|
(21), (22) Заявка: 2004133202/06, 15.11.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
15.11.2004
(43) Дата публикации заявки: 27.04.2006
(46) Опубликовано: 10.11.2006
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2122154 C1, 20.11.1998. JP 2003074804 A, 12.03.2003. SU 244541 A, 08.10.1969. SU 354223 A, 15.12.1972. SU 826140 A, 30.04.1981. SU 761785 A, 07.09.1980. DE 2011847 B2, 29.06.1978. DE 3446788 A1, 03.07.1986.
Адрес для переписки:
109341, Москва, ул. Верхние Поля, 22, к.1, кв.457, В.Т.Чумаку
|
(72) Автор(ы):
Чумак Виктор Ташеевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Чумак Виктор Ташеевич (RU)
|
(54) СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ ГАЗА И ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано для сжигания жидкого и газообразного топлив в топках и камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок. Способ интенсификации процессов сжигания топлива включает подачу первичного воздуха и вторичного, закрученного завихрителями, газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения. При этом осуществляют снижение скорости сформированной газовоздушной смеси посредством того, что радиальные газовые сопла с диаметром от 1,0 до 7,5 мм находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа, а также за счет угла раскрытия факела, предотвращающего проскок пламени вовнутрь горелки или отрыв пламени. Изобретение позволяет обеспечить высокоэффективное и безопасное сжигание топлива, его экономию, снижение вредных выбросов в атмосферу, увеличение производительности котлов и снижение затрат на их содержание. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к сжиганию жидкого и газообразного топлив в топках и в камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок.
Известен способ сжигания топлива путем подачи в топку топлива коаксиальными потоками воздуха и инертного вещества с предварительным разделением топлива на потоки. Топливо в поток инертного вещества подают в количестве более 50% (см. патент Российской Федерации №2039911, МПК F 23 D 17/00, 1995). Указанный способ характеризуется низкоэффективным сжиганием топлива и удорожанием, обусловленным применением инертного вещества.
Наиболее близкими к описываемому изобретению является способ интенсификации процессов сжигания топлива, включающий подачу первичного воздуха и вторичного, закрученного завихрителями, газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения, а также горелочное устройство, содержащее корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, подачу воздуха в коллектор газа для подачи газообразного топлива с множеством радиальных газовых сопел, завихритель (см. патент Российской Федерации №2122154, МПК F 23 D 17/00, 1998).
Недостатками указанного источника информации является низкая эффективность сжигания топлива, а также высокое количество выбросов вредных веществ в атмосферу.
Задача изобретения – экономия топлива, снижение вредных выбросов в атмосферу, увеличение производительности котлов и снижение затрат на их содержание.
Задача решается за счет способа интенсификации процессов сжигания топлива, включающего подачу первичного воздуха и вторичного, закрученного завихрителями, газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения. Согласно изобретению осуществляют снижение скорости сформированной газовоздушной смеси посредством того, что радиальные газовые сопла с диаметром от 1,0 до 7,5 мм находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа, а также за счет угла раскрытия факела, предотвращающего проскок пламени вовнутрь горелки или отрыв пламени.
Задача также решается посредством горелочного устройства, содержащего корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, подачу воздуха, коллектор газа для подачи газообразного топлива с множеством радиальных газовых сопел, завихритель. Согласно изобретению завихритель выполнен пластинчатым, количество радиальных газовых сопел составляет от 100 до 450 штук, а их диаметр от 1,0 до 7,5 мм.
Кроме того, угол наклона пластинчатых завихрителей составляет от 0 до 90 градусов, а соотношение общей площади сечения радиальных газовых сопел и общей площади сечения для потока воздуха составляет 1….(15-25).
Количество газовых сопел обусловлено необходимостью формирования высококачественной газовоздушной смеси в условиях больших скоростей и ограниченного пространства в месте смесеобразования газ-воздух, необходимой производительностью котла и, соответственно, необходимым количеством газа и должно быть в пределах от 100 до 450 штук. Диаметр сопел должен быть в пределах от 1,0 до 7,5 мм. Множество газовых сопел, расположенных радиально, в сочетании с диаметром сопел способствует формированию высококачественной газовоздушной смеси (ГВС). Снижение скорости (ГВС) в два-три раза после горелочного устройства, рассеивание струй раскаленных газов по всему фронту их движения посредством угла наклона пластинчатых завихрителей делает достаточным по времени реализацию реакций (2) и (3) в ядре факела:

и предотвращает проскок пламени во внутрь горелки или отрыв пламени. Рассеивание струй раскаленных газов позволяет реализовать передачу тепла конвекцией с равномерным прогревом всего топочного пространства без локального перегрева футеровки и труб. Радиальные газовые сопла находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа.
Данные изобретения позволяют обеспечить высокоэффективное и безопасное сжигание топлива, его экономию, снижение вредных выбросов в атмосферу, увеличение производительности котлов и снижение затрат на их содержание.
На фиг.1 изображено горелочное устройство до усовершенствования.
На фиг.2 изображено горелочное устройство согласно изобретению, общий вид.
Горелочное устройство (фиг.2) содержит корпус 1, пластинчатые завихрители 2 вторичного воздуха, расположенные на коллекторе 3 газа с множеством газовых сопел 4 для выхода газа, расположенных радиально, кольцевой канал первичного воздуха с форсункой 5 для подачи жидкого топлива.
Торец коллектора 3 газа примыкает к основанию амбразуры 6. Торец форсунки 5 устанавливается на одной вертикали с торцом коллектора 3 газа.
Горелочное устройство работает следующим образом.
Поток вторичного воздуха из корпуса 1 подается в пластинчатые завихрители 2, на выходе из которых смешивается с множеством газовых струй, выходящих из сопел 4 и в виде турбулентного, закрученного пластинчатыми завихрителями 2, газовоздушного потока поступает в амбразуру 6, которая выполнена расширяющейся, теряя при этом скорость и приобретая необходимые условия для высокоэффективного сжигания газа, близкие к стехиометрическим.
Сформированная газовоздушная смесь поджигается запальным устройством. Устанавливается требуемый по производительности режим работы горелки.
В начальной стадии разогрева цвет факела у основания голубой с красными струями на периферии. По мере разогрева камеры сгорания и концентрации тепла длина факела укорачивается, постепенно сжигание газа переходит в безфакельное сжигание с выделением коротковолнового инфракрасного излучения в ядре, характеризующегося ярким малиновым светом, отражающегося от поверхности труб и футеровки. При этом голубой цвет факела у его основания сохраняется и является следствием полного сгорания водорода по реакции (2). Далее, за ним формируется наиболее яркое ядро, выделяющее коротковолновое инфракрасное излучение (лучевую энергию), – следствие полного сгорания углерода в соответствии с реакцией (3) с наибольшим температурным градиентом. Температура ядра факела может достигать 1700-1800°C, что обусловлено наличием в молекуле метана (СН4) молекулы углерода (С), в три раза превышающего по массе молекулу водорода (H2).
10-20% тепла передается тепловоспринимающим поверхностям труб посредством конвективного теплообмена, остальные 80-90% тепла передаются за счет коротковолнового инфракрасного излучения (лучевой энергии) от ядра факела равномерно по всем направлениям камеры сгорания, достигающего самые труднодоступные участки. Равномерность прогрева труб и футеровки с исключением локального перегрева способствует экономии топлива от 20%, увеличивает производительность котлов на 20-25%, снижает затраты на их содержание и увеличивает срок службы котлов. Этому способствует бессажевое сжигание газа, так как сажа, сгорая на поверхности труб и футеровки при температуре около 3000 С, провоцирует их локальный перегрев и преждевременный износ.
Анализ состава отходящих газов за котлом показал также отсутствие в них угарного газа (СО) и снижение оксидов азота на 20-25%. Данные способ интенсификации процесса сжигания топлива и горелочное устройство для его реализации позволяют эффективно сжигать топливо с коэффициентом избытка воздуха, равного 1,01-1,03, снизить удельный расход газа на выработку одной тонны пара, снизить вредные выбросы в атмосферу и увеличить срок службы котлов и их производительность.
Формула изобретения
1. Способ интенсификации процессов сжигания топлива, включающий подачу первичного воздуха и вторичного закрученного завихрителями газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения, отличающийся тем, что осуществляют снижение скорости сформированной газовоздушной смеси посредством того, что радиальные газовые сопла диаметром от 1,0 до 7,5 мм находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа, а также за счет угла раскрытия факела, предотвращающего проскок пламени вовнутрь горелки или отрыв пламени.
2. Горелочное устройство, содержащее корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, подачу воздуха, коллектор газа для подачи газообразного топлива с множеством радиальных газовых сопел, завихритель, отличающееся тем, что завихритель выполнен пластинчатым, количество радиальных газовых сопел составляет от 100 до 450 штук, а их диаметр от 1,0 до 7,5 мм.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что угол наклона пластинчатых завихрителей составляет от 0 до 90°.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что соотношение общей площади сечения радиальных газовых сопел и общей площади сечения для потока воздуха составляет 1…(15-25).
РИСУНКИ
|
|