющую получают путем смешивания воздуха, поступающего по оси/радиально вверх по потоку, и обнаруживают такой же набор проблем, как в случае горелок с двумя отверстиями выпуска первичного воздуха, а именно - потерю кпд, связанную с использованием регулировочного элемента, создающего потери давления и вызывающего падение скорости расширения первичного воздуха,

- или радиальную составляющую получают путем ориентации выпускных сечений горелки. Данную ориентацию следует выполнять без падения определенного давления, чтобы горелка обладала преимуществом в виде оптимальной скорости расширения первичного воздуха на концевом элементе и, соответственно, максимально возможного коэффициента полезного использования энергии.

В горелках с одним отверстием для выпуска первичного воздуха с регулируемой радиальной составляющей контроль над диаметром пламени более затруднителен. Это происходит потому, что в то время как отверстие для выпуска осевой подачи в горелках, имеющих два или более выпускных отверстий, расположено обычно на боковой части горелки с целью управления и стабилизации расходимости потока и обеспечения более эффективной и точной регулировки диаметра пламени, в горелках с одним выпускным отверстием данное преимущество отсутствует, что затрудняет регулировку диаметра. Избыточный диаметр пламени может серьезно нарушить условия реализации технологического процесса (неблагоприятно влиять на основные свойства зажигаемого материала и/или на условия эксплуатации) и/или сокращать долговечность огнеупорной футеровки печи.

Для горелок, используемых в областях, отличных от областей использования ротационных печей, часть воздуха для горения также может быть приведена во вращение для создания завихрения и способствования лучшему перемешиванию между собой воздуха и топлива. Настоящее изобретение относится в равной мере к таким горелкам независимо от того, именуется ли воздух первичным воздухом, воздухом для горения, радиальным или вращающимся воздухом или воздухом ступенчатого использования.

В оставшейся части настоящего описания данная часть воздуха для горения именуется первичным воздухом.

Во многих горелках, включая горелки ротационной печи, соотносимый с воздухом набор проблем относится также к газообразному топливу - такому, как природный газ, газ промышленных процессов (от нефтеперерабатывающих, сталелитейных предприятий и др.), для которого важно регулировать как радиальный угол выпуска, так и скорость.

Целью настоящего изобретения является предложение горелки, обеспечивающей последовательную и линейную регулировку радиальной составляющей первичного воздуха или газа и позволяющей исключить регулировку за счет снижения давления (и соответственно скорости расширения) радиальной или осевой составляющей и благодаря этому обеспечивающей возможность поддержания максимального импульса первичного воздуха или газа.

Соответствующая изобретению горелка содержит проходящий по оси X канал первичного воздуха или газа, ограниченный наружной стенкой и концентрической внутренней стенкой, и каналы для радиального введения первичного воздуха, отличающаяся тем, что канал первичного воздуха или газа содержит обод, выполненный с возможностью совершения поворотного движения и имеющий осевые выступы, образующие распределители, которые взаимодействуют с каналами для радиальной подачи первичного воздуха или газа, расположенными на оконечной части горелки на наружной периферийной части внутренней стенки, и образования двух проходов с разными углами наклона в каждом канале. Поворот обода обеспечивает возможность распределения сечения каналов для радиальной подачи первичного воздуха между двумя сериями чередующихся проходов.

Преимущественно, обод совершает также поступательное перемещение. Поступательное перемещение обода обеспечивает возможность изменения проходного сечения каналов для радиальной подачи первичного воздуха или газа. По существу, проходное сечение представляет собой сумму сечений трубок, подачи канал первичного воздуха или газа, и имеет меньший размер относительно выпускного сечения; соответственно, проходное сечение является регулируемым.

Первая серия проходов имеет малый угол введения для радиальной подачи первичного воздуха (обычно в пределах между -10 и +30°), в то время как другие серии имеют больший угол введения для радиальной подачи первичного воздуха по сравнению с предыдущими сериями (обычно в пределах между +10 и +60°).

Результирующий угол введения для радиальной подачи первичного воздуха или газа определяется комбинацией струй воздуха, выпускаемых двумя сериями чередующихся проходов, один из которых под малым углом и другие под большим углом.

Регулировка угла поворота обода относительно оси X обеспечивает возможность изменения распределения сечения и соответственно расхода первичного воздуха или газа между указанными двумя сериями проходов канала и тем самым регулировать угол введения для радиальной подачи воздуха.

Данное распределение сечения между двумя сериями проходов канала осуществляется при постоянном суммарном сечении, благодаря чему существенно упрощается регулировка горелки.

Кроме того, регулировка осуществляется непосредственно на оконечной части горелки, на уровне выпуска первичного воздуха или газа вовнутрь печи, и вследствие такого выполнения регулировки на оконечной части доводится до максимума скорость выпуска воздуха или газа и соответственно импульс.

Исключается также приведение во вращение напрямую контактирующих с наружной частью горелки подвижных компонентов, на которые воздействуют очень высокие тепловые нагрузки. Тем самым минимизируется риск повреждения этих компонентов.

Преимущественно, два прохода образованы дополнительными расширяющимися профилями распределителя и каналов для радиальной подачи первичного воздуха, и сумма сечений указанных участков постоянна в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода (3). Распределители и каналы для радиальной подачи первичного воздуха или газа имеют дополнительные расширяющиеся профили, образующие проходы постоянного сечения. Таким образом, регулировка обеспечивается путем изменения угла выпуска радиальной подачи при постоянном выпускном сечении, благодаря чему существенно упрощается регулировка горелки.

Преимущественно, распределители и каналы для радиальной подачи первичного воздуха или газа содержат стенки с параллельными краями.

Преимущественно, распределители и каналы для радиальной подачи первичного воздуха имеют криволинейные края. Данная форма позволяет ограничивать потери давления.

Преимущественно, подвижный обод содержит по меньшей мере одну наклонную канавку и поворачивается под действием совершающего поступательное движение кольцевого элемента, с которым соединена гайкой, перемещающейся по направляющей в указанной канавке. Таким образом, поступательное движение кольцевого элемента обеспечивает вращение обода.

Согласно конкретному варианту реализации подвижный кольцевой элемент приводится в действие силовым цилиндром. Силовой цилиндр может быть гидравлическим или механическим или пневматическим.

Преимущественно, каналы для радиальной подачи первичного воздуха и распределители имеют скосы на верхнем конце. Эти скосы находятся в тангенциальной плоскости, или в плоскости, проходящей вертикально по отношению к потоку воздуха и позволяющей воздуху поступать в проходы и постепенно ускоряться, обеспечивая при этом ограниченную потерю давления.

Преимущественно, горелка содержит также каналы для осевой подачи первичного воздуха.

Согласно конкретному варианту реализации, канал для радиальной подачи первичного воздуха расположен между каналами топлива и каналом для осевой подачи первичного воздуха.

Преимущественно, каналы для осевой подачи первичного воздуха и каналы для радиальной подачи первичного воздуха питаются от одного и того же источника. Это очень предпочтительно, особенно в случае горелок, содержащих два выпускных отверстия для первичного воздуха (одно для радиальной подачи и второе для осевой подачи), которые расположены снаружи топливных контуров, поскольку это позволяет уменьшить вес горелки и обеспечивает возможность ограничить потери давления во впускных контурах для получения горелки с простыми органами регулировки. При этом возможна регулировка вращения обода для наращивания радиальной составляющей и воздействия на диаметр пламени и регулировка давления воздуха в верхней части горелки с целью корректировки импульса. Это позволяет ограничивать максимальный поворот при установленном постоянном соотношении между наружным контуром для осевой подачи и внутренним контуром с регулируемой радиальной составляющей и ограничивать максимальный диаметр пламени и тем самым защищать огнеупорную футеровку печей от ошибок в работе и/или дефектной регулировки.

Преимущественно, количество каналов для радиальной подачи первичного воздуха или газа является кратным количеству каналов для осевой подачи или групп каналов для осевой подачи.

Преимущественно, каналы для радиальной подачи первичного воздуха или газа и каналы для осевой подачи расположены на одних и тех же участках. Ряд выпускных отверстий контура радиальной подачи воздуха или контура с тангенциальной составляющей могут быть объединены в пары с рядом отверстий (или групп отверстий) контура для осевой подачи воздуха таким способом, при котором импульс первичного воздуха двух контуров оптимальным образом способствует поглощению вторичного воздуха. В этом контексте значимым является угловое расположение отверстий для осевой и радиальной подачи воздуха, и преимущественным является компоновка с расположением отверстий (или групп отверстий) для осевой и радиальной подачи на одном и том же участке, а именно - с расположением каналов для радиальной подачи воздуха по радиусу непосредственно под каналами осевого введения воздуха.

Преимущественно, наклон и длина канавки пропорциональны углу поворота обода. Канавка может иметь длину от 50 до 300 мм и малый угол наклона от 1 до 15° относительно оси X. Сочетание длинной канавки и малого угла наклона обеспечивает возможность регулировки с высокой точностью.

Согласно конкретному варианту реализации, канал имеет выпускное сечение, причем данное выпускное сечение изменяется в зависимости от смещения одной стенки относительно другой, причем внутренняя радиальная лицевая поверхность распределителей и наружная радиальная лицевая поверхность вырезов образуют угол α с осью X, а внутренняя радиальная поверхность наружного кольца образует угол β с осью X. В определенных вариантах применения и преимущественно в контуре радиальной подачи первичного воздуха или газа возможна регулировка выпускного сечения с целью поддержания максимального давления и соответственно максимальной скорости введения первичного воздуха или газа на оконечной части горелки. Данное изменение сечения обеспечивается относительным смещением по длине оси X внутренней и наружной трубок контура и профилем наклона по длине оси X распределителей, установленных на подвижном ободе, и вырезов для радиальной подачи первичного воздуха или газа, расположенных на наружной боковой части внутренней трубки контура.

Согласно конкретному варианту реализации, канал для радиальной подачи первичного воздуха или газа расположен снаружи контуров подачи топлива (порошкообразного твердого, жидкого или газообразного). При этом ограничивается также любой риск выброса жидкого или твердого топлива за границы пламени при нарастании радиальной составляющей воздуха или газа. Кроме того, данная компоновка обеспечивает возможность сокращения выделения NOx за счет эффекта ступенчатого сжигания путем концентрации топлива в центре пламени.

Согласно еще более предпочтительному варианту компоновки для управления диаметром пламени, канал для радиальной подачи первичного воздуха расположен между каналом для осевой подачи воздуха и центром горелки, содержащим каналы подачи топлива (порошкообразного твердого, жидкого или газообразного) и, при необходимости, стабилизатор пламени.

Преимущественно, распределители и каналы для радиальной подачи первичного воздуха имеют расширяющиеся профили, образующие два прохода, и сумма их сечений является переменной в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода. В определенных вариантах применения требуется возможность регулировки контура радиальной подачи первичного воздуха или газа, выпускного сечения для поддержания максимального давления и соответственно максимальной скорости введения первичного воздуха или газа на оконечной части горелки. Данное изменение сечения обеспечивается путем относительного смещения по длине оси X подвижного обода и вырезов для радиальной подачи первичного воздуха или газа, расположенных на наружной боковой части внутренней трубки контура.

Другие преимущества могут стать еще более понятными специалистам в данной области после ознакомления с содержащимися ниже примерами, иллюстрируемыми сопроводительными чертежами, приведенными в качестве примера.

- Фиг. 1 представляет собой изображение в поперечном сечении контура подачи газа или воздуха горелки согласно изобретению.

- Фиг. 2 представляет собой вид спереди горелки согласно конкретному варианту реализации.

- Фиг. 3-5 иллюстрируют различные положения распределителя с изогнутыми краями в канале для радиальной подачи первичного воздуха.

- Фиг. 6а и 6b представляют собой схематичные виды распределителя в двух крайних положениях.

- Фиг. 7 представляет собой изображение обода.

- Фиг. 8 представляет собой изображение основного канала.

- Фиг. 9-12 представляют собой виды спереди различных компоновок контуров подачи топлива и первичного воздуха в горелке.

- Фиг. 12 и 13 представляют собой вид в поперечном сечении горелки в конкретном варианте реализации, в котором поперечное сечение контура подачи газа или воздуха является регулируемым. Фиг. 12 иллюстрирует положение с максимальным сечением, а фиг. 13-положение с минимальным сечением.

- Фиг. 14 и 15 представляют собой вид в поперечном сечении горелки в конкретном варианте реализации, в котором сечение контура подачи газа или воздуха является регулируемым посредством осевого перемещения распределителей. Фиг. 14 иллюстрирует положение с максимальным сечением, а фиг. 15 - положение с минимальным сечением.

- Фиг. 16а и 16b иллюстрируют различные положения распределителей с изогнутыми краями в канале для радиальной подачи первичного воздуха.

- Фиг. 17 и 18 представляют собой вид в поперечном сечении горелки в конкретном варианте реализации, в котором сечение контура подачи газа или воздуха является регулируемым.

В оставшейся части описания термин "нижняя часть" ("вниз, внизу") используется для компонентов, расположенных на стороне поступления первичного воздуха, а термин "верхняя часть" ("верх") используется для компонентов, расположенных на стороне выпуска первичного воздуха.

Горелка 1 содержит по меньшей мере один канал 22 газа или первичного воздуха, находящийся между наружной стенкой 52 и внутренней стенкой 23, которая проходит по оси X, и состоящий из концентрических трубок цилиндрической формы, окружающих центр горелки 10, в котором могут быть смонтированы несколько других каналов 100, 101 топлива или первичного воздуха или стабилизатор 8.

Конец данного канала на стороне печи закрыт внутренним концевым кольцом 2 и наружным концевым кольцом 5, которые в зависимости от варианта реализации могут быть выполнены в виде двух различных компонентов для упрощения механической обработки или в виде одного и того же компонента.

Канал первичного воздуха или газа содержит обод 3, который охвачен по окружности кольцевым элементом 4. Конец указанного канала в нижней части опоясан кольцом 5. Как можно видеть на фиг. 1, 2 и 8, внутреннее кольцо 2, соединенное с внутренней трубкой стенки 23, содержит на своей боковой поверхности вырезы 20, имеющие две грани 200 и 201, расширяющиеся конусом одна от другой (т.е., имеющие V-образную форму), которые закрыты на своем внешнем конце кольцом 5, образуя тем самым каналы 21 для радиальной подачи первичного воздуха.

В показанном преимущественном варианте реализации наружное кольцо 5 содержит каналы 50 для осевой составляющей первичного воздуха.

Обод 3 (см. фиг. 1, 2 и 7) содержит выступы 30 расширяющейся конусом формы, или V-образной формы, которые расположены в вырезах 20 и образуют распределители 30 воздуха. Каждый выступ 30 содержит две грани 300 и 301, которые сходятся внизу и параллельны соответственно граням 200 и 201 выреза 20. Таким образом, кончик V-образной формы направлен вниз.

Обод 3 поворачивается вокруг оси X в основном канале между двумя крайними положениями, в которых распределитель 30 упирается в грань 200 выреза 20 или в грань 201 указанного выреза 20. Обод 3 содержит по меньшей мере одну канавку 31, расположенную с наклоном по отношению к оси X.

В конкретном показанном варианте реализации кольцевой элемент 4 перемещается по направляющей из верхней части в нижнюю часть вдоль стенки 23 по оси X. Кольцевой элемент 4 содержит штифт, гайку или шпонку 4, перемещающуюся по направляющей в канавке 31. Кольцевой элемент 4 прикреплен по меньшей мере к одному управляющему рычагу или стержню 43, соединенному с поршнем (не показан) так, чтобы принудить кольцевой элемент 4 к перемещению по направляющей из верхней части в нижнюю часть и в обратном направлении.

Далее описывается функционирование горелки 1, иллюстрируемое фиг. 3-5, 6а и 6b.

Каждый распределитель 30 воздуха обеспечивает разделение потока первичного воздуха или газа, поступающего по каналу 21 для радиальной подачи первичного воздуха или газа, и придание ему радиальной угловой составляющей посредством разделения его в два прохода 210 и 211 под разными углами. Два указанных прохода 210 и 211 генерируют две струи, которые объединяются в единую струю на выпуске, и средний угол этой струи практически пропорционален углу выпуска каждого V-образного профиля, взвешенному по расходу каждой струи. При повороте обода 3 распределение сечения между двумя проходами 210 и 211 изменяется, причем суммарное сечение проходов 210 и 211 является постоянным во всей области регулировки, как и соответственно расход в каждой из ветвей V-образного профиля, чтобы обеспечить изменение выпускного угла потока 6 воздуха без снижения скорости его выпуска при поддержании постоянного расхода.

Таким образом, можно корректировать радиальную составляющую воздуха или газа путем регулировки выпускного угла струи при одном и том же давлении для одного и того же расхода и для одного и того же сечения в участке до выпускного отверстия, доводя тем самым импульс струи до максимума.

В варианте реализации, показанном на фиг. 3-5, проходы 210 и 211 являются изогнутыми, чтобы снизить падение давления в каналах благодаря постепенному способу, при котором наращивается скорость в соответствии с радиальной составляющей, и придать струе повышенную аэродинамическую стабильность. В частности, изогнутая форма придает струе на внутренней поверхности изгиба скорость расширения, которая несколько ниже скорости на наружной поверхности изгиба. Это обеспечивает ослабление завихрения при перемешивании двух струй под разными углами, и, как следствие, получение более стабильного результирующего потока и более оптимальной средней скорости струи.

На фиг. 3 распределитель 30 расположен по существу посередине, и количество воздуха, проходящего по двум проходам, по существу одинаково. На фиг. 4 распределитель 30 прижат к стенке 200, и основная часть воздуха движется по проходу 210 с увеличенным углом наклона, вследствие чего воздушный поток 6 имеет более крутой наклон. Напротив, на фиг. 5 распределитель 30 прижат к стенке 201, и основная часть воздуха движется по проходу 211 с уменьшенным углом наклона, вследствие чего воздушный поток 6 имеет менее крутой наклон.

На фиг. 3-5 показаны скосы 303, 203 на впуске распределителя 30 воздуха и на впуске проходов 210 и 211 в тангенциальной плоскости или в вертикальной плоскости.

В изображении на фиг. 2 горелка содержит бетонный защитный элемент 7 на наружной поверхности, наружное кольцо 5 с каналами 50 для осевой подачи, внутреннее кольцо 2 с каналами 21 для радиальной подачи первичного воздуха, и центральную часть горелки 10, ограниченную снаружи стенкой 23, содержащей канал 100 для порошкообразного и/или газообразного топлива, другие каналы 101 для топлива и центральный стабилизатор 8.

Горелка данного типа может быть использована как при наличии в ней одиночного выпускного отверстия для газа или первичного воздуха только с каналами 21 для радиальной подачи первичного воздуха, так и множества выпускных отверстий с каналами 21 и 50 для газа или первичного воздуха.

В случае множества выпускных отверстий для первичного воздуха в каналы 21 и 50 возможна подача первичного воздуха из одного и того же одиночного контура 22 подачи первичного воздуха или по раздельным контурам подачи первичного воздуха, являющимся обычно концентрическими или квазиконцентрическими по отношению к оси X.

Фиг. 9-11 иллюстрируют различные компоновки контуров для радиальной подачи первичного воздуха или газа согласно изобретению и кольцевого контура или кольцевых контуров подачи топлива (порошкообразного, газообразного).

Фиг. 9 иллюстрирует компоновку, начиная от центра горелки, с расположенным в центре стабилизатором 8, контуром 101 подачи топлива в стабилизаторе, контуром 100 подачи порошкообразного топлива, контуром радиальной подачи первичного воздуха или газа с каналами 21, контуром осевой подачи с каналами 50.

Фиг. 10 иллюстрирует компоновку, начиная от центра горелки, с расположенным в центре стабилизатором 8, контуром 101 подачи топлива в стабилизаторе, контуром радиальной подачи первичного воздуха или газа с каналами 21, контуром 100 порошкообразного топлива, контуром осевой подачи с каналами 50.

Фиг. 11 иллюстрирует компоновку, начиная от центра горелки, с расположенным в центре стабилизатором 8, контуром 101 подачи топлива в стабилизаторе, контуром 100 порошкообразного топлива, контуром радиальной подачи первичного воздуха или газа с каналами 21 без контура осевой подачи.

Здесь не представлены другие возможные компоновки - как, например, с контуром подачи порошкообразного топлива с наружной стороны.

В определенных вариантах применения и предпочтительно, как изображено на фиг. 12 и 13, в контуре 22 радиальной подачи первичного воздуха или газа минимальное сечение для радиальной составляющей в плоскости 216 может быть отрегулировано на оконечной части горелки для поддержания максимального давления и соответственно максимальной скорости введения газа или первичного воздуха на оконечной части горелки. Данное изменение сечения получают путем смещения по длине оси X одной из стенок 23 или 52 относительно другой стенки, от угла наклона α внутренней радиальной грани 315 распределителей 30 и наружной радиальной грани 215 вырезов 20 для первичного воздуха или газа по отношению к оси X, а также от угла отклонения β на внутренней радиальной грани 51 наружного кольца 5. Предпочтительно, внутренняя стенка 23 является подвижной, а наружная стенка 52 зафиксирована.

На фиг. 16а и 16b обод 3 совершает также поступательное движение вдоль оси X в основном канале между двумя крайними положениями, в которых грань 310 распределителя 30 упирается в грань 220 для получения минимального проходного сечения. Возможно также обратное перемещение распределителя 30 для увеличения проходного сечения. Поступательное движение обода 3 или даже его поворот можно обеспечить с помощью двух независимых относительных перемещений. Регулировку сечения можно также очень успешно осуществлять посредством поступательного и/или поворотного перемещения обода.

В вариантах применения, иллюстрируемых фиг. 14 и 15, в контуре 22 радиальной подачи первичного воздуха или газа возможна регулировка сечения для радиальной составляющей на оконечной части горелки 1 для поддержания максимального давления и соответственно максимальной скорости введения газа или первичного воздуха на оконечной части горелки. Данное изменение сечения выполняют путем поступательного движения вдоль оси X обода 30, соединенного с управляющим стержнем 43. В положении отвода назад, показанном на фиг. 14, 16а и 17, сечение каналов 210, 211 является максимальным, в то время как в положении проталкивания вперед, показанном на фиг. 15, 16b и 18, сечение каналов 210, 211 является минимальным.

Из фиг. 17 и 18 видно, что поступательные перемещения обода 30 происходят вдоль оси X и регулируются посредством управляющего вала или управляющего стержня 43, в то время как поворотное перемещение обода 30 обеспечивается посредством поступательного перемещения управляющего вала или управляющего стержня 43.

Оптимальным вариантом компоновки для вдувания вторичного воздуха внутрь пламени является монтаж контура подачи первичного воздуха снаружи контуров подачи топлива и, в частности, контура подачи порошкового топлива. Такая компоновка ограничивает выбросы твердого топлива с наружной стороны пламени и снижает выделение окислов азота.

В случае горелки с множеством воздуховыпускных отверстий наличие данного устройства непосредственно на наружной стороне контура подачи топлива, в частности, контура подачи порошкообразного топлива (угля, нефтяного кокса и др.), как показано на фиг. 2, и обычно между контуром подачи порошкообразного топлива и контуром осевой подачи позволяет приводить горелку в состояние поворота для активации ее горения, но также позволяет пользоваться преимуществом от расположения выпускных отверстий контура подачи первичного воздуха с тангенциальной составляющей вблизи от вторичного воздуха так, что импульс данного контура может быть задействован в эффективном использовании для поглощения вторичного воздуха внутри пламени.

В конфигурации, показанной на фиг. 10, количество каналов 21 является кратным количеству каналов 50 для осевой подачи или групп каналов 50 для осевой подачи для повышения степени поглощения вторичного воздуха.

Оптимальным является вариант, когда количество каналов 21 равно количеству каналов 50 для осевой подачи или групп каналов 50 для осевой подачи и при этом каналы 21 расположены на тех же участках, что и каналы 50 или группы каналов 50.

1. Горелка (1), содержащая проходящий по оси X канал (22) первичного воздуха или газа, ограниченный наружной стенкой (52) и концентрической внутренней стенкой (23), и каналы (21) для радиального введения первичного воздуха или газа,

отличающаяся тем, что

канал (22) воздуха или газа содержит обод (3), выполненный с возможностью поворотного перемещения и имеющий осевые выступы, образующие распределители (30), которые взаимодействуют с каналами (21) для радиальной подачи первичного воздуха, расположенными на наружной периферийной части внутренней стенки, и образуют два прохода (210, 211) с разными углами наклона в каждом канале (21).

2. Горелка (1) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что

обод (3) выполнен с возможностью поступательного перемещения.

3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что

два прохода (210, 211) образованы дополнительными расширяющимися профилями распределителя (30) и каналов (21) для радиальной подачи первичного воздуха или газа,

причем сумма сечений указанных проходов постоянна в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода (3).

4. Горелка (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что

распределители (30) и каналы (21) для радиальной подачи первичного воздуха или газа содержат стенки (200, 300; 201, 301) с параллельными краями.

5. Горелка (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что

распределители (30) и каналы (21) для радиальной подачи первичного воздуха или газа имеют криволинейные края.

6. Горелка (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что каналы (21) для радиальной подачи первичного воздуха и распределители (30) содержат скосы на верхнем конце.

7. Горелка (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что она содержит каналы (50) для осевой подачи первичного воздуха.

8. Горелка (1) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что

канал (21) для радиальной подачи первичного воздуха расположен между каналами подачи топлива и каналом для осевой подачи первичного воздуха.

9. Горелка (1) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что

каналы (50, 21) для осевой и радиальной подачи первичного воздуха запитаны от одного и того же источника (22).

10. Горелка (1) по п. 7, отличающаяся тем, что

количество каналов (21) для радиальной подачи первичного воздуха или газа является кратным количеству каналов для осевой подачи или группы каналов (50) для осевой подачи.

11. Горелка (1) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что

каналы для радиальной подачи первичного воздуха или газа и осевой подачи воздуха (21, 50) расположены на одних и тех же участках.

12. Горелка по одному из п.п. 5 и 6, отличающаяся тем, что

угол наклона и длина канавки (31) пропорциональны повороту обода (3).

13. Горелка (1) по п. 3, отличающаяся тем, что

канал (21) имеет выпускное сечение (216), которое изменяется в зависимости от перемещения одной стенки (52, 23) относительно другой стенки (23, 52), причем

внутренняя радиальная грань (315) распределителей (30) и наружная радиальная грань (215) вырезов (20) образуют угол α с осью X, a

внутренняя радиальная грань (51) наружного кольца (5) образует угол β с осью X.

14. Горелка (1) по п. 2, отличающаяся тем, что

распределители (30) и каналы (21) для радиальной подачи первичного воздуха имеют расширяющийся дополнительный профиль, образующий два прохода (210, 211), и сумма их сечений изменяется в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода (3).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для непрерывного пламенного сжигания подготовленных топливовоздушных смесей газообразного углеводородного топлива в камерах сгорания газотурбинных установок.

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, преимущественно технологических сточных вод - промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях.

Изобретение относится к области энергетики. Газовая горелка для сжигания топливного газа содержит по меньшей мере одну газовую трубу (2) для подачи топливного газа в печь-котел, первый цилиндр (19), окружающий указанную по меньшей мере одну газовую трубу (2) и ограничивающий проточный канал (3) для первичного воздуха вокруг указанной по меньшей мере одной газовой трубы (2) для подачи первичного воздуха в печь-котел, причем первый цилиндр (19) оканчивается у выпускного отверстия (21) проточного канала (3) для первичного воздуха, второй цилиндр (20), который коаксиально окружает первый цилиндр (19) и вместе с первым цилиндром (19) образует кольцевой проточный канал (4) для вторичного воздуха для подачи вторичного воздуха в печь-котел, причем второй цилиндр (20) оканчивается у выпускного отверстия (22) проточного канала (4) для вторичного воздуха, и третий цилиндр (23), который коаксиально окружает второй цилиндр (20) и вместе со вторым цилиндром (20) образует кольцевой проточный канал (9) для третичного воздуха для подачи третичного воздуха в печь-котел, причем третий цилиндр (23) оканчивается у выпускного отверстия (24) проточного канала (9) для третичного воздуха.

Изобретение относится к области энергетики. Трехвихревая вакуумная горелка-реактор (100) для смешанных топлив содержит впускной коллектор (150), включающий вакуумную камеру, впуск сопла для сжатого воздуха в вакуумную камеру, сопло для сжатого воздуха, входящее в вакуумную камеру через впуск сопла для сжатого воздуха, и эжекторный выпуск, причем впускной коллектор (150) выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в первичную камеру (110) сгорания; первичную камеру (110) сгорания, имеющую цилиндрическую наружную часть и коническую внутреннюю часть, причем коническая внутренняя часть имеет первый конец с меньшим диаметром и второй конец с большим диаметром, при этом первый конец конической внутренней части соединен с впускным коллектором (150), причем коническая внутренняя часть дополнительно включает первую группу направляющих лопаток; редукционное сопло (120), соединенное со вторым концом конической внутренней части первичной камеры (110) сгорания, причем редукционное сопло (120) имеет первую часть в виде усеченного конуса с большим диаметром, соединенную с первичной камерой (110) сгорания, и цилиндрическую вторую часть, которая продолжается от меньшего диаметра первой части в виде усеченного конуса; инжекторы (140), перпендикулярные первой части в виде усеченного конуса редукционного сопла (120) и выполненные с возможностью инжектирования жидкого топлива в первичную камеру (110) сгорания; и цилиндрическую вторичную камеру (130) сгорания, имеющую вторую группу направляющих лопаток, выполненных с возможностью направления воздуха во вторичную камеру (130) сгорания, при этом меньший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее первом конце, больший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее втором конце и первая группа направляющих лопаток образуют три вихря топлива для поддержания вращения топлива к наружной части горелки-реактора (100) и замедления перемещения топлив для обеспечения полного сгорания.

Горелка // 2624421
Изобретение относится к энергетике. Горелка газовой турбины проходит вдоль оси (X) и содержит в осевом порядке: секцию (SW) завихрения, смесительную секцию (МХ), выходную секцию (ОТ), основную зону (CZ) горения.

Изобретение относится к энергетике. Топливная форсунка 2 для двух видов топлива с внутренней трубой 5 с радиально ориентированными выходными отверстиями для первого вида топлива и с окружающей внутреннюю трубу внешней трубой 6 с ориентированными по оси выходными отверстиями 10 для второго вида топлива.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Комбинированная горелка содержит, как минимум, полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи газовых сбросов, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи жидкостных сбросов с пневматической форсункой, установленной в выходной части корпуса, несколько трубок, установленных снаружи корпуса с одинаковым угловым шагом и соединенных с внутренней полостью корпуса, при этом на концах трубок установлены форсунки, в варианте исполнения в выходной части трубок расположены патрубки.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного и раздельного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания газовых и жидкостных сбросов.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного и раздельного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания газовых и жидкостных сбросов.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания газовых и жидкостных сбросов.

Изобретение относится к области энергетики. Установка для сжигания содержит горелку (1) и соединенное с горелкой (1) по текучей среде топочное пространство (2), боковой канал (28) и подводящий канал (11), имеющий место (12) соединения для бокового канала (28), по меньшей мере один впуск (27) и выпуск, причем указанный по меньшей мере один впуск (27) подводящего канала (11) выполнен с возможностью втекания текучей среды в подводящий канал (11), причем указанный выпуск подводящего канала (11) выполнен с возможностью вытекания текучей среды из подводящего канала (11) в горелку (1) указанной установки для сжигания, причем боковой канал (28) содержит датчик (13) массового потока, впуск, выпуск и по меньшей мере один элемент (14) сопротивления потоку, причем впуск бокового канала (28) соединен с местом (12) соединения подводящего канала (11) таким образом, что боковой канал (28) и подводящий канал (11) соединены по текучей среде, причем датчик (13) массового потока выполнен с возможностью определения сигнала, соответствующего массовому потоку (15) текучей среды через боковой канал (28), причем указанный по меньшей мере один элемент (14) сопротивления потоку делит боковой канал на первый участок, обращенный к датчику (13) массового потока, и второй участок, обращенный от датчика (13) массового потока, и имеет площадь сквозного прохода для пропускания текучей среды между этими первым и вторым участками, причем эта установка для сжигания имеет внешнюю область, расположенную вне бокового канала (28) и подводящего канала (11), и горелки (1), и топочного пространства (2), датчик (13) массового потока выступает в боковой канал (28), и выпуск бокового канала (28) выполнен с возможностью вытекания текучей среды из бокового канала (28) прямо в топочное пространство (2) или прямо в указанную внешнюю область.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка с мигрирующим нагревом содержит по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит: распределительное сопло для потока топлива; и кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока первого окислителя; по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока второго окислителя; и контроллер, запрограммированный: для независимого регулирования потока топлива в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным и по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток топлива в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток топлива в распределительные сопла, а поток топлива в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток топлива в распределительные сопла; и для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%, причем ступенчатое соотношение представляет собой соотношение содержания кислорода во втором потоке окислителя и суммарного содержания кислорода в первом и втором потоках окислителя.

Изобретение относится к измерению потоков текучей среды в установке для сжигания. В частности, данное изобретение касается измерения потоков текучих сред, таких как воздух, при наличии турбулентности.

Устройство регулирования мощности нагревания нагревателя горячего дутья управлением давления воздуха, поданного в горелку, путем выполнения выборочного переключения между площадями поперечного сечения сопел в пространстве потока воздуха, расположенном между насосом и головкой горелки, и тем самым переменно регулируют мощность нагревания, созданную горелкой.

Изобретение относится к способам организации горения при раздельной подаче газообразного топлива, например природного газа, и воздуха, образующих при воспламенении диффузионный факел.

Изобретение относится к технологии сжигания газообразного топлива в топках котлов и печах. Задачей изобретения является повышение качества сжигания топлива на всех режимах работы горелки.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газовым многофакельным горелкам с принудительной подачей воздуха. Горелка содержит камеру для подвода воздуха, жаровую трубу, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, в которых герметично установлены смесительные трубки с кольцевыми рядами отверстий в их боковых стенках.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к запальным горелкам в устройствах для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов.

Изобретение относится к энергетике, в частности к энергонезависимым газовым клапанам, используемым в устройствах для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов наружного размещения.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка содержит проходящий по оси X канал первичного воздуха или газа, ограниченный наружной стенкой и концентрической внутренней стенкой, и каналы для радиального введения первичного воздуха или газа, канал воздуха или газа содержит обод, выполненный с возможностью поворотного перемещения и имеющий осевые выступы, образующие распределители, которые взаимодействуют с каналами для радиальной подачи первичного воздуха, расположенными на наружной периферийной части внутренней стенки, и образования двух проходов с разными углами наклона в каждом канале. Обод выполнен с возможностью поступательного перемещения. Два прохода образованы дополнительными расширяющимися профилями распределителя и каналов для радиальной подачи первичного воздуха или газа, причем сумма сечений указанных проходов постоянна в плоскости, перпендикулярной X, независимо от углового расположения обода. Изобретение позволяет обеспечить последовательную и линейную регулировку составляющей первичного воздуха или газа. 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

Наверх