Вихревая пылеугольная горелка (варианты)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал 2 с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала 2 и соосно с ним расположены кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и кольцевой канал 5, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители 6, 7, 8 по окружности внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи 12 потока. Аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала 4 аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей 12 потока и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение:

где h - высота аэродинамических преобразователей 12 потока;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.

Изобретение позволяет повысить стабильность горения при режимах работы горелки на различных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью при сохранении экономичного выгорания топлива с низким механическим недожогом. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах.

Известна пылеугольная горелка с аэродинамическим преобразователем потока аэросмеси (RU №68652 U1, МПК F23D 1/06, 2007 г.), содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенных вокруг центрального канала соосно с ним кольцевые каналы для подачи аэросмеси и вторичного воздуха с лопаточными завихрителями в каждом канале и установленный в канале для подачи аэросмеси за завихрителем по ходу аэросмеси аэродинамический преобразователь потока. Аэродинамический преобразователь потока выполнен в виде по меньшей мере трех продольных радиальных перегородок, равномерно расположенных по окружности кольцевого канала и образующих систему прямоточных параллельных каналов. Рекомендуемое оптимальное число перегородок составляет 4÷8. Длина каждой перегородки составляет 1,5÷2,5D, где D - из двух внутренних диаметров кольцевого канала.

Недостатком этой пылеугольной горелки с аэродинамическим преобразователем потока аэросмеси является низкое выгорание топлива на первой стадии горения вследствие прямоточного характера движения струй, что применяется для снижения выбросов оксидов азота NOx, а также низкая стабильность горения при режимах работы горелки на пониженных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью.

Наиболее близкой по технической сущности является вихревая пылеугольная горелка (RU №2646164 С1, МПК F23D 1/02, 2017 г.), содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, вокруг которого последовательно расположены кольцевые каналы: растопочного воздуха, по меньшей мере один кольцевой канал подачи аэросмеси и два кольцевых канала вторичного воздуха - внутренний и внешний, а в выходной части канала аэросмеси установлены рассекатели потока, имеющие форму секторных участков утолщения внешней обечайки канала аэросмеси с односторонним косым срезом входной части и расположенные равномерно по окружности канала аэросмеси, в кольцевых каналах вторичного воздуха установлены завихрители воздуха. Рассекатели потока расположены на внешней обечайке потока, причем высота Н кольцевого потока и высота h рассекателей потока имеет соотношение:

Недостатком этой вихревой пылеугольной горелки с рассекателями потока аэросмеси является низкое выгорание топлива на первой стадии горения вследствие прямоточного характера движения струй, что применяется для снижения выбросов оксидов азота NOx, а также низкая стабильность горения при режимах работы горелки на пониженных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью.

Технической задачей настоящего изобретения (варианты 1-4) является повышение стабильности горения при режимах работы горелки на различных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью при сохранении экономичного выгорания топлива (низкого уровня механического недожога), а также сохранения низкоэмиссионного сжигания топлива (эмиссии оксидов азота NOx).

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно утверждать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.

Технический результат достигается тем, что вихревая пылеугольная горелка (варианты 1-4) содержит центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и кольцевой канал, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи потока. Согласно изобретения (1 вариант), аэродинамические преобразователи потока выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей потока и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение. Согласно изобретения (2 вариант), аэродинамические преобразователи потока выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей потока и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение, перед аэродинамическими преобразователями по окружности внешней обечайки кольцевого канала установлены вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели, причем высота hL продольных рассекателей и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеет определенное соотношение, причем длина L от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси имеет определенное соотношение, а длина lr продольных рассекателей и длина L от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала имеет определенное соотношение. Согласно изобретения (3 вариант), аэродинамические преобразователи потока установлены на выходе кольцевого канала аэросмеси и выполнены в форме плоских зубьев перпендикулярно продольной оси горелки, причем высота h продольных рассекателей-преобразователей и высота Н высота кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение, причем между аэродинамических преобразователей потока установлены с попеременным чередованием вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели-преобразователи, причем высота hL продольных рассекателей-преобразователей и высота h аэродинамических преобразователей потока имеет определенное соотношение. Согласно изобретения (4 вариант), на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси и на конце внешней обечайки внутреннего канала вторичного воздуха выполнены диффузоры с углом раскрытия 20-40°, аэродинамические преобразователи потока выполнены в форме плоских зубьев, они установлены на выходе кольцевого канала аэросмеси или на диффузоре с его внутренней стороны перпендикулярно продольной оси горелки, причем высота h аэродинамических преобразователей и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеет определенное соотношение.

Конструкция вихревой пылеугольной горелки представлена на чертежах (варианты 1-4):

на фиг. 1 представлен продольный разрез вихревой пылеугольной горелки (вариант 1)

на фиг. 2 - поперечный разрез горелки по А-А на фиг. 1 (вариант 1);

на фиг. 3 - продольный разрез вихревой пылеугольной горелки (вариант 2);

на фиг. 4 - вид А на фиг. 3 (вариант 2);

на фиг. 5 - поперечный разрез горелки по Б-Б на фиг. 3 (вариант 2);

на фиг. 6 - продольный разрез вихревой пылеугольной горелки (вариант 3);

на фиг. 7 - поперечный разрез горелки по А-А на фиг. 6 (вариант 3);

на фиг. 8 - продольный разрез горелки по Б-Б на фиг. 7 (вариант 3);

на фиг. 9 - продольный разрез горелки вихревой пылеугольной (вариант 4);

на фиг. 10 - поперечный разрез горелки по А-А на фиг. 9 (вариант 4);

на фиг. 11 - поперечный разрез горелки по Б-Б на фиг. 9 (вариант 4).

На фиг. 1, 3, 6 и 9 дополнительно показаны: А - зона с повышенной концентрацией угольных частиц; Б - зона с повышенной интенсивностью турбулентности; В - зона с внешним вторичным воздухом; Г- зона обратных токов горячих топочных газов; Д - зона концентрированных топливных «жгутов» на продольных рассекателях; Е - зона концентрированных топливных «жгутов» на продольных рассекателях-преобразователях; Ж - зона с внутренним вторичным воздухом.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 1) устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2 для размещения в нем запальника и мазутной горелки (не показаны). Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены каналы: кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси, кольцевой канал 5, по меньшей мере один, вторичного воздуха. В этих каналах установлены, соответственно, лопаточные завихрители 6, 7 и 8. Причем лопаточный завихритель 8 в кольцевом канале 5 вторичного воздуха выполнен с регулируемой круткой. Кольцевой канал 3 растопочного воздуха оборудован входным патрубком 9, кольцевой канал 4 аэросмеси оборудован входным патрубком 10, а кольцевой канал 5 вторичного воздуха оборудован входным патрубком 11. На выходе кольцевого канала 4 аэросмеси, равномерно по окружности его внешней обечайки, установлены аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси, выполненные в форме плоских зубьев. Аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси установлены перпендикулярно продольной оси горелки, причем высота h аэродинамических преобразователей 12 потока и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение:

где: h - высота аэродинамических преобразователей 12;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 1) работает следующим образом.

Через центральный канал 2 посредством запальника и мазутной горелки (не показаны) производят розжиг топлива в топке 1. Для этого по входному патрубку 9 в кольцевой канал 3 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного топлива (например, мазута). Завихритель воздуха 6 в кольцевом канале 3 закручивает потоки растопочного воздуха и распыленного топлива, что позволяет улучшить смешение и, соответственно их воспламенение и выгорание. Растопочный воздух также выполняет роль охлаждения запальника и мазутной горелки (не показаны).

После розжига растопочного топлива через входной патрубок 10 в кольцевой канал 4 подают пылевоздушную смесь (аэросмесь). При помощи завихрителя 7 происходит закручивание потока пылевоздушной смеси и отбрасывание твердых частиц угля посредством центробежных сил к внешней стенке кольцевого канала 4 аэросмеси. Вследствие этого вблизи внешней стенки кольцевого канала 4 после завихрителя потока 7 образуется зона А с повышенной концентрацией угольных частиц. На выходе из кольцевого канала 4 пылевоздушная смесь встречается с аэродинамическими преобразователями 12 потока, установленными перпендикулярно движению потока аэросмеси. Благодаря такому расположению за аэродинамическими преобразователями 12 потока аэросмеси образуется зона Б с повышенной интенсивностью турбулентности, в которую попадают угольные частицы с недостатком воздуха для горения. Повышенная интенсивность турбулентности в зоне Б способствует при воспламенении топлива интенсивному выходу летучих из частиц угля и их смешению с воздухом для лучшего горения. Таким образом, образование зоны Б позволяет увеличить стабильность горения за счет быстрого выхода летучих компонент из частиц угля, а также обеспечить более полное выгорание топлива за счет быстрого и эффективного смешения его с воздухом в зоне с повышенной интенсивностью турбулентности. При этом в зоне Б благодаря низкому избытку воздуха и повышенному содержанию летучих компонентов топлива происходит восстановление образовавшихся оксидов азота NOx, что дополнительно способствует обеспечению низкоэмиссионного сжигания топлива и снижению выбросов оксидов азота NOx. По мере удаления с фронта воспламенения топлива от горелки происходит постепенное (поэтапное) смешение воздуха из зоны В с вторичным воздухом из кольцевого канала вторичного воздуха 5 в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности, что обеспечивает снижение выбросов оксидов азота NOx и полноту выгорания топлива.

Оптимальным соотношением высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 является 0,3÷0,6. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом сохраняются необходимые для лучшего воспламенения топлива скорости потока пылевоздушной смеси на выходе из кольцевого канала аэросмеси 4. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 менее 0,3 интенсивность турбулентности зоны Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонент топлива и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 более 0,6 проходное сечение канала 4 аэросмеси уменьшается, и, соответственно, чрезмерно увеличиваются скорости пылевоздушной смеси, что приводит к снижению времени пребывания топлива в пригорелочной области, где находятся максимальные локальные температуры, и, как следствие, уменьшению выгорания и стабильности горения топлива.

В горелке площадь проходного сечения канала аэросмеси 4, перекрываемая аэродинамическими преобразователями 12 потока составляет 20-60% от всей площади проходного сечения кольцевого канала аэросмеси 4, что обусловлено принятой высотой аэродинамических преобразователей 12 потока.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку 1 подают вторичный воздух. Этот вторичный воздух подается в горелку по входному патрубку 11 в кольцевой канал 5, где он закручивается завихрителем 8 с регулируемой круткой. На выходе из кольцевого канала 5 вторичного воздуха основная доля воздуха за счет большого параметра крутки завихрителя 8 воздуха направляется на периферию факела горелки, отделяясь от основного потока пыли, а оставшаяся малая часть воздуха затягивается в зону Б интенсивной турбулентности, обеспечивая стабильное воспламенение летучих компонент топлива в этой области. Тем самым достигается дополнительное снижение оксидов азота NOx и стабилизация факела горелки. Степень разделения вторичного воздуха от основного потока пыли на начальном этапе, а также скорость последующего их смешения зависят от крутки вторичного воздуха, которая выставляется завихрителем 8 воздуха при пусконаладочных работах.

Направление закручивания потоков в кольцевых каналах растопочного воздуха 3, вторичного воздуха 5 и аэросмеси 4 совпадает. Благодаря закручиванию потоков в приосевой области в корне горелки образуется зона Г обратных токов горячих топочных газов. Высокая температура топочных газов в зоне Г, направленных навстречу поступающей пылевоздушной смеси из кольцевого канала 4 аэросмеси, позволяет интенсифицировать выход летучих компонент топлива в данной области, в которой избыток воздуха ниже 1. Интенсивный выход летучих компонентов топлива в зоне Г и подача воздуха из растопочного канала 3 позволяют создать дополнительную зону стабилизации факела с сохранением экономичного выгорания топлива (низкого механического недожога). При этом горение в этой зоне происходит при пониженном избытке воздуха, что способствует низкому уровню образования оксидов азота NOx.

Рекомендуемое оптимальное число аэродинамических преобразователей 12 составляет 8÷14. При этом площадь проходного сечения кольцевого канала 4 аэросмеси, перекрываемая аэродинамическими преобразователями 12 потока аэросмеси, составляет 20-60% от всей площади проходного сечения кольцевого канала 4 аэросмеси.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 2) устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2 для размещения в нем запальника и мазутной горелки (не показаны). Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены каналы: кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и кольцевой канал 5. по меньшей мере один, вторичного воздуха. В этих каналах установлены, соответственно, лопаточные завихрители 6, 7 и 8. Причем лопаточный завихритель 8 в кольцевом канале 5 вторичного воздуха выполнен с регулируемой круткой. Кольцевой канал 3 растопочного воздуха оборудован входным патрубком 9, кольцевой канал 4 аэросмеси оборудован входным патрубком 10, а кольцевой канал 5 вторичного воздуха оборудован входным патрубком 11. В выходной части кольцевого канала 4 аэросмеси, равномерно по его окружности установлены перпендикулярно продольной оси горелки аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси, выполненные в форме плоских зубьев. Эти аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси расположены на внешней стороне кольцевого канала 4 аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей 12 и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение:

где: h - высота аэродинамических преобразователей 12;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.

Перед аэродинамическими преобразователями 12 по окружности внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси установлены вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели 13. Высота hL продольных рассекателей 13 и высота Н кольцевого канала аэросмеси 4 имеет соотношение:

где: hL - высота продольных рассекателей 13;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси;

причем длина L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси имеет соотношение:

где: L - длина от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси;

D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси;

а длина lR продольных рассекателей 13 и длина L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 имеет соотношение:

где: lR - длина продольных рассекателей 13;

L - длина от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси.

На конце внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси выполнен диффузор 14 с углом раскрытия 20-40°. Оптимальное число аэродинамических преобразователей 12 и, соответственно, продольных рассекателей 13 потока, установленных в кольцевом канале 4 аэросмеси составляет 8÷14.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 2) работает следующим образом.

Через центральный канал 2 посредством запальника и мазутной горелки (не показаны) производят розжиг топлива в топке 1. Для этого по входному патрубку 9 в кольцевой канал 3 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного топлива (например, мазута). Завихритель воздуха 6 в кольцевом канале 3 закручивает потоки растопочного воздуха и распыленного топлива, что позволяет улучшить смешение и, соответственно их воспламенение и выгорание. Растопочный воздух также выполняет роль охлаждения запальника и мазутной горелки (не показаны).

После розжига растопочного топлива через входной патрубок 10 в кольцевой канал 4 подают пылевоздушную смесь (аэросмесь). При помощи завихрителя 7 происходит закручивание потока пылевоздушной смеси и отбрасывание твердых частиц угля посредством центробежных сил к внешней стенке кольцевого канала 4 аэросмеси. Вследствие этого вблизи внешней стенки кольцевого канала 4 аэросмеси после завихрителя потока 7 образуется зона А с повышенной концентрацией угольных частиц. На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси пылевоздушная смесь встречается с аэродинамическими преобразователями 12, установленными перпендикулярно продольной оси горелки. Благодаря такому расположению за аэродинамическими преобразователями 12 потока аэросмеси образуется зона Б с повышенной интенсивностью турбулентности. За счет установки продольных рассекателей 13 под действием тангенциальной составляющей скорости пылевоздушного потока происходит дополнительное концентрирование твердых частиц топлива, находящихся в зоне А с повышенной концентрацией угольных частиц на продольных рассекателях 13, образуя зону Д концентрированных топливных «жгутов». Это приводит к тому, что в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности попадают концентрированные топливные «жгуты», в которых концентрация угольных частиц превышает соответствующую концентрацию в зоне А. Повышенная интенсивность в зоне Б способствует выходу летучих из частиц угля. Количество выделившихся летучих компонент из частиц угля в зоне Б увеличивается за счет концентрации угольных частиц, что приводит к дополнительному уменьшению избытка воздуха в данной области. Благодаря этому происходит более интенсивное восстановление образовавшихся выбросов оксидов азота NOx, что в свою очередь способствует снижению общего уровня выбросов оксидов азота NOx. При этом стабильность воспламенения угольного топлива обеспечивается за счет быстрого выхода летучих компонент их частиц угля и эффективного их смешения с воздухом в зоне Б с повышенной интенсивностью турбулентности.

По мере удаления от горелки происходит постепенное (поэтапное) подмешивание воздуха из зоны В с потоком из кольцевого канала 5 вторичного воздуха в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности, что обеспечивает горизонтальную стадийность горения и полноту выгорания топлива.

Оптимальным соотношением высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н кольцевого канала аэросмеси 4 является 0,3÷0,6. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом сохраняются необходимые для лучшего воспламенения топлива скорости потока пылевоздушной смеси на выходе из кольцевого канала аэросмеси 4. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 менее 0,3 интенсивность турбулентности зоны Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонент топлива и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 более 0,6 проходное сечение канала 4 аэросмеси уменьшается, и, соответственно, чрезмерно увеличиваются скорости пылевоздушной смеси, что приводит к снижению времени пребывания топлива в пригорелочной области, где находятся максимальные локальные температуры, и, как следствие, уменьшению выгорания и стабильности горения топлива.

Оптимальным соотношением высоты hL продольных рассекателей 13 и высота Н кольцевого канала аэросмеси 4 является 0,7÷1,3. Такое соотношение обеспечивает необходимое концентрирование топливных «жгутов» перед выходом в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности. При соотношении высоты hL продольных рассекателей 13 и высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока аэросмеси менее 0,7 площади улавливания угольных частиц продольного рассекателя 13 недостаточно для необходимого концентрирования топливных «жгутов». При соотношении высоты hL продольных рассекателей 13 и высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока аэросмеси более 1,3 значительно увеличивается перекрытие кольцевого канала 4 аэросмеси в продольном сечении и, как следствие, существенно уменьшается тангенциальная составляющая скорости потока аэросмеси, что может приводить к расформированию топливного « жгута» на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси.

Оптимальным соотношением длины L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 является 0,6÷0,8. Такое соотношение обеспечивает необходимое концентрирование топливных «жгутов» перед входом в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности. При соотношении длина L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 менее 0,6 момент начала улавливания угольных частиц продольным рассекателем 13 становится несвоевременным для необходимого концентрирования топливных «жгутов». При соотношении длины L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 более 0,8 момент начала улавливания угольных частиц продольным рассекателем 13 становится преждевременным для сохранения необходимого концентрирования топливных «жгутов» перед выходом из кольцевого канала 4 аэросмеси в связи с возможным их расформированием.

Оптимальным соотношением длины lL продольных рассекателей 13 и расстояния L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 является 0,3÷1,0. Такое соотношение обеспечивает необходимое концентрирование топливных «жгутов» перед входом в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентностью. При соотношением длины lL продольных рассекателей 13 и длины L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 менее 0,3 площади поверхности улавливания угольных частиц продольного рассекателя 13 недостаточно для необходимого концентрирование топливных «жгутов». При соотношением длины lL продольных рассекателей 13 и расстояния L от начальных участков продольных рассекателей 13 до окончания внешней обечайки кольцевого канала 4 более 1,0 расстояние, на котором происходит снижение тангенциальной составляющей скорости потока аэросмеси за счет препятствия, не позволяет сохранить вращательное движение потока аэросмеси близи аэродинамических преобразователей 12, что может приводить к расформированию топливного «жгута» на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси, а также препятствует проникновению топливного «жгута» в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку 1 подают вторичный воздух. Этот вторичный воздух подается в горелку по входному патрубку 11 в кольцевой канал 5 вторичного воздуха, где он закручивается завихрителем 8 с регулируемой круткой. На выходе из кольцевого канала 5 вторичного воздуха за счет большого параметра крутки завихрителя 8 и диффузора 14 (при наличии) направляется на периферию факела, отделяясь от основного потока пыли, а оставшаяся малая часть воздуха затягивается в зону Б интенсивной турбулентности, обеспечивая стабильное воспламенение летучих компонент топлива в этой области. Тем самым достигается горизонтальная стадийность горения топлива с дополнительным снижением оксидов азота NOx и стабилизация факела горелки. Степень разделения вторичного воздуха от основного потока пыли на начальном этапе, а также скорость последующего их смешения зависят от крутки вторичного воздуха, которая выставляется завихрителем 8 при пусконаладочных работах.

Направление закручивания потоков в кольцевом канале 3 растопочного воздуха, кольцевом канале 5 вторичного воздуха и кольцевом канале 4 аэросмеси совпадает. Благодаря закручиванию оттоков в приосевой области в корне горелки образуется зона Г обратных токов горячих топочных газов. Высокая температура топочных газов в зоне Г, направленных навстречу поступающей пылевоздушной смеси из кольцевого канала 4 аэросмеси, позволяет интенсифицировать выход летучих компонент топлива в этой области с избытком воздуха 1. Интенсивный выход летучих компонент топлива в зоне Г и подача воздуха из кольцевого канала 3 растопочного воздуха позволяет создать дополнительную зону стабилизации факела с сохранением экономичного выгорания топлива (низкого механического недожога). При этом горение в этой зоне происходит при пониженном избытке воздуха, что способствует низкому уровню образования оксидов азота NOx.

На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси на его внешней обечайке возможна установка диффузора 14 с углом раскрытия 20÷40°. Оптимальное число аэродинамических преобразователей 12 и, следовательно, продольных рассекателей 13 потока, установленных на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси, составляет 8÷14.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 3) устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2 для размещения в нем запальника и мазутной горелки (не показаны). Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены каналы: кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и кольцевой канал 5, по меньшей мере один, вторичного воздуха. В этих каналах установлены, соответственно, лопаточные завихрители 6, 7 и 8. Причем лопаточный завихритель 8 в кольцевом канале 5 вторичного воздуха выполнен с регулируемой круткой. Кольцевой канал 3 растопочного воздуха оборудован входным патрубком 9, кольцевой канал 4 аэросмеси оборудован входным патрубком 10, а кольцевой канал 5 вторичного воздуха оборудован входным патрубком 11. На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно по его окружности его внешней обечайки установлены аэродинамические преобразователи потока 12, выполненные в форме плоских зубьев и расположенные перпендикулярно продольной оси горелки. Высота h аэродинамических преобразователей 12 потока и высота Н кольцевого канала 4 имеет соотношение:

где: h - высота аэродинамических преобразователей 12 потока;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.

Между аэродинамических преобразователей 12 потока установлены с попеременным чередованием вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели-преобразователи 15 потока, причем высота hR продольных рассекателей-преобразователей 15 и высота h аэродинамических преобразователей 12 потока имеет соотношение:

где: hR - высота продольных рассекателей-преобразователей 15;

h - высота аэродинамических преобразователей 12 потока.

Длина lR продольных рассекателей-преобразователей 15 и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси имеет соотношение:

где: lR - длина продольного рассекателя-преобразователя 15;

D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 3) работает следующим образом.

Через центральный канал 2 посредством запальника и мазутной горелки (не показаны) производят розжиг топлива в топке 1. Для этого по входному патрубку 9 в кольцевой канал 3 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного топлива (например, мазута). Завихритель воздуха 6 в кольцевом канале 3 закручивает потоки растопочного воздуха и распыленного топлива, что позволяет улучшить смешение и, соответственно их воспламенение и выгорание. Растопочный воздух также выполняет роль охлаждения запальника и мазутной горелки (не показаны).

После розжига растопочного топлива через входной патрубок 10 в кольцевой канал 4 подают пылевоздушную смесь (аэросмесь). При помощи завихрителя 7 происходит закручивание потока пылевоздушной смеси и отбрасывание твердых частиц угля посредством центробежных сил к внешней стенке кольцевого канала 4 аэросмеси. Вследствие этого вблизи внешней стенки кольцевого канала 4 после завихрителя потока 7 образуется зона А с повышенной концентрацией угольных частиц. На выходе кольцевого канала 4 аэросмеси пылевоздушная смесь встречается с аэродинамическими преобразователями 12 потокам аэросмеси, установленными перпендикулярно движению потока аэросмеси. Благодаря такому расположению за аэродинамическими преобразователями 12 потока аэросмеси образуется зона Б с повышенной интенсивностью турбулентности. За счет замены части аэродинамических преобразователей 12 потока аэросмеси на продольные рассекатели-преобразователи 15 под воздействием тангенциальной составляющей скорости пылевоздушного потока происходит дополнительное концентрирование твердых частиц топлива, находящихся в зоне А с повышенной концентрацией угольных частиц, на продольных рассекателях-преобразователях 15, образуя зону Е концентрированных топливных «жгутов». При этом у продольных рассекателей-преобразователей 15 в силу особенностей их конструкции, расположения и наличия вращательного движения в кольцевом канале 4 аэросмеси появляется возможность создать зону Б повышенной интенсивности турбулентности на ранней стадии, перед выходом из кольцевого канала 4 аэросмеси. Это приводит к тому, что угольные частицы попадают в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности быстрее, инициируя ранее процесса выхода летучих компонент их частиц угля, а так же их воспламенение. Вместе с тем в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности попадают концентрированные топливные «жгуты» (зона Е), в которых концентрация угольных частиц превышает соответствую концентрацию в зоне А. Повышенная интенсивность турбулентности в зоне Б способствует интенсивному выходу летучих из частиц угля в зоне Б увеличивается за счет увеличения концентрации угольных частиц в топливных «жгутах», что приводит к дополнительному уменьшению избытка воздуха в данной области. Благодаря этому происходит более интенсивное восстановление образовавшихся выбросов оксидов азота NOx, что, в свою очередь, способствует снижению общего уровня выбросов оксидов азота NOx. При этом стабильность воспламенения угольного топлива обеспечивается за счет быстрого выхода летучих компонент из частиц угля и эффективного их смешения с воздухов в зоне Б.

По мере удаления от горелки происходит постепенное (поэтапное) подмешивание воздуха из зоны В с потоком из внешнего кольцевого канала 5 вторичного воздуха в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности, что обеспечивает горизонтальную стадийность горения и полноту выгорания топлива.

Оптимальным соотношением высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 является 0,3÷0,6. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом сохраняются необходимые для лучшего воспламенения топлива скорости потока пылевоздушной смеси на выходе из кольцевого канала аэросмеси 4. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 менее 0,3 интенсивность турбулентности зоны Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонент топлива и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 более 0,6 проходное сечение канала 4 аэросмеси значительно уменьшается, и, соответственно, чрезмерно увеличиваются скорости пылевоздушной смеси, что приводит к снижению времени пребывания топлива в пригорелочной области, где находятся максимальные локальные температуры, и, как следствие, уменьшению выгорания и стабильности горения топлива.

Оптимальным соотношением высоты hR продольных рассекателей-преобразователей 13 потока и высоты h аэродинамических преобразователей 12 является 0,7÷1,3. Такое соотношение обеспечивает концентрирование топливных «жгутов» перед входом в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности, а также необходимую степень турбулизации потока продольными рассекателями-преобразователями 15. При соотношении высоты hR продольных рассекателей-преобразователей 15 и высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока аэросмеси менее 0,7 площадь поверхности улавливания угольных частиц продольного рассекателя-преобразователя 15 и интенсивность турбулентности зоны Б становится недостаточными для необходимого концентрирования топливный «жгутов» и интенсивного выхода летучих компонент из частиц угля и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты hR продольных рассекателей-преобразователей 15 и высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока аэросмеси более 1,3 значительно увеличивается перекрытие кольцевого канала 4 аэросмеси в продольном сечении и, как следствие, существенно уменьшается тангенциальная составляющая скорости потока аэросмеси, что может приводить к расформированию топливного «жгута» на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси.

Оптимальным соотношением длины LR продольных рассекателей-преобразователей 15 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 является 0,1÷0,5. Такое соотношение обеспечивает необходимое концентрирование топливных «жгутов» перед входом в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности и достаточную степень турбулизации потока. При соотношении длины LR продольных рассекателей-преобразователей 15 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 менее 0,1 площади поверхности улавливания угольных частиц продольного рассекателя-преобразователя 13 недостаточно для необходимого концентрирования топливных «жгутов». При соотношении длины LR продольных рассекателей-преобразователей 15 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси 4 более 0,4 момент начала улавливания угольных частиц продольным рассекателем-преобразователем 15 становится преждевременным для сохранения необходимого концентрирования топливных «жгутов» перед выходом из кольцевого канала 4 аэросмеси в связи с возможным их расформированием.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку 1 подают вторичный воздух. Этот вторичный воздух подается в горелку по входному патрубку 11 в кольцевой канал 5 вторичного воздуха, где он закручивается завихрителем 8 с регулируемой круткой. На выходе из кольцевого канала 5 вторичного воздуха основная доля воздуха за счет большого параметра крутки завихрителя 8 и диффузора 14 (при наличии) направляется на периферию факела горелки, отделяясь от основного потока пыли, а оставшаяся малая часть воздуха затягивается в зону Б интенсивной турбулентности, обеспечивая стабильное воспламенение летучих компонент топлива в этой области. Тем самым достигается горизонтальная стадийность горения топлива с дополнительным снижением оксидов азота NOx и стабилизация факела горелки, степень разделения вторичного воздуха от основного потока пыли на начальном этапе, а также скорость последующего их смешения зависят от крутки вторичного воздуха, которая выставляется завихрителем 8 воздуха при пусконаладочных работах.

Направление закручивания потоков в кольцевом канале 3 растопочного воздуха, кольцевом канале 5 вторичного воздуха и кольцевом канале 4 аэросмеси совпадает. Благодаря закручиванию потоков в приосевой области в корне горелки образуется зона Г обратных токов горячих топочных газ. Высокая температура топочных газов в зоне Г, направленных навстречу поступающей пылевоздушной смеси из кольцевого канала 4 аэросмеси, позволяет интенсифицировать выход летучих компонент топлива в этой области с избытком воздуха ниже 1. Интенсивный выход летучих компонент топлива в зоне Г и подача воздуха из кольцевого канала 3 растопочного воздуха позволяет создать дополнительную зону стабилизации факела с сохранением экономичного выгорания топлива (низкого механического недожога). При этом горение в этой зоне происходит при пониженном избытке воздуха, что способствует низкому уровню образования оксидов азота NOx.

Оптимальное число аэродинамических преобразователей 12 и продольных рассекателей-преобразователей 15 потока, установленных в кольцевом канале 4 аэросмеси, составляет 8÷14. На конце внешней обечайки 14 кольцевого канала 4 аэросмеси возможна установка диффузора 14 с углом раскрытия 20-40°.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 4) устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2 для размещения в нем запальника и мазутной горелки (не показаны). Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены каналы: кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и два кольцевых канала внешнего вторичного воздуха - внутренний 16 и внешний 5. В этих каналах установлены, соответственно, лопаточные завихрители 6, 7, 17 и 18. Во внешнем кольцевом канале 5 вторичного воздуха после лопаточного завихрителя 18 дополнительно установлен лопаточный завихритель 8 с регулируемой круткой. Кольцевой канал 3 растопочного воздуха оборудован входным патрубком 9, кольцевой канал 4 аэросмеси оборудован входным патрубком 10, а кольцевые каналы 5 и 16 вторичного воздуха оборудованы входным патрубком 11. На конце внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси и на конце внешней обечайки внутреннего канала 16 вторичного воздуха выполнены диффузоры, соответственно, 14 и 19 с углом раскрытия 20-40°.

На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно по окружности его внешней обечайки установлены перпендикулярно продольной оси горелки аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси, выполненные в форме плоских зубьев. Высота h этих аэродинамических преобразователей 12 потока и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеет соотношение:

где: h - высота аэродинамических преобразователей 12 потока;

Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.

На конце диффузора 14 с его внутренней стороны равномерно по окружности установлены аэродинамические диффузорные преобразователи 20 потока аэросмеси, выполненные в форме плоских зубьев, направленных перпендикулярно продольной оси горелки. Причем высота hD аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока и высота HD диффузора 14 имеет соотношение:

где: hD - высота аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока;

HD - высота диффузора 14 на внешней обечайке кольцевого канала 4 аэросмеси.

Вихревая пылеугольная горелка (вариант 4) работает следующим образом.

Через центральный канал 2 посредством запальника и мазутной горелки (не показаны) производят розжиг топлива в топке 1. Для этого по входному патрубку 9 в кольцевой канал 3 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного топлива (например, мазута). Завихритель воздуха 6 в кольцевом канале 3 закручивает потоки растопочного воздуха и распыленного топлива, что позволяет улучшить смешение и, соответственно их воспламенение и выгорание. Растопочный воздух также выполняет роль охлаждения запальника и мазутной горелки (не показаны).

После розжига растопочного топлива через входной патрубок 13 в кольцевой канал 4 подают пылевоздушную смесь (аэросмесь). При помощи завихрителя 7 происходит закручивание потока пылевоздушной смеси и отбрасывание твердых частиц угля посредством центробежных сил к внешней стенке кольцевого канала 4 аэросмеси. Вследствие этого вблизи внешней стенки кольцевого канала 4 аэросмеси после завихрителя потока 7 образуется зона А с повышенной концентрацией угольных частиц. На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси либо на выходе из диффузора 14 пылеугольная смесь встречается с аэродинамическими преобразователями 12 аэросмеси либо с аэродинамическими преобразователями 20 потока аэросмеси, установленными перпендикулярно движению потока аэросмеси. Благодаря такому расположению за аэродинамическими преобразователями 12 потока аэросмеси либо аэродинамическими преобразователями 20 потока аэросмеси образуется зона Б с повышенной интенсивностью турбулентности, в которую попадают угольные частицы с недостатком воздуха для горения. Повышенная интенсивность турбулентности в зоне Б способствует интенсивному выходу летучих из частиц угля и их смещению с воздухом для дальнейшего воспламенения и горения. При этом в зоне Б благодаря низкому избытку и повышенному содержанию летучих компонент топлива происходит восстановление образовавшихся оксидов азота NOx, что дополнительно способствует снижению выбросов азота NOx и обеспечению низкоэмиссионного сжигания топлива.

По мере удаления от горелки происходит постепенное (поэтапное) подмешивание воздуха из зоны В с потоком из внешнего кольцевого канала 5 вторичного воздуха в зону Б с повышенной интенсивностью турбулентности, что обеспечивает горизонтальную стадийность горения и полному выгорания топлива.

Оптимальным соотношением высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 является 0,3÷0,6. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом сохраняются необходимые для лучшего воспламенения топлива скорости потока пылевоздушной смеси на выходе из кольцевого канала аэросмеси 4. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 менее 0,3 интенсивность турбулентности зоны Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонент топлива и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты h аэродинамических преобразователей 12 потока и высоты Н канала аэросмеси 4 более 0,6 проходное сечение канала 4 аэросмеси значительно уменьшается, и, соответственно, чрезмерно увеличиваются скорости пылевоздушной смеси, что приводит к снижению времени пребывания топлива в пригорелочной области, где находятся максимальные локальные температуры, и, как следствие, уменьшению выгорания и стабильности горения топлива.

Оптимальным соотношением высоты hD аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока и высоты HD диффузора 14 на внешней обечайке кольцевого канала аэросмеси 4 является 0,3-0,6. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом сохраняются необходимые для лучшего воспламенения топлива скорости потока пылевоздушной смеси на выходе из диффузора 14. При соотношении высоты hD аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока и высоты HD диффузора 14 на внешней обечайке канала аэросмеси 4 менее 0,3 интенсивность турбулентности зоны Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонентов топлива и их стабильного воспламенения. При соотношении высоты hD аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока и высоты HD диффузора 14 на внешней обечайке канала аэросмеси 4 более 0,6 проходное сечение на выходе из диффузора 14 значительно уменьшается, и, соответственно, чрезмерно увеличиваются скорости пылевоздушной смеси, что приводит к снижению времени пребывания топлива в пригорелочной области, где находятся максимальные локальные температуры, и, как следствие, уменьшению выгорания и стабильности горения топлива.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку 1 подают вторичный воздух. Этот вторичный воздух подается в горелку по входному патрубку 11 во внутренний канал 16 и во внешний канал 5, где он закручивается, соответственно, завихрителем 17 и завихрителями 8 и 18. Направление закручивания потоков в кольцевом канале 3 растопочного воздуха, внутреннем кольцевом канале 16 и во внешнем кольцевом канале 5 вторичного воздуха и кольцевом канале 4 аэросмеси совпадает. Благодаря закручиванию потоков в приосевой области в корне горелки образуется зона Г обратных токов горячих топочных газов. Высокая температура топочных газов в зоне Г, направленных навстречу поступающей пылевоздушной смеси из кольцевого канала 4 аэросмеси, позволяет интенсифицировать выход летучих компонент топлива в этой области с избытком воздуха ниже 1. Интенсивный выход летучих компонент в зоне Г и подача воздуха из кольцевого канала 3 растопочного воздуха позволяют создать дополнительную зону стабилизации факела с сохранением экономичного выгорания топлива (низкого механического недожога). При этом горение в этой зоне Г происходит при пониженном избытке воздуха, что способствует низкому уровню образования оксидов азота NOx. За счет установки диффузоров 14 и 19 происходит увеличение отклонения потоков внутреннего и внешнего вторичного воздуха от пылеугольной смеси и, как следствие расширение стабилизационной зоны горения Г. Это способствует снижению интенсивности смешения основного потока вторичного воздуха с пылевоздушной смесью, обеспечивая более глубокую горизонтальную стадийность горения с уменьшением интенсивности образования оксидов азота NOx, а также увеличению стабильности горения за счет образования более развитой зоны Г обратных токов горячих топочных газов. Кроме того, установка внутреннего кольцевого канала 16 вторичного воздуха позволяет создать зону Д, которая стабилизирует горение топлива за счет более низкой крутки и осевой скорости в канале относительно внешнего канала 5 вторичного воздуха, а также способствует снижению интенсивности образования оксидов азота NOx за счет разделения пылевоздушной смеси от основного потока вторичного воздуха из внешнего кольцевого канала 5.

На выходе из внешнего кольцевого канала 5 вторичного воздуха основная доля воздуха за счет большого параметра крутки завихрителя 8 и диффузора 19 направляется на периферию факела горелки, отделяясь от основного потока пыли, а оставшаяся малая часть воздуха затягивается в зону Б интенсивной турбулентности, обеспечивая стабильное воспламенение летучих компонент топлива в этой области. Тем самым достигается горизонтальная стадийность горения топлива с дополнительным снижением оксидов азота NOx и стабилизация факела горелки. Степень разделения вторичного воздуха от основного потока пыли на начальном этапе, а также скорость последующего их смешения зависят от крутки вторичного воздуха из внешнего кольцевого канала 5, которая выставляется завихрителем 8 с регулируемой круткой воздуха при пусконаладочных работах.

Оптимальное число аэродинамических преобразователей 12 потока установленных на выходе кольцевого канала 4 аэросмеси, либо аэродинамических диффузорных преобразователей 20 потока установленных на диффузоре 14 с его внутренней стороны, составляет 8-14.

Использование предлагаемой вихревой пылеугольной горелки (варианты 1, 2, 3 и 4) позволяет повысить стабильность горения при режимах работы горелки на различных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью при сохранении экономичного выгорания топлива с низким механическим недожогом, а также для обеспечения низкоэмиссионного сжигания топлива с низким образованием оксидов азота NOx.

1. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и кольцевой канал, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи потока, отличающаяся тем, что аэродинамические преобразователи потока аэросмеси выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей потока и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют соотношение:

где h - высота аэродинамических преобразователей потока;

Н - высота кольцевого канала аэросмеси.

2. Вихревая пылеугольная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что площадь проходного сечения кольцевого канала подачи аэросмеси, перекрываемая аэродинамическими преобразователями потока аэросмеси, составляет 20÷60% от всей площади проходного сечения кольцевого канала подачи аэросмеси.

3. Вихревая пылеугольная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что оптимальное число аэродинамических преобразователей потока, установленных на конце кольцевого канала аэросмеси, составляет 8÷14.

4. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и кольцевой канал, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи потока, отличающаяся тем, что аэродинамические преобразователи выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеет соотношение:

где h - высота аэродинамических преобразователей;

Н - высота кольцевого канала аэросмеси;

перед аэродинамическими преобразователями по окружности внешней обечайки кольцевого канала установлены вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели, причем высота hL продольных рассекателей и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеет соотношение:

где hL - высота продольных рассекателей;

Н - высота кольцевого канала аэросмеси;

причем длина L от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси имеет соотношение:

где L - длина от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси;

D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси;

а длина lR продольных рассекателей и длина L от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала имеет соотношение:

где lR - длина продольных рассекателей;

L - длина от начальных участков продольных рассекателей до окончания внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси.

5. Вихревая пылеугольная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси выполнен диффузор с углом раскрытия 20÷40°.

6. Вихревая пылеугольная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что оптимальное число аэродинамических преобразователей и соответственно продольных рассекателей, установленных в кольцевом канале аэросмеси, составляет 8÷14.

7. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и кольцевой канал, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи потока аэросмеси, отличающаяся тем, что аэродинамические преобразователи потока установлены на выходе кольцевого канала аэросмеси и выполнены в форме плоских зубьев перпендикулярно продольной оси горелки, причем высота h аэродинамических преобразователей потока и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют соотношение:

где h - высота аэродинамических преобразователей потока;

Н - высота кольцевого канала аэросмеси;

причем между аэродинамическими преобразователями потока установлены с попеременным чередованием вдоль продольной оси горелки продольные рассекатели-преобразователи потока, причем высота hR продольных рассекателей-преобразователей и высота h аэродинамических преобразователей потока имеет соотношение:

где hR - высота продольных рассекателей-преобразователей;

h - высота аэродинамических преобразователей потока;

а длина lR продольного рассекателя-преобразователя и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси имеет соотношение:

где lR- длина продольного рассекателя-преобразователя;

D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси.

8. Вихревая пылеугольная горелка по п. 7, отличающаяся тем, что на выходе из кольцевого канала аэросмеси на его внешней обечайке выполнен диффузор с углом раскрытия 20÷40°.

9. Вихревая пылеугольная горелка по п. 7, отличающаяся тем, что оптимальное число аэродинамических преобразователей потока и продольных рассекателей-преобразователей, установленных в конце кольцевого канала аэросмеси, составляет 8÷14.

10. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси, внутренний и внешний каналы вторичного воздуха, в этих каналах установлены лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи потока аэросмеси, отличающаяся тем, что на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси и на конце внешней обечайки внутреннего канала вторичного воздуха выполнены диффузоры с углом раскрытия 20-40°, аэродинамические преобразователи потока выполнены в форме плоских зубьев, они установлены на выходе кольцевого канала аэросмеси или на диффузоре с его внутренней стороны перпендикулярно продольной оси горелки, причем высота h аэродинамических преобразователей и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеет соотношение:

где h - высота аэродинамических преобразователей;

Н - высота кольцевого канала аэросмеси.

11. Вихревая пылеугольная горелка по п. 10, отличающаяся тем, что равномерно по внутренней окружности диффузора, установленного на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси, установлены аэродинамические диффузорные преобразователи, выполненные в форме плоских зубьев, причем высота hD аэродинамических диффузорных преобразователей потока и высота HD диффузора на внешней обечайке кольцевого канала аэросмеси имеют соотношение:

где hD - высота аэродинамических диффузорных преобразователей потока;

HD - высота диффузора на внешней обечайке кольцевого канала аэросмеси.

12. Вихревая пылеугольная горелка по п. 10, отличающаяся тем, что в канале вторичного воздуха за лопаточным завихрителем по ходу движения вторичного воздуха дополнительно установлен регулируемый лопаточный завихритель.

13. Вихревая пылеугольная горелка по п. 10, отличающаяся тем, что оптимальное число аэродинамических преобразователей потока или аэродинамических диффузорных преобразователей потока составляет 8÷14.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для сжигания твердого пылевидного топлива в различных технологических процессах энергетики, ЖКХ, металлургии (паровые котлы, цементные печи, сушильные установки и т.д.).

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (10) на твердом топливе содержит канал (12) подачи горючего материала с помощью подаваемого воздуха, муфель (20) горелки, причем муфель (20) горелки разделен на муфель (22) основной нагрузки и муфель (21) частичной нагрузки, причем муфель (21) частичной нагрузки имеет от 5 до 10% объема муфеля (22) основной нагрузки, причем муфель (21) частичной нагрузки имеет в основном коническую форму, симметричную оси вращения с осью вращения (25), при этом муфель (22) основной нагрузки имеет в основном форму, симметричную оси вращения, с осью вращения (25), при этом ось вращения (25) муфеля (22) основной нагрузки является удлинением оси вращения (25) муфеля (21) частичной нагрузки и при этом муфель (22) основной нагрузки непосредственно примыкает к муфелю (21) частичной нагрузки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сжигания низкосортных углей и отходов их переработки в энергетических пылеугольных котлах.

Изобретение относится к устройствам сжигания твердого пылевидного топлива и может быть использовано в процессах различного технологического назначения в энергетике, ЖКХ, металлургии, в паровых котлах, сушильных установках и т.д.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал 2 для размещения растопочного устройства, вокруг которого последовательно расположены кольцевые каналы: растопочного воздуха 3, по меньшей мере один кольцевой канал 4 подачи аэросмеси и два кольцевых канала вторичного воздуха - внутренний 6 и внешний 7, а в выходной части канала 4 аэросмеси установлены рассекатели потока 11, имеющие форму секторных участков утолщения внешней обечайки канала 4 аэросмеси с односторонним косым срезом входной части и расположенные равномерно по окружности канала 4 аэросмеси, в кольцевых каналах вторичного воздуха установлены лопаточные завихрители воздуха 14 и 15.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может найти применение в любой отрасли промышленности, связанной со сжиганием угольного топлива в вихревых топках.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в любой энергетической установке по переработке угля в другие виды топлива. Способ сжигания угля, подвергнутого механической и плазменной обработке, включает механическую активацию, воспламенение и сжигание, уголь предварительно дробят и разделяют на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции, из которых мелкодисперсную фракцию угля подвергают механической активации и доводке тонины до размера частиц зерна 40 мкм и менее, затем полученный уголь микропомола вводят тангенциально за счет инжекции в первую газификационную ступень и воспламеняют с помощью стартового плазмотрона, причем ввод осуществляют в направлении, противоположном направлению тангенциального впрыска плазменной струи из стартового плазмотрона, крупнодисперсную фракцию угля, воздушный поток и продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени одновременно вводят во вторую газификационную ступень по касательной к ее продольной оси и в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени, пылеугольную смесь воспламеняют с помощью продуктов сгорания угля микропомола, используя теплоту сгорания угля микропомола, при этом эффективность процесса газификации и сжигания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени обеспечивают за счет импульсного включения дополнительного управляющего плазмотрона, причем впрыск плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона осуществляют вдоль оси второй газификационной ступени, перпендикулярно плоскости ввода пылеугольной смеси и в направлении, совпадающем с направлением осевого перемещения продуктов сгорания пылеугольной смеси внутри второй газификационной ступени.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (1) для топлива в форме частиц, в частности из биомассы, с первичной трубой (3) и расположенной в первичной трубе (3) центральной трубой (2), причем первичная труба (3) и центральная труба (2) образуют зазор (4) для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию первичной трубы (3) со стороны выхода, центральная труба (2), в продольном направлении горелки (1), заканчивается перед первичной трубой (3), при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы (3) в области конца первичной трубы (3) со стороны выхода.

Изобретение относится к энергетике. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа, электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли, конфузорно-диффузорный переход выполнен перед цилиндрическим участком камеры сгорания.

Техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов. Горелочное устройство содержит трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал 2 с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала 2 и соосно с ним расположены кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и кольцевой канал 5, по меньшей мере один, вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители 6, 7, 8 по окружности внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно расположены аэродинамические преобразователи 12 потока. Аэродинамические преобразователи 12 потока аэросмеси выполнены в форме плоских зубьев, они установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе кольцевого канала 4 аэросмеси, причем высота h аэродинамических преобразователей 12 потока и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение: где h - высота аэродинамических преобразователей 12 потока;Н - высота кольцевого канала 4 аэросмеси.Изобретение позволяет повысить стабильность горения при режимах работы горелки на различных нагрузках и для топлив с низкой реакционной способностью при сохранении экономичного выгорания топлива с низким механическим недожогом. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх