ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов.

Известно горелочное устройство (патент на полезную модель №114356, МПК F23D 1/02, опубликован: 20.03.2012, Бюл. №8, содержащее трубу с горелочным насадком, на входным торце которой установлены аксиальный и тангенциальные патрубки подачи пыли высокой концентрации и высоконапорного воздуха, при этом горелочное устройство содержит также обечайку и трубчатые электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой.

Недостатком известного горелочного устройства является пульсация скоростей потока воздуха и пыли высокой концентрации, снижение скорости потока воздуха ниже скорости витания пыли и выпадение пыли в нижнюю часть трубы, что приводит к выходу горелочного устройства из эксплуатации.

Известно горелочное устройство Дубровского (прототип) (патент на полезную модель 132865, МПК F23D 1/02, опубликован: , содержащее 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.

Недостатком известного горелочного устройства является нестабильная аэродинамика, приводящая к выпадению из потока частиц угля в нижнюю часть трубы, что может привести к аварийному режиму работы.

Задача изобретения - оптимизация аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства.

Задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем 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, согласно изобретения тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок.

Расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет оптимизировать аэродинамические параметры и повысить надежность работы горелочного устройства.

На фиг. 1 изображен продольный разрез горелочного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Горелочное устройство содержит трубу 1 с горелочным насадком 2, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке 3 которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло 5 подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку 6 и электронагреватели 7, установленные между трубой 1 и обечайкой 6. Согласно изобретению, тангенциальные патрубки 4 подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке 3, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы 1, а соотношение длины (L) трубы 1 к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка 2 на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры 8 топки 9 котла, к которой пристыкован горелочный насадок 2. Горелочное устройство снабжено также соплами 10 подачи третичного воздуха в топку 9 котла, размещенными внутри амбразуры 8.

Горелочное устройство работает следующим образом.

При включении электронагревателей 7 прогревается труба 1 горелочного устройства. После прогрева трубы 1 до температуры самовоспламенения пыли, внутрь ее в растопочном режиме через сопло 5 подается пыль высокой концентрации (ПВК) с одновременной подачей высоконапорного воздуха через тангенциальные патрубки 4, которые закручивают поток пыли, в результате чего пыль отжимается к трубе, так как она тяжелее воздуха. При контакте с трубой 1 пыль воспламеняется, поступает в горелочный насадок 2, и далее в амбразуру 8 топки 9 котла, куда также подается третичный воздух из сопел 10. После растопки котла электронагреватели 7 отключаются, а горелочное устройство работает в режиме штатной горелки.

Как показали испытания горелочного устройства, расположение тангенциальных патрубков подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, на вертикальной стенке, по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок, позволяет в указанных интервалах оптимизацировать аэродинамические параметры, и повысить надежность работы горелочного устройства.

Расположение тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы - создает устойчивый воздушный вихрь, который воздействуя на периферийную часть потока пыли высокой концентрации отжимает пыль к стенкам трубы, способствуя прогреву и зажиганию всего потока пыли.

При изменении параметров расположения тангенциальных патрубков, например: менее 0,6 d (0,5 d) - невозможно создать устойчивый вихрь, так как вихрь в начале своего развития встречается с основным потоком пыли высокой концентрации и практически вся энергия вихря тратится на их взаимодействие и вихрь угасает,

При расположении тангенциальных патрубков 4 подачи высоконапорного воздуха на вертикальной стенке 3 по окружности более 0,9 d (1,0 d), конструктивно невозможно расположить патрубки 4, так как они выходят за диаметр трубы.

Выбор соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, обусловлен необходимым временем пребывания частиц пыли высокой концентрации для их прогрева и скоростью их витания в воздушном потоке, то есть L/d менее 2,5 не обеспечивается прогрев потока пыли высокой концентрации и она не загорается, а при L/d более 4, скорость потока воздуха в вихре на конечном участке снижается до скоростей, не обеспечивающих удержание частиц пыли в потоке и пыль сепарируются на стенки трубы, что приводит к завалу горелки пылью и аварийной ситуации.

Задача оптимизации аэродинамических параметров и повышения надежности работы горелочного устройства выполняется только при указанных параметрах расположения тангенциальных патрубков: 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4.