RU131849U1

RU131849U1 - Vortex Burner

Info

Publication number: RU131849U1
Application number: RU2012154668/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Ерохин; Валерий Фёдорович Карайченцев; Алексей Юрьевич Козаченко; Руслан Викторович Мединцев; Дмитрий Владимирович Синица
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод котельного оборудования"
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-08-27

Abstract

Вихревая горелка, содержащая корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы подачи топлива и воздуха, завихрители лопаточные, отличающаяся тем, что на выходе не менее чем из одного кольцевого канала, расположенного между двумя другими каналами, установлен рассекатель, состоящий из попеременно направленных конусных секторов дуффузорного и конфузорного типов, причем конусные сектора диффузорного типа устанавливаются на внутреннюю стенку канала, а конусные сектора конфузорного типа - на внешнюю, и, кроме того, между конусными секторами выполнены разделяющие перегородки, плоскости которых направлены через ось горелки.A vortex burner containing a housing with a coaxially mounted central pipe and shells forming annular channels of fuel and air supply, blade swirls, characterized in that at the outlet of at least one annular channel located between two other channels, a divider is installed, consisting of alternately directional conical sectors of the diffuser and confuser types, moreover, the cone sectors of the diffuser type are installed on the inner wall of the channel, and the cone sectors of the confuser type are installed on the outside nyuyu, and furthermore, the sectors formed between the conical partition walls, the planes of which are directed through the burner axis.

Description

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована при сжигании пылевоздушной смеси или газа низкой калорийности.The utility model relates to energy and can be used when burning a dusty mixture or low-calorie gas.

Из уровня техники известна горелка одноканальная по первичному и двухканальная по вторичному воздуху, содержащая короб центрального воздуха, завихритель улиточный пылевоздушной смеси, короб вторичного воздуха, канал центрального воздуха, канал пылевоздушной смеси, каналы вторичного воздуха, завихритель лопаточный и форсунку растопочную (отраслевой стандарт ОСТ 108.030.26-78 “Горелки вихревые пылеугольные, пылегазовые и компановка их с топками. Методы расчета и проектирования”, стр.10, черт.7).The prior art single-channel burner for primary and two-channel for secondary air, containing a central air box, a sniffer snail air-dust mixture, a secondary air box, a central air channel, a dust-air mixture channel, secondary air channels, a blade swirl and a nozzle for kindling (industry standard ОСТ 108.030 .26-78 “Vortex pulverized coal, dust and gas burners and their arrangement with fireboxes. Methods of calculation and design”, p. 10, Fig. 7).

Недостатком горелки по ОСТ является подача топливного агента и воздуха на смешение сплошными кольцевыми каналами. Данная подача не обеспечивает достаточного смешения агентов для полного сгорания топлива, что снижает экономический и экологический эффект от использования горелки по OCT.The disadvantage of the burner for OST is the supply of the fuel agent and air for mixing by continuous annular channels. This feed does not provide sufficient mixing of the agents for complete combustion of the fuel, which reduces the economic and environmental effect of using the burner according to OCT.

Наиболее близким техническим решением предлагаемой горелки является “Вихревая пылеугольная горелка” по патенту №2426029, содержащая корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы пылевоздушной смеси, растопочного воздуха и, по крайней мере, один канал вторичного воздуха, на выходных концах этих каналов установлены аксиальные завихрители, на выходном конце горелки на торце средней обечайки, образующей канал пылевоздушной смеси, выполнен выходной конфузор с углом сужения 10÷35°, а на торце внешней обечайки, образующей внешний канал вторичного воздуха, выполнен выходной диффузор с углом раскрытия 20÷35°, причем степень перекрытия сечения указанных каналов выбирают из соотношения:

и

,The closest technical solution of the proposed burner is the “Vortex pulverized coal burner” according to patent No. 2426029, comprising a housing with a coaxially mounted central pipe and shells forming ring channels of the dusty air mixture, kindling air and at least one secondary air channel at the outlet ends of these of channels, axial swirlers are installed, at the outlet end of the burner at the end of the middle shell forming the channel of the dust-air mixture, an output confuser with a narrowing angle of 10–35 ° is made, and at the end It shell forming the external channel secondary air outlet diffuser formed with an opening angle of 20 ÷ 35 °, the degree of overlapping sections of said channels are selected from the relation:

and

,

где F₁, F₂, F₃, F₄ соответственно площадь сечения канала пылевоздушной смеси, площадь сужения сечения канала пылевоздушной смеси, площадь сечения внешнего канала вторичного воздуха, площадь сужения внешнего канала вторичного воздуха. Причем кольцевой внутренний канал вторичного воздуха выполнен с возможностью пропуска 30÷40%, а кольцевой внешний канал вторичного воздуха - 60÷70% всего вторичного воздуха.where F ₁ , F ₂ , F ₃ , F _4, respectively, the cross-sectional area of the channel of the dusty air mixture, the narrowing area of the cross-section of the channel of the dusty air mixture, the cross-sectional area of the external channel of the secondary air, the narrowing area of the external channel of the secondary air. Moreover, the annular internal channel of the secondary air is made with the possibility of passing 30 ÷ 40%, and the annular external channel of the secondary air is 60 ÷ 70% of all secondary air.

Недостаток горелки по патенту №2426029 в том, что агенты смешения через выходные диффузорные и конфузорные каналы выходят сплошными кольцевыми струями, что не приводит к достаточному смешению агентов, процессы горения затягиваются в топочном объеме и снижается экономический, а в ряде случаев и экологический эффекты от использования известной горелки.The disadvantage of the burner according to patent No. 2426029 is that the mixing agents through the outlet diffuser and confuser channels exit in continuous ring jets, which does not lead to sufficient mixing of the agents, the combustion processes are delayed in the furnace volume and the economic and, in some cases, environmental effects from use are reduced famous burner.

Задача предлагаемого решения - создать вихревую горелку для сжигания пылеугольного топлива или газа низкой калорийности, в которой максимально оптимизировано смешение топливного агента с воздухом, что приведет к ускорению процессов горения, увеличению температуры ядра факела, сокращению длины факела, а следовательно позволит использовать топки меньшего объема и понизить величину недожога для низкокалорийных топлив.The objective of the proposed solution is to create a vortex burner for burning pulverized coal or low-calorie gas, in which the mixing of the fuel agent with air is optimized as much as possible, which will accelerate the combustion processes, increase the temperature of the flame core, reduce the length of the flame, and therefore allow the use of smaller volume fireboxes and lower the burn rate for low-calorie fuels.

Решается поставленная задача за счет того, что на предлагаемой вихревой горелке, содержащей корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы подачи топлива и растопочного воздуха, завихрители лопаточные, на выходе не менее чем из одного кольцевого канала, расположенного между двумя другими каналами устанавливается рассекатель, состоящий из попеременно направленных конусных секторов диффузорного и конфузорного типов, причем конусные сектора диффузорного типа устанавливаются на внутреннюю стенку канала, а конусные сектора конфузорного типа - на внешнюю стенку и, кроме того между конусными секторами выполнены разделяющие перегородки, плоскости которых направлены через ось горелки.The problem is solved due to the fact that on the proposed vortex burner containing a housing with a coaxially mounted central pipe and shells forming ring channels for supplying fuel and kindling air, the blade swirls are at the outlet of at least one ring channel located between two other channels a divider is installed, consisting of alternately directed cone sectors of the diffuser and confuser types, and the cone sectors of the diffuser type are installed on the inside the channel wall, and the cone sectors of the confuser type onto the outer wall and, in addition, separating partitions are made between the cone sectors, the planes of which are directed through the axis of the burner.

Технический эффект от применения предложенной горелки, заключается в том, что на выходе из горелки разрывается кольцевое движение топлива, что приводит к лучшему смешению топлива с воздухом и, в конечном итоге, к более полному сгоранию топлива, следовательно к повышению экономического и экологического эффекта.The technical effect of the use of the proposed burner is that at the exit from the burner the ring motion of the fuel is broken, which leads to better mixing of the fuel with air and, ultimately, to a more complete combustion of the fuel, and therefore to increase the economic and environmental effect.

Предложенная горелка отличается от прототипа тем, что на выходе не менее чем из одного кольцевого канала, расположенного между двумя другими каналами, установлен рассекатель, состоящий из попеременно направленных конусных секторов диффузорного и конфузорного типов, причем конусные сектора диффузорного типа устанавливаются на внутреннюю стенку канала, а конусные сектора конфузорного типа устанавливаются на внешнюю стенку канала и, кроме того, между конусными секторами выполнены разделяющие перегородки, плоскости которых направлены через ось горелки.The proposed burner differs from the prototype in that at the outlet of at least one annular channel located between two other channels, a divider is installed, consisting of alternately conical cone sectors of diffuser and confuser types, moreover, cone sectors of diffuser type are installed on the inner wall of the channel, and cone sectors of confuser type are installed on the outer wall of the channel and, in addition, separating partitions are made between the cone sectors, the planes of which are directed h cutting torch axis.

Из приведенного перечня признаков заявляемого устройства и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявленное техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.From the above list of features of the claimed device and the achievement of the task it is clearly seen that the claimed technical solution is a new combination of features, as a combination of known and new features, providing a new technical result, not known at the filing date of the application.

Для описания горелки, в качестве топлива рассмотрим угольную пыль.To describe the burner, we consider coal dust as a fuel.

На фиг.1 представлен продольный разрез вихревой горелки; на фиг.2 представлен вид А выходной части горелки (увеличено); на фиг.3 представлен вид Б из топки котла.Figure 1 shows a longitudinal section of a vortex burner; figure 2 presents a view And the output of the burner (enlarged); figure 3 presents a view of B from the furnace of the boiler.

Вихревая пылеугольная горелка устанавливается на стене 1 топочной камеры котла. Горелка состоит из корпуса 2, в котором коаксиально расположены следующие каналы (от центра к периферии):The vortex dust-coal burner is installed on the wall 1 of the boiler combustion chamber. The burner consists of a housing 2, in which the following channels are coaxially located (from the center to the periphery):

- центральный канал 3;- central channel 3;

- кольцевой канал 4 растопочного воздуха;- annular channel 4 of the kindling air;

- кольцевой топливный канал 5;- annular fuel channel 5;

- кольцевой внутренний канал 6 вторичного воздуха;- annular inner channel 6 of the secondary air;

- кольцевой внешний канал 7 вторичного воздуха;- annular external channel 7 of the secondary air;

Центральный канал 3 образован внутренними стенками цилиндрической трубы 8, в нем расположены запальник и мазутная горелка (не показаны). Кольцевой канал 4 растопочного воздуха образован внешней стенкой цилиндрической трубы 8 и внутренней стенкой внутренней обечайки 9. Кольцевой топливный канал 5 образован внешней стенкой внутренней обечайки 9 и внутренней стенкой средней обечайки 10. Кольцевой внутренний канал 6 вторичного воздуха образован внешней стенкой средней обечайки 10 и внутренней стенкой внешней обечайки 11. Кольцевой внешний канал 7 вторичного воздуха образован внешней стенкой обечайки 11 и внутренней стенкой корпуса 2. В выходных частях каналов 4, 6 и 7 расположены неподвижные аксиальные завихрители 12.The Central channel 3 is formed by the inner walls of the cylindrical pipe 8, it is located igniter and fuel oil burner (not shown). The annular channel 4 of the kindling air is formed by the outer wall of the cylindrical pipe 8 and the inner wall of the inner shell 9. The annular fuel channel 5 is formed by the outer wall of the inner shell 9 and the inner wall of the middle shell 10. The annular inner channel 6 of the secondary air is formed by the outer wall of the middle shell 10 and the inner wall the outer shell 11. The annular external channel 7 of the secondary air is formed by the outer wall of the shell 11 and the inner wall of the housing 2. In the output parts of the channels 4, 6 and 7 are not movable axial swirls 12.

К входным концам обечаек 9, 10, 11 и корпусу 2 присоединены соответственно подводящая труба 13 центрального воздуха, подводящий короб 14 пылевоздушной смеси, подводящий короб 15 вторичного воздуха и подводящий короб 16 вторичного воздуха. Со стороны топки на выходном конце горелки на торцах обечаек 9 и 10, образующих топливный канал 5, выполнен рассекатель 17.To the input ends of the shells 9, 10, 11 and the housing 2 are connected, respectively, the inlet pipe 13 of the Central air, the inlet duct 14 of the dust-air mixture, the inlet duct 15 of the secondary air and the inlet duct 16 of the secondary air. On the side of the furnace, at the outlet end of the burner, at the ends of the shells 9 and 10 forming the fuel channel 5, a divider 17 is made.

Рассекатель 17 представляет собой попеременно направленные конусные сектора дуффузорного 18 и конфузорного 19 типов, причем конусные сектора диффузорного типа устанавливаются на внутреннюю стенку канала, а конусные сектора конфузорного типа на внешнюю. Между конусными секторами установливаются разделяющие перегородки (20), плоскости которых направлены через ось горелки, а ширина соответствует ширине канала.The divider 17 is an alternately directed conical sector of the diffuser 18 and confusor 19 types, the cone sectors of the diffuser type being installed on the inner wall of the channel, and the cone sectors of the confuser type on the external. Separating partitions (20) are installed between the conical sectors, the planes of which are directed through the axis of the burner, and the width corresponds to the width of the channel.

Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.

Через центральный канал 3 посредством запального устройства и мазутной форсунки производят розжиг растопочного топлива в топке. По подводящей трубе 13 в кольцевой канал 4 подается растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного растопочного топлива. Завихритель 12 в кольцевом канале 4 закручивает поток растопочного воздуха и вместе с ним распыленный мазут, что улучшает смесеобразование, а значит, и воспламенение и сгорание. Этот растопочный воздух также охлаждает запальник и мазутную форсунку.Through the central channel 3 by means of an ignition device and a fuel oil nozzle, ignition fuel is fired in the furnace. The feed pipe 13 is supplied through the supply pipe 13 to the annular channel 4, which is necessary for quick ignition and reliable combustion of the sprayed fuel. The swirler 12 in the annular channel 4 swirls the stream of kindling air and, together with it, the sprayed fuel oil, which improves mixture formation, and hence, ignition and combustion. This kindling air also cools the igniter and the fuel oil nozzle.

После розжига мазутной форсунки через подводящий короб 14 и кольцевой канал 5 в топку подают основное топливо - пылевоздушную смесь. Рассекатель 17 в кольцевом канале 5 за счет попеременно направленных к соседним каналам конусных секторов 18 и 19, позволяет распределить топливо канала 5 в потоках воздуха соседних воздушных каналов 4 и 6 и, тем самым, разорвать кольцевую выдачу топлива и интенсифицировать смешение. При этом, процессы горения ускоряются, длина факела становится короче.After ignition of the fuel oil nozzle, the main fuel, a dusty air mixture, is fed into the furnace through the supply duct 14 and the annular channel 5. The divider 17 in the annular channel 5 due to the cone sectors 18 and 19 alternately directed towards the adjacent channels, allows to distribute the fuel of the channel 5 in the air flows of the adjacent air channels 4 and 6 and, thereby, break the annular delivery of fuel and intensify the mixing. At the same time, combustion processes are accelerated, the length of the torch becomes shorter.

Во все каналы, за исключением канала с установленным рассекателем, ставятся завихрители 12. Их основной целью служит создание крутки потока, формирующей благоприятные условия для образования приосевой зоны рециркуляции дымовых газов к устью горелки, что способствует быстрому прогреву и надежному воспламенению топлива во всем диапазоне эксплуатационных нагрузок.In all channels, except for the channel with a mounted divider, swirlers 12 are placed. Their main purpose is to create a flow twist that creates favorable conditions for the formation of an axial flue gas recirculation zone to the mouth of the burner, which contributes to rapid heating and reliable ignition of the fuel in the entire range of operating loads .

Использование предлагаемого устройства позволит сжигать угольную пыль и низкокалорийные газовые топлива (доменный газ, сбросной газ производства технического углерода, биогаз и т.п.) с меньшими потерями от химической неполноты сгорания топлива, снизит вероятность отрыва пламени от устья горелки, повысить экономический и экологический эффект установки.Using the proposed device will allow to burn coal dust and low-calorie gas fuels (blast furnace gas, exhaust gas from the production of carbon black, biogas, etc.) with less loss from chemical incomplete combustion of the fuel, reduce the likelihood of flame detachment from the mouth of the burner, increase the economic and environmental effect installation.

Claims

A vortex burner containing a housing with a coaxially mounted central pipe and shells forming annular fuel and air supply channels, blade swirls, characterized in that at the outlet of at least one annular channel located between two other channels, a divider is installed, consisting of alternately directional cone sectors of the diffuser and confuser types, moreover, the cone sectors of the diffuser type are installed on the inner wall of the channel, and the cone sectors of the confuser type are installed on the outside nyuyu, and furthermore, the sectors formed between the conical partition walls, the planes of which are directed through the burner axis.