×
04.04.2018
218.016.3481

ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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. Новым, согласно изобретению, является расположение рассекателей потока 11 на внешней обечайке кольцевого канала 4 аэросмеси, причем высота Н кольцевого канала аэросмеси 4 и высота h рассекателей потока 11 имеет соотношение: а перед рассекателями потока 11 в кольцевом канале 4 аэросмеси расположен лопаточный завихритель 12, причем направление односторонних косых срезов входных участков рассекателей потока 11 совпадает с направлением крутки лопаток завихрителя 12, направление крутки лопаточных завихрителей 14 и 15 воздуха, установленных в кольцевых каналах 6 и 7 вторичного воздуха, совпадает с направлением крутки в кольцевом канале 4 аэросмеси. Изобретение позволяет снизить эмиссию оксидов азота NO (повышение экологических характеристик котельной установки) при сохранении экономичного выгорания топлива (низкого уровня механического недожога), а также уменьшить абразивный износ рассекателей потока в выходной части канала подачи аэросмеси. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

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, содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные 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 (RU №68652 U1, МПК F23D 1/06, 2007 г.). Аэродинамический преобразователь 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÷2,5 D, где D - из двух внутренних диаметров кольцевого канала. Каждая перегородка может быть выполнена вогнутой со стороны набегающего завихренного потока аэросмеси.

Недостатком этой пылеугольной горелки с аэродинамическим преобразователем потока аэросмеси является выполнение радиальных перегородок аэродинамического преобразователя плоскими. Они не обеспечивают глубокой концентрации топлива в пылевоздушных струях, таким образом, снижение эмиссии оксидов азота NOx недостаточно. Кроме того, для горелки данной конструкции существует высокая вероятность абразивного износа радиальных тонкостенных перегородок, особенно при сжигании высокозольных абразивных углей.

Наиболее близкой по технической сущности является пылеугольная горелка с делителями прямоточного потока аэросмеси, содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним по меньшей мере один кольцевой канал для прямоточной подачи аэросмеси с установленными в каждом из них равномерно по окружности пластинчатыми делителями потока (RU №89669 U1, МПК F23D 1/00, 2009 г.). Каждый из этих делителей потока выполнен с остроконечным входным рассекателем, и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха с установленным в каждом из них лопаточным завихрителем. Рассекатель имеет форму лезвия с односторонним косым срезом входной части. Угол среза может быть выбран в пределах 20÷60°.

Недостатками этой пылеугольной горелки являются:

- повышенный механический недожог топлива вследствие глубокой горизонтальной стадийности горения (достигаемой наличием крутки в каналах вторичного воздуха в сочетании с прямоточным движением аэросмеси), что применяется для снижения выбросов оксидов азота NOx;

- вероятность повышенного абразивного износа в связи с большой площадью перекрываемого делителями потока сечения выходной части канала аэросмеси, приводящей к увеличению выходной скорости потока аэросмеси из горелки.

Технической задачей настоящего изобретения является глубокое снижение эмиссии оксидов азота NOx (повышение экологических характеристик котельной установки) при сохранении экономичного выгорания топлива (низкого уровня механического недожога), а также снижение абразивного износа рассекателей в выходной части каналов подачи аэросмеси.

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 содержит 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 лопаточные завихрители воздуха. Новым, согласно изобретению, является расположение рассекателей потока на внешней обечайке кольцевого канала аэросмеси, причем высота Н кольцевого канала аэросмеси и высота h рассекателей потока имеет соотношение:

а перед рассекателями потока в кольцевом канале аэросмеси расположен лопаточный завихритель, причем направление односторонних косых срезов входных участков рассекателей потока совпадает с направлением крутки лопаток завихрителя, направление крутки лопаточных завихрителей воздуха, установленных в кольцевых каналах вторичного воздуха, совпадает с направлением крутки в кольцевом канале аэросмеси.

Между кольцевым каналом аэросмеси и внутренним кольцевым каналом вторичного воздуха установлен кольцевой слабопроточный воздушный канал.

На фиг. 1 представлен продольный разрез вихревой пылеугольной горелки; на фиг. 2 - поперечный разрез горелки по А-А; на фиг. 3 - трехмерное изображение рассекателя потока.

Вихревая пылеугольная горелка устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2, в котором размещены запальник и мазутная форсунка (не показаны). Вокруг центрального канала 2 последовательно расположены кольцевые каналы: канал 3 растопочного воздуха, канал 4 аэросмеси, слабопроточный воздушный канал 5, внутренний канал 6 вторичного воздуха и внешний канал 7 вторичного воздуха. Канал 3 растопочного воздуха оборудован входным патрубком 8, канал 4 аэросмеси оборудован входным патрубком 9, слабопроточный воздушный канал 5, внутренний канал 6 вторичного воздуха и внешний канал 7 вторичного воздуха оборудованы входным патрубком 10. В выходной части кольцевого канала 4 аэросмеси установлены рассекатели потока 11, имеющие форму секторных участков утолщения внешней обечайки канала 4 аэросмеси с односторонним косым срезом входной части. Эти рассекатели потока 11 расположены на внешней стороне кольцевого канала 4 аэросмеси. Причем высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси и высота h рассекателей потока 11 имеет соотношение:

Рекомендуемое оптимальное число рассекателей 11 потока составляет 4÷10. При этом площадь живого сечения канала 4 аэросмеси, перекрываемая рассекателями потока 11, составляет 25-40% от всей площади живого сечения кольцевого канала 4 аэросмеси. Длина рассекателей 11 потока вместе с односторонним косым срезом входной части принимается равной L=0,65-0,85 D, где D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси. Перед рассекателями потока 11 в средней части кольцевого канала 4 аэросмеси расположен лопаточный завихритель потока 12. Направление односторонних косых срезов входных частей рассекателей потока 11 совпадает с направлением крутки лопаток завихрителей потока 12 в канале 4 аэросмеси. В кольцевом канале 3 растопочного воздуха установлен лопаточный завихритель 13. Во внутреннем кольцевом канале 6 вторичного воздуха и внешнем кольцевом канале 7 вторичного воздуха установлены, соответственно, лопаточные завихрители воздуха 14 и 15.

Вихревая пылеугольная горелка работает следующим образом.

Через центральный канал 2 посредством запальника и мазутной форсунки (не показаны) производят розжиг топлива в топке 1. По входному патрубку 8 в кольцевой канал 3 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного топлива (например, мазута). Завихритель воздуха 13 в кольцевом канале 3 закручивает поток растопочного воздуха и вместе с ним распыленный мазут, что улучшает смесеобразование, а значит воспламенение и сгорание. Этот растопочный воздух также охлаждает запальник и мазутную форсунку (не показаны).

После розжига мазутной форсунки через входной патрубок 9 в канал 4 аэросмеси подают пылевоздушную смесь (аэросмесь). В средней части этого канала 4 аэросмеси, где установлен завихритель 12 потока, происходит закручивание потока пылевоздушной смеси и частицы угля посредством центробежных сил отбрасываются к внешней стенке этого канала 4. Движущийся далее по каналу 4 аэросмеси закрученный поток пылевоздушной смеси встречает на пути рассекатели потока 11 (в нашем случае это шесть штук), они разделяют этот поток соответственно на шесть струй. Наличие односторонних косых срезов входных частей рассекателей потока 11, совпадающих с направлением крутки лопаток завихрителя 12, уменьшает абразивный износ рассекателей потока 11 и аэродинамическое сопротивление канала 4 аэросмеси. Кроме этого, уменьшению абразивного износа рассекателей потока 11 способствует оптимально подобранная высота рассекателей потока 11, что подробно описывается ниже.

Наличие крутки потока от завихрителя потока 12 и от рассекателей потока 11 в канале 4 аэросмеси позволяет усилить концентрацию топливных частиц на стенках рассекателей потока 11 и создать за ними локальные зоны повышенной концентрации - «струи», которые продолжают двигаться в общем потоке пылевоздушной смеси к выходу из горелки. Выделение высококонцентрированных топливных струй внутри потока аэросмеси, выходящего из горелки в топку котла, способствует более быстрому прогреву пыли этих струй на выходе из горелки, интенсивному выделению летучих веществ и их воспламенению в условиях малого избытка воздуха. Таким образом, на начальном участке воспламенения и горения топлива удается минимизировать эмиссию оксидов азота NOx.

Оптимальным соотношением высоты h рассекателей потока 11 и высоты Н канала 4 аэросмеси является 0,4÷0,7. Такое соотношение обеспечивает требуемую концентрацию топлива в потоке пылевоздушной смеси, при этом сохраняет необходимые скорости потока пылевоздушной смеси в канале 4 аэросмеси.

При соотношении высоты h рассекателей потока 11 и высоты Н канала 4 аэросмеси менее 0,4 концентрация топлива в струях становится недостаточно эффективной. При соотношении высоты h рассекателей потока 11 и высоты Н канала 4 аэросмеси более 0,7 проходное сечение канала 4 аэросмеси уменьшается и, соответственно, увеличиваются скорости пылевоздушной смеси и абразивный износ рассекателей потока 11.

В горелке площадь живого сечения канала 4 аэросмеси, перекрываемая рассекателями потока 11, составляет 25-40% от всей площади живого сечения кольцевого канала 4 аэросмеси, что обусловлено принятой высотой рассекателей 11 потока.

Длина рассекателей потока 11 вместе с односторонним косым срезом принимается равной L=0,65-0,85 D, где D - диаметр внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси. Такая длина позволяет достигнуть оптимального баланса между концентрированием топлива в потоке аэросмеси (что способствует прогреву пыли этих струй на выходе из горелки, интенсивному выделению летучих веществ и их воспламенению в условиях малого избытка воздуха и соответственно низкой эмиссии оксидов азота NOx) и механическим недожогом.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку 1 подают вторичный воздух. Этот вторичный воздух подается в горелку по входному патрубку 10 в кольцевые каналы 5, 6 и 7. Основные потоки вторичного воздуха поступают в кольцевые каналы 6 и 7, а значительно меньший поток вторичного воздуха поступает в слабопроточный кольцевой канал 5. В кольцевых каналах 6 и 7 эти два потока вторичного воздуха вторичного воздуха закручиваются, соответственно, завихрителями 14 и 15, образуя два потока с разными параметрами крутки. В канале 6 образуется поток с малым параметром крутки, он предназначен для стабилизации факела. В канале 7 образуется поток с параметром крутки, он наиболее сильно отделяется от основного потока пыли и тем самым достигается горизонтальная стадийность горения и дополнительное снижение оксидов азота NOx.

Отрыву воздуха от основного потока пыли на начальном участке факела в зоне выхода и воспламенения летучих веществ также способствует слабопроточный кольцевой канал 5 (в данный канал подается небольшое количество воздуха), разделяющий кольцевой канал 4 аэросмеси и внутренний кольцевой канал 6 вторичного воздуха.

Наличие двух кольцевых каналов вторичного воздуха 6 и 7 дает возможность перераспределять вторичный воздух по этим каналам, что позволяет обеспечить стабильность воспламенения и горения угольной пыли, а также оптимизировать уровень механического недожога топлива и получаемым количеством оксидов азота NOx. Завихрители 14 и 15 позволяют производить регулировку крутки вторичного воздуха в кольцевых каналах 6 и 7 вторичного воздуха при пусконаладочных работах. Таким образом, конструкция горелки использует принцип двуступенчатого сжигания топлива в пределах факела каждой отдельной горелки (горизонтальная стадийность).

Направление односторонних косых срезов входных частей рассекателей потока 11 в кольцевом канале 4 аэросмеси совпадает с направлением крутки лопаток завихрителей 12, 13, 14 и 15 в кольцевых каналах, соответственно, 3, 4, 6 и 7, что позволяет в горелке закрутить поток топлива и воздуха в одном направлении, что способствует стабилизации воспламенения и горения факела горелки в топочной камере котла.

Использование предлагаемой вихревой пылеугольной горелки позволяет снизить эмиссию оксидов азота NOx (повышение экологических характеристик котельной установки) при сохранении экономичного выгорания топлива (низкого уровня механического недожога). Уменьшается абразивный износ рассекателей потока в выходной части канала подачи аэросмеси, что повышает надежность работы горелки и увеличивает ее долговечность.


ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА
ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА
ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА
ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА
ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
10.12.2014
№216.013.0ca3

Способ сжигания кавитационного водоуглеродного топлива из нефтяного кокса в топке кипящего слоя инертного материала и схема для его осуществления

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии сжигания нефтяного кокса. Способ сжигания кавитационного водоуглеродного топлива из нефтяного кокса в топке 1 кипящего слоя инертного материала заключается в создании кипящего слоя 3 инертного материала в нижней части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534652
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.04.2015
№216.013.3a0f

Способ сжигания кавитационного водоугольного топлива втопке кипящего слоя инертного материала, снижающий образование вредных выбросов оксидов азота и серы

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сжигания кавитационного водоугольного топлива в топке кипящего слоя инертного материала для снижения образования вредных выбросов оксидов азота и оксидов серы до минимального значения. Способ сжигания кавитационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546351
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.10.2015
№216.013.8500

Способ получения и сжигания композиционного кавитационного топлива из нефтяного кокса

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии сжигания нефтяного кокса. Нефтяной кокс - продукт глубокой переработки нефти, который в нашей стране в качестве топлива используют совсем недавно. Способ получения и сжигания композиционного кавитационного топлива из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565651
Дата охранного документа: 20.10.2015
25.08.2017
№217.015.c01a

Холодная воронка котла с кольцевой топкой

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков и может быть использовано в теплоэнергетике. Холодная воронка котла с кольцевой топкой 1 образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними 2 и наружными 3 трубными экранами, в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616690
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c642

Способ работы котла с кольцевой топкой на разных нагрузках и режимах

Изобретение относится к способу работы котла с кольцевой топкой на разных нагрузках и режимах. Способ включает подачу топливовоздушной смеси и вторичного воздуха через соответствующие сопла 5, 6 и 7 регулируемых горелок 4 и дополнительные воздушные сопла 8 в нижнюю часть кольцевой топки 1 в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618639
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.c6fe

Способ включения экранов кольцевой топки в пароводяной тракт котлов с кольцевой топкой с принудительной циркуляцией

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способу включения экранов кольцевой топки в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой. Способ включения экранов кольцевой топки 1 в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой 1 с принудительной циркуляцией включает подачу всей питательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618982
Дата охранного документа: 11.05.2017
19.01.2018
№218.016.04fa

Устройство изменения направления движения подвижной среды

Устройство предназначено для изменения направления движения подвижной среды. Устройство содержит суживающийся короб 1, на боковой стороне которого последовательно расположены выпускные щелевые отверстия 8, а кроме того, на боковой стороне короба 1 поперек его продольной оси последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630812
Дата охранного документа: 13.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c11

Топка с реактором форсированного кипящего слоя

Изобретение относится к области энергетики, и предназначено для использования в промышленных и энергетических котлах для высокоэффективного сжигания дробленых твердых топлив и горючих отходов. Топка с реактором форсированного кипящего слоя 9 содержит вертикальную топочную камеру 1, в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632637
Дата охранного документа: 06.10.2017
Showing 1-10 of 17 items.
10.12.2014
№216.013.0ca3

Способ сжигания кавитационного водоуглеродного топлива из нефтяного кокса в топке кипящего слоя инертного материала и схема для его осуществления

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии сжигания нефтяного кокса. Способ сжигания кавитационного водоуглеродного топлива из нефтяного кокса в топке 1 кипящего слоя инертного материала заключается в создании кипящего слоя 3 инертного материала в нижней части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534652
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.04.2015
№216.013.3a0f

Способ сжигания кавитационного водоугольного топлива втопке кипящего слоя инертного материала, снижающий образование вредных выбросов оксидов азота и серы

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сжигания кавитационного водоугольного топлива в топке кипящего слоя инертного материала для снижения образования вредных выбросов оксидов азота и оксидов серы до минимального значения. Способ сжигания кавитационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546351
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.10.2015
№216.013.8500

Способ получения и сжигания композиционного кавитационного топлива из нефтяного кокса

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии сжигания нефтяного кокса. Нефтяной кокс - продукт глубокой переработки нефти, который в нашей стране в качестве топлива используют совсем недавно. Способ получения и сжигания композиционного кавитационного топлива из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565651
Дата охранного документа: 20.10.2015
25.08.2017
№217.015.c01a

Холодная воронка котла с кольцевой топкой

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков и может быть использовано в теплоэнергетике. Холодная воронка котла с кольцевой топкой 1 образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними 2 и наружными 3 трубными экранами, в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616690
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c642

Способ работы котла с кольцевой топкой на разных нагрузках и режимах

Изобретение относится к способу работы котла с кольцевой топкой на разных нагрузках и режимах. Способ включает подачу топливовоздушной смеси и вторичного воздуха через соответствующие сопла 5, 6 и 7 регулируемых горелок 4 и дополнительные воздушные сопла 8 в нижнюю часть кольцевой топки 1 в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618639
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.c6fe

Способ включения экранов кольцевой топки в пароводяной тракт котлов с кольцевой топкой с принудительной циркуляцией

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способу включения экранов кольцевой топки в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой. Способ включения экранов кольцевой топки 1 в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой 1 с принудительной циркуляцией включает подачу всей питательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618982
Дата охранного документа: 11.05.2017
19.01.2018
№218.016.04fa

Устройство изменения направления движения подвижной среды

Устройство предназначено для изменения направления движения подвижной среды. Устройство содержит суживающийся короб 1, на боковой стороне которого последовательно расположены выпускные щелевые отверстия 8, а кроме того, на боковой стороне короба 1 поперек его продольной оси последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630812
Дата охранного документа: 13.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c11

Топка с реактором форсированного кипящего слоя

Изобретение относится к области энергетики, и предназначено для использования в промышленных и энергетических котлах для высокоэффективного сжигания дробленых твердых топлив и горючих отходов. Топка с реактором форсированного кипящего слоя 9 содержит вертикальную топочную камеру 1, в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632637
Дата охранного документа: 06.10.2017
06.12.2018
№218.016.a3d7

Высоковольтный запальник пылеугольного топлива

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива. Высоковольтный запальник пылеугольного топлива содержит канал 1 пылеугольного топлива, внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674114
Дата охранного документа: 04.12.2018
08.03.2019
№219.016.d502

Делитель пылегазового потока

Изобретение относится к области пылеприготовления и может быть использовано при подготовке твердого топлива к сжиганию на тепловых электростанциях. Делитель пылегазового потока образован размещенными одна над другой цилиндрическими обечайками 1 с уменьшающимися диаметрами по ходу пылегазового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002333426
Дата охранного документа: 10.09.2008
+ добавить свой РИД