RU2050511C1

RU2050511C1 - Method for burning organic fuel

Info

Publication number: RU2050511C1
Application number: RU93027462A
Authority: RU
Inventors: Л.К. Хохлов; В. Мирошниченко
Original assignee: Научно-технологический центр энергосберегающих процессов и установок; Хохлов Лев Кузьмич
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: swirled fuel/air mixture is fed to combustion area with at least two concentric annular flows at relations between flows equal to 1:2:4. from the center towards periphery, and opening angle of each flow is reduced from 100 to 60 from the center towards periphery. EFFECT: more effective combustion. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к сжиганию органического топлива в топках и камерах сгорания топливоэнергетических установок. The invention relates to a power system, in particular to the combustion of fossil fuels in furnaces and combustion chambers of fuel and energy plants.

Широко известны способы сжигания органического топлива, заключающиеся в подводе топлива и окислителя в зону горения [1]
Известен способ сжигания органического топлива, заключающийся в предварительном смешении его с воздухом, закручивании и подаче потока топливовоздушной смеси с углом раскрытия в зону сгорания [2] принятый за прототип.Widely known methods of burning fossil fuels, which include the supply of fuel and an oxidizing agent to the combustion zone [1]
A known method of burning organic fuel, which consists in pre-mixing it with air, twisting and supplying a stream of air-fuel mixture with an opening angle into the combustion zone [2] adopted as a prototype.

Недостаток известного способа заключается в том, что при сжигании топлива при пониженных нагрузках в указанном горелочном устройстве ухудшается смешение топлива с воздухом и тем самым снижается КПД устройства, кроме того, процесс сгорания топлива протекает с образованием относительно большого количества токсичных веществ в продуктах сгорания. Предложенным способом сжигания органического топлива решается задача повышения степени регулирования горелочного устройства в широком диапазоне изменения тепловой нагрузки без снижения качества сгорания топлива при снижении вредных выбросов в атмосферу. The disadvantage of this method is that when the fuel is burned at reduced loads in the specified burner device, the mixing of fuel with air deteriorates and thereby the efficiency of the device is reduced, in addition, the fuel combustion process proceeds with the formation of a relatively large amount of toxic substances in the combustion products. The proposed method of burning organic fuel solves the problem of increasing the degree of regulation of the burner device in a wide range of changes in the heat load without reducing the quality of fuel combustion while reducing harmful emissions into the atmosphere.

Решение задачи достигается тем, что в способе сжигания органического топлива, заключающемся в предварительном смешении его с воздухом, закручивании и подаче потока топливовоздушной смеси с углом раскрытия в зону сгорания, согласно изобретению закрученную топливовоздушную смесь подают в зону сгорания не менее, чем двумя концентричными кольцевыми потоками с соотношением расходов 1:2:4. от центра к периферии, а угол раскрытия каждого потока уменьшают от 100 до 60^о от центра к периферии, причем потоки топливовоздушной смеси подают с коэффициентами избытка воздуха, увеличивающимися от 0,3 до 2,0 от центра к периферии.The solution is achieved by the fact that in the method of burning fossil fuels, which consists in pre-mixing it with air, swirling and supplying a stream of air-fuel mixture with an opening angle to the combustion zone, according to the invention, the swirling air-fuel mixture is fed into the combustion zone by at least two concentric annular flows with an expense ratio of 1: 2: 4. from the center to the periphery, and the opening angle of each stream is reduced from 100 to 60 ^about from the center to the periphery, and the air-fuel mixture flows with excess air coefficients increasing from 0.3 to 2.0 from the center to the periphery.

Соотношение расходов кольцевых потоков топливовоздушной смеси 1:2:4. от центра к периферии и угол раскрытия каждого потока от 100 до 60^о определяются тем, что при других соотношениях расходов усложняется конструкция горелочного устройства за счет существенного отличия значений высот по радиусу кольцевых смесительных камер и ухудшается качество смешения топлива с воздухом, а углы раскрытия вытекающих потоков топливовоздушной смеси в зону сгорания, уменьшающихся от центра к периферии, создают более стабильный факел.The ratio of the costs of the annular flows of the air-fuel mixture 1: 2: 4. from the center to the periphery and the open angle of each stream 100 to ⁶⁰ determined by the fact that at other ratios costs complicated design of the burner due to significant differences between the values of the heights of the radial annular mixing chambers and deteriorates fuel mixing quality with air, and opening angles effluent air-fuel mixture in the combustion zone, decreasing from the center to the periphery, create a more stable torch.

Нижний предел коэффициента избытка воздуха 0,3 определяется тем, что при холодных стенках (ниже 1000^оС) возможно выделение сажи, а верхний 2,0 не может быть превышен по причине ухудшения экономических показателей теплоэнергетических установок.The lower limit of the air excess factor of 0.3 is determined by the fact that when the cold walls (below 1,000 ° ^C) of soot can be released, and the upper 2.0 can not be exceeded because of economic performance deterioration of thermal power plants.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Подачу топливовоздушной смеси на основе газообразного, жидкого или твердого топлива в зону сгорания (топку котла) осуществляют с предварительной закруткой регистром с углом установки лопаток 45^о тремя кольцевыми потоками с соотношением расходов 1:2:4 от центра к периферии и с углом раскрытия потоков соответственно 100^о, 80^о, 60^о также от центра к периферии. Коэффициент избытка воздуха при этом выбран увеличивающимся от 0,3 до 2,0 к периферии.Feeding fuel mixture based on gaseous, liquid or solid fuel into the combustion zone (the boiler furnace) is carried out with pre-twist register with the angle of the vanes 45 ^about three annular flow ratio expenditure 1: 2: 4 from the center to the periphery and with an angle flow opening, respectively 100 ^about , 80 ^about , 60 ^about also from the center to the periphery. The coefficient of excess air in this case is selected increasing from 0.3 to 2.0 to the periphery.

На фиг.1 представлено горелочное устройство, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид с торца. Figure 1 presents the burner device, a longitudinal section; figure 2 is the same, end view.

Горелочное устройство содержит ряд размещенных концентрично один в другом идентичных горелочных устройств, каждое из которых включает в себя воздухоподводящий корпус 1, периферийный топливный коллектор 2 с радиальными соплами 3, лопаточный завихритель 4, расположенный в кольцевой смесительной камере 5 с выходным соплом 6, воздуховод 7 с размещенной в нем заслонкой 8, топливопровод 9 с запорно-регулирующей арматурой 10, центральный канал 11. The burner device contains a series of identical burner devices placed concentrically in one another, each of which includes an air supply housing 1, a peripheral fuel manifold 2 with radial nozzles 3, a blade swirler 4 located in an annular mixing chamber 5 with an output nozzle 6, an air duct 7 s a shutter 8 located therein, a fuel pipe 9 with shut-off and control valves 10, a central channel 11.

Горелочное устройство работает следующим образом. The burner device operates as follows.

В центральный канал 11 вводят устройство для поджига топлива (на чертежах не показано), подают окислитель (воздух) в воздухоподводящий корпус 1 внутреннего горелочного устройства по воздуховоду 7, открывая заслонку 8. Затем открывают запорно-регулирующую арматуру 10 на топливопроводе 9 и подают топливо в периферийный топливный коллектор 2. Через радиальные сопла 3 топливо направляют в воздухоподводящий корпус 1. Далее топливо вместе с воздухом подают в кольцевую смесительную камеру 5 с лопаточным завихрителем 4, где образуется однородная топливовоздушная смесь, которая затем направляется через свое выходное сопло 6 в топочное пространство с определенным углом раскрытия. Аналогичным образом включают в работу второе горелочное устройство, расположенное концентрично вокруг первого, затем третьего, концентрично расположенное вокруг второго, и так далее. A device for igniting fuel (not shown in the drawings) is introduced into the central channel 11, an oxidizing agent (air) is supplied to the air supply housing 1 of the internal burner device through the air duct 7, opening the shutter 8. Then, the shut-off and control valves 10 on the fuel pipe 9 are opened and fuel is supplied to peripheral fuel manifold 2. Through radial nozzles 3, fuel is sent to the air supply housing 1. Next, the fuel together with the air is fed into the annular mixing chamber 5 with the blade swirler 4, where a uniform fuel is formed vovozdushnaya mixture which is then directed through its outlet nozzle 6 to the combustion space with a certain opening angle. In a similar manner, a second burner device arranged concentrically around the first, then the third, concentrically arranged around the second, and so on, is included in the operation.

Коэффициент избытка воздуха в топливовоздушной смеси, образуемой в концентрично расположенных кольцевых смесительных камерах 5, выбирается разным, минимальным во внутренней и максимальным во внешней камере в пределах 0,3-2,0. Применяя различные углы раскрытия φ₁,φ₂,φ₃ истекающей топливовоздушной смеси и сопел 6 в зону горения, максимальный у внутреннего и минимальный у внешнего выходного сопла в пределах от 100 до 60^о, добиваются минимального содержания вредных компонентов в продуктах сгорания и максимального КПД горелочного устройства.The coefficient of excess air in the air-fuel mixture formed in concentrically arranged annular mixing chambers 5 is chosen different, minimum in the inner and maximum in the outer chamber in the range of 0.3-2.0. Using various opening angles φ ₁ , φ ₂ , φ _{3 of the} outgoing air-fuel mixture and nozzles 6 into the combustion zone, the maximum for the internal and minimum for the external outlet nozzle in the range from 100 to 60 ^° , achieve a minimum content of harmful components in the combustion products and maximum efficiency burner device.

Прилагаемый способ сжигания может быть использован для сжигания любого вида топлива: газообразного, жидкого, твердого или же смеси. The attached combustion method can be used to burn any type of fuel: gaseous, liquid, solid or mixture.

Claims

1. METHOD FOR BURNING ORGANIC FUEL by pre-mixing it with air, swirling and supplying a stream of air-fuel mixture with an opening angle to the combustion zone, characterized in that the swirling air-fuel mixture is fed into the combustion zone by at least two concentric annular flows with a flow ratio of 1 2 4 from the center to the periphery, and the opening angle of each stream is reduced from 100 to 60 ^o from the center to the periphery.

2. The method according to claim 1, characterized in that the air-fuel mixture flows are supplied with excess air coefficients increasing from 0.3 to 2.0 from the center to the periphery.