RU147336U1

RU147336U1 - FUEL COMBUSTION DEVICE

Info

Publication number: RU147336U1
Application number: RU2014106798/06U
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Мурко; Владимир Иванович Федяев; Виктор Иванович Карпенок; Валерий Николаевич Делягин
Original assignee: Василий Иванович Мурко; Владимир Иванович Федяев
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-11-10

Abstract

Устройство для сжигания топлива, представляющее собой адиабатическую вихревую камеру сгорания с одним или несколькими горелочными устройствами с форсунками, распыляющими топливо в пространство камеры сгорания по касательной к условной внутренней цилиндрической поверхности, соплами для воздуха, расположенными на боковой поверхности, и газовыпускным окном, выполненным в одной из торцевых стенок, отличающееся тем, что в торцевой стенке, не содержащей газовыпускного окна, установлено как минимум одно дополнительное горелочное устройство с топливной форсункой, факел распыла которой направлен в сторону газовыпускного окна.A device for burning fuel, which is an adiabatic vortex combustion chamber with one or more burner devices with nozzles spraying fuel into the space of the combustion chamber tangentially to the conditional inner cylindrical surface, air nozzles located on the side surface, and a gas outlet made in one from the end walls, characterized in that at least one additional burner device is installed in the end wall not containing a gas outlet window of the fuel injector spray pattern which is directed towards the flue box.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности, к устройствам для сжигания топлива, преимущественно низкокалорийного суспензионного угольного топлива.The utility model relates to the field of power engineering, in particular, to devices for burning fuel, mainly low-calorie suspension coal fuel.

Известна вихревая топка [1, Патент РФ на полезную модель №37183], образованная экранами и обмуровкой, имеющая несколько тангенциально установленных и ориентированных на расположенные по оси топки условные окружности горелочных устройств, а также газовыпускное окно, расположенное по оси топки и выполненное в виде пережима.Known vortex furnace [1, RF patent for utility model No. 37183], formed by screens and lining, having several tangentially installed and oriented on the furnace axis relative circumferences of the burner devices, as well as a gas outlet located along the furnace axis and made in the form of pinch .

Недостатком данной топки является ее малая эффективность при работе с низкокалорийными топливами (например, с суспензионным угольным топливом, приготовленным из отходов углеобогащения), поскольку экраны, ограничивающие топку, отводят тепло, что снижает температуру в топке.The disadvantage of this furnace is its low efficiency when working with low-calorie fuels (for example, with suspension coal fuel prepared from coal-processing waste), since the screens restricting the furnace remove heat, which reduces the temperature in the furnace.

Поэтому в такой топке эффективное сжигание низкокалорийных топлив возможно только лишь при «подсветке» за счет сжигания другого топлива.Therefore, in such a furnace, efficient burning of low-calorie fuels is possible only with "backlighting" due to the burning of other fuels.

Известна топка, примененная в теплогенераторе [2, Патент РФ на полезную модель №82825], образованная двумя торцевыми стенами, в одной из которых выполнено газовыпускное окно, и боковой поверхностью, содержащей горелочное устройство и сопла дутьевого воздуха.A known furnace used in a heat generator [2, RF Patent for Utility Model No. 82825], formed by two end walls, in one of which a gas outlet window is made, and a side surface containing a burner device and blowing air nozzles.

Наиболее близкой к предлагаемой является топка в составе теплогенератора [3, Патент РФ на полезную модель №105417], которая в отличие от топки [2] снабжена по меньшей мере еще одним горелочным устройством с форсункой, распыленная струя топлива из которой направлена тангенциально к внутренней поверхности топки.Closest to the proposed one is a furnace as part of a heat generator [3, RF Patent for Utility Model No. 105417], which, unlike a furnace [2], is equipped with at least one other burner device with a nozzle, the atomized jet of fuel from which is directed tangentially to the inner surface fireboxes.

Недостатком последней топки, как и всех указанных выше топок, является то, что все они работают под наддувом. Вследствие этого для поддержания слабого разрежения в пространстве топки и надежной эвакуации продуктов сгорания в каждой из вышеописанных топок необходимо существенно понижать давление за газовыпускным окном, которое является дополнительным местным сопротивлением. Для создания необходимого перепада давления на этом участке необходимо увеличивать производительность дымососа, что приводит к увеличению неорганизованных присосов воздуха в дымогазовом тракте и, как следствие, к снижению эффективности теплогенерирующей установки. Другим недостатком аналогов и прототипа является их низкая удельная теплопроизводительность, что требует увеличения габаритов топки.The disadvantage of the last firebox, as well as all the above fire chambers, is that they all work under pressurization. As a result of this, in order to maintain a low rarefaction in the furnace chamber and reliable evacuation of combustion products in each of the above furnaces, it is necessary to significantly reduce the pressure behind the gas outlet window, which is an additional local resistance. To create the necessary pressure difference in this section, it is necessary to increase the capacity of the smoke exhaust, which leads to an increase in unorganized air suction in the smoke and gas path and, as a result, to a decrease in the efficiency of the heat generating installation. Another disadvantage of analogues and prototype is their low specific heat output, which requires an increase in the dimensions of the furnace.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих аналогам и прототипу, т.е. обеспечение эвакуации дымогазовых продуктов горения из пространства топки без увеличения присосов воздуха в дымогазовом тракте и повышение удельной теплопроизводительности топки при сохранении геометрических размеров топки.The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages inherent in analogues and prototype, i.e. ensuring the evacuation of flue gas products of combustion from the furnace space without increasing air suction in the flue gas duct and increasing the specific heat output of the furnace while maintaining the geometric dimensions of the furnace.

Поставленная цель достигается тем, что в торцевой стенке вихревой камеры, входящей в состав устройства для сжигания топлива, не содержащей газовыпускного окна, устанавливается как минимум одно дополнительное горелочное устройство с топливной форсункой, факел распыла которой направлен в сторону газовыпускного окна.This goal is achieved by the fact that at least one additional burner device with a fuel nozzle is installed in the end wall of the vortex chamber, which is part of the device for burning fuel that does not contain a gas outlet, the spray torch of which is directed towards the gas outlet.

Установка в торцевой стенке, не содержащей газовыпускного окна, как минимум одного дополнительного горелочного устройства с топливной форсункой приводит к тому, что струя распыленного топлива, истекающего из форсунки, достигает газовыпускного окна и, проходя через него, создает в области, прилегающей к газовыпускному окну, эффект эжекции. Этим обеспечивается дополнительный импульс для эвакуации дымогазовой смеси из вихревой камеры. Помимо этого, продвижение дымогазовой смеси по тракту обеспечивается за счет работы дымососа, но уже без необходимости повышения его производительности. Распыленное топливо, подаваемое через дополнительное горелочное устройство, при движении сквозь пространство адиабатической камеры и далее сквозь газовыпускное окно испытывает мощное тепловое воздействие со стороны вихревого потока, образованного горящим распыленным топливом, подаваемым через тангенциальное(ые) горелочное(ые) устройство(а) с форсункой(ами). Это обеспечивает надежное воспламенение топлива, подаваемого через дополнительное(ые) горелочное(ые) устройство(а) с форсункой(ами), т.е. осуществляется постоянная «подсветка» факела при сжигании того же самого топлива. Постоянная «подсветка» обеспечивает дальнейшее горение топлива без адиабатических условий. Таким образом, в пространство адиабатической камеры через тангенциальное(ые) горелочное(ые) устройство(а) с форсункой(ами) поступает и сгорает некоторое количество топлива, количество которого ограничено размерами камеры. При этом через добавочное(ые) горелочное(ые) устройство(а) с форсункой(ами), установленное(ые) в торцевой стенке, не содержащей газовыпускного окна, на сжигание подается дополнительное количество топлива, которое сгорает при постоянной «подсветке». При этом дополнительное количество топлива, сгорающего в камере с «подсветкой», и соответствующая этому выделяемая тепловая мощность может превышать расход топлива и тепловую мощность «подсвечивающего» источника. Таким образом, установка дополнительного горелочного устройства в торцевой стене, не содержащей газовыпускного окна, существенно увеличивает теплопроизводительность устройства для сжигания без изменения его габаритных размеров.Installing at least one additional burner device with a fuel nozzle in the end wall that does not contain a gas outlet leads to the fact that the stream of atomized fuel flowing out of the nozzle reaches the gas outlet and, passing through it, creates in the area adjacent to the gas outlet, ejection effect. This provides an additional impulse for the evacuation of the flue gas mixture from the vortex chamber. In addition, the promotion of the flue gas mixture along the path is ensured by the operation of the smoke exhaust, but without the need to increase its productivity. Sprayed fuel supplied through an additional burner device, when moving through the adiabatic chamber space and further through the gas outlet window, experiences a strong thermal effect from the vortex stream formed by burning sprayed fuel supplied through the tangential burner device (s) with the nozzle (s). This ensures reliable ignition of the fuel supplied through the additional burner device (s) with the nozzle (s), i.e. the torch is constantly “illuminated” when the same fuel is burned. Constant "backlight" provides further fuel combustion without adiabatic conditions. Thus, a certain amount of fuel enters and burns into the adiabatic chamber space through the tangential burner (s) burner device (s) with nozzle (s), the amount of which is limited by the size of the chamber. At the same time, through the additional burner (s) device (s) with nozzle (s) installed in the end wall that does not contain a gas outlet, an additional amount of fuel is supplied for combustion, which burns out under constant “backlight”. In this case, the additional amount of fuel burning in the chamber with "backlight", and the corresponding emitted thermal power may exceed the fuel consumption and thermal power of the "illuminating" source. Thus, the installation of an additional burner device in the end wall that does not contain a gas outlet window, significantly increases the heating capacity of the device for combustion without changing its overall dimensions.

На рисунках 1 и 2 представлена схема устройства для сжигания топлива.Figures 1 and 2 show a diagram of a device for burning fuel.

Устройство для сжигания топлива представлено адиабатической вихревой камерой сгорания, состоящей из боковой поверхности 1 и торцевых стенок 2 и 3. В торцевой стенке 3 выполнено газовыпускное окно 4. На боковой поверхности 1 установлено одно или несколько тангенциальных горелочных устройств 5 с топливными форсунками 6. На рисунке показано два таких горелочных устройства 5 с топливными форсунками 6. Тангенциальные горелочные устройства расположены таким образом, что помещаемые в них форсунки распыляют топливо в пространство камеры сгорания по касательной к условной цилиндрической поверхности внутри камеры. При этом одно или более горелочных устройств могут быть выполнены в виде форкамеры с гнездом 7 для растопочной горелки (на рисунке не показана), работающей на высокореакционном топливе. Для растопки топки на твердом топливе (уголь, брикеты, дрова и др.) в нижней (в подовой) части топки может располагаться устройство для сжигания твердого топлива (решетка с шурующей планкой или колосниковая, в т.ч. подвижная решетка). Эти добавочные устройства служат для разогрева топки при запуске из холодного состояния. В боковой поверхности адиабатической камеры расположены также сопла 8 для подачи воздуха, необходимого для сгорания топлива. Сопла, как и горелочные устройства, установлены таким образом, чтобы струи воздуха были направлены по касательной к условной цилиндрической поверхности внутри камеры. В торцевой стенке, не содержащей газовыпускного окна, установлено как минимум одно добавочное горелочные устройство 9 с топливной форсункой 10, причем это добавочное горелочное устройство установлено таким образом, чтобы струя топлива была направлена в сторону газовыпускного окна, как показано на рисунке 1.The device for burning fuel is represented by an adiabatic vortex combustion chamber, consisting of a side surface 1 and end walls 2 and 3. An exhaust window 4 is made in the end wall 3. One or more tangential burner devices 5 with fuel nozzles 6 are installed on the side surface 1. two such burner devices 5 with fuel nozzles 6 are shown. The tangential burner devices are arranged so that the nozzles placed in them spray fuel into the space of the combustion chamber of the tangent to the notional cylindrical surface inside the chamber. In this case, one or more burner devices can be made in the form of a prechamber with a socket 7 for a kindling burner (not shown in the figure) operating on highly reactive fuel. For kindling a solid fuel furnace (coal, briquettes, firewood, etc.), a device for burning solid fuel (a grate with a screwing bar or a grate, including a movable grate) can be located in the lower (in the hearth) part of the firebox. These additional devices are used to warm the furnace when starting from a cold state. In the lateral surface of the adiabatic chamber are also nozzles 8 for supplying air necessary for the combustion of fuel. Nozzles, like burner devices, are installed in such a way that the air jets are directed tangentially to the conditional cylindrical surface inside the chamber. At least one additional burner device 9 with a fuel nozzle 10 is installed in the end wall that does not contain a gas outlet, and this additional burner device is installed so that the fuel jet is directed towards the gas outlet, as shown in Figure 1.

Устройство для сжигания топлива работает следующим образом.A device for burning fuel works as follows.

При растопке из холодного состояния зажигается растопочная горелка, установленная в гнезде 7 и работающая на высокореакционном топливе, или твердое топливо (уголь, дрова и др.), подаваемое на расположенное в подовой части устройство для сжигания твердого топлива. После некоторого прогрева пространства адиабатической вихревой камеры через форсунки в тангенциальных горелочных устройствах 5, расположенных в боковой поверхности 1, подается основное (низкореакционное) топливо, как правило, суспензионное угольное топливо. При этом через сопла 8 начинают подавать воздух. Одновременная работа растопочной горелки (или устройства для сжигания твердого топлива) и форсунки(ок) с основным топливом обеспечивает надежное воспламенение основного топлива, подаваемого сначала через одно, а затем через все тангенциальные горелочные устройства 5 с топливными форсунками 6.When kindling from a cold state, a kindling burner installed in socket 7 and operating on highly reactive fuel, or solid fuel (coal, firewood, etc.) supplied to a solid fuel burning device located in the hearth, is ignited. After some warming up of the adiabatic vortex chamber space through the nozzles in the tangential burner devices 5 located in the lateral surface 1, the main (low-reaction) fuel, usually suspension coal fuel, is fed. Thus through the nozzle 8 begin to supply air. The simultaneous operation of the kindling burner (or device for burning solid fuel) and the nozzle (s) with the main fuel ensures reliable ignition of the main fuel supplied first through one and then through all tangential burner devices 5 with fuel nozzles 6.

После полного нагрева вихревой камеры сгорания и достижения стабильного режима горения при совместной работе растопочной горелки (или растопочного устройства) и тангенциальных горелочных устройств с топливными форсунками основного низкореакционного топлива постепенно снижается расход растопочного топлива и растопочная горелка (горелки) или растопочное устройство отключаются, а работа топки осуществляется на основном топливе, подаваемом через тангенциальные горелочные устройства с топливными форсунками. При достижении и стабилизации необходимого температурного режима работы топки осуществляют подачу основного топлива через дополнительное(ые) горелочное(ые) устройство(а) 9 с топливной форсункой(ами) 10. После начала подачи топлива через форсунку(и) в горелочном(ых) устройстве(ах) 9, расположенном(ых) в торцевой стенке, не содержащей газовыпускного окна, факел распыленного топлива истекает сквозь пространство топки и далее через газовыпускное окно в пространство вне топки, то есть в другой агрегат, служащий теплоприемником. Это может быть котел (водогрейный или паровой), обжиговая печь (для обжига керамзита, цемента и пр.) или другой теплоприемник.After full heating of the vortex combustion chamber and achieving a stable combustion mode during the joint operation of the ignition burner (or ignition device) and the tangential burner devices with the fuel nozzles of the main low-reaction fuel, the consumption of the ignition fuel and the ignition burner (burners) or the ignition device are switched off, and the operation of the furnace is carried out on the main fuel supplied through tangential burner devices with fuel nozzles. Upon reaching and stabilizing the required temperature mode of operation of the furnace, the main fuel is supplied through the additional burner (s) device (s) 9 with the fuel nozzle (s) 10. After the fuel supply starts through the nozzle (s) in the burner (s) (s) 9 located in the end wall that does not contain a gas outlet, the atomized fuel torch expires through the furnace chamber and then through the gas outlet into the space outside the furnace, that is, into another unit serving as a heat sink. This can be a boiler (hot water or steam), a kiln (for burning expanded clay, cement, etc.) or another heat sink.

Эффективное горение распыленного основного топлива, подаваемого через дополнительное(ые) горелочное(ые) устройство(а) 9 с топливной форсункой(ами) 10, а вследствие этого дополнительное тепловыделение обеспечивается постоянной «подсветкой» распыленной струи топлива охватывающими ее горячими газовыми потоками, образующимися при работе тангенциальной(ых) горелки(ок) с форсункой(ами). При этом за счет эффекта эжекции в области газовыпускного пережимного окна обеспечивается эффективная эвакуация горячих газов из адиабатической камеры сгорания.Efficient combustion of the atomized main fuel supplied through the additional burner device (s) 9 with the fuel injector (s) 10, and as a result, additional heat is generated by the constant “illumination” of the atomized fuel jet surrounding it with hot gas streams generated during the operation of the tangential burner (s) with the nozzle (s). At the same time, due to the ejection effect in the region of the gas pinch window, efficient evacuation of hot gases from the adiabatic combustion chamber is ensured.

В настоящее время разработан и изготавливается экспериментальный образец заявляемого устройства.Currently developed and manufactured an experimental sample of the claimed device.

Claims

A device for burning fuel, which is an adiabatic vortex combustion chamber with one or more burner devices with nozzles spraying fuel into the space of the combustion chamber tangentially to the conditional inner cylindrical surface, air nozzles located on the side surface, and a gas outlet made in one from the end walls, characterized in that at least one additional burner device is installed in the end wall not containing a gas outlet window of the fuel injector spray pattern which is directed towards the flue box.