RU2054602C1 - Injector - Google Patents

Injector Download PDF

Info

Publication number
RU2054602C1
RU2054602C1 SU5046809A RU2054602C1 RU 2054602 C1 RU2054602 C1 RU 2054602C1 SU 5046809 A SU5046809 A SU 5046809A RU 2054602 C1 RU2054602 C1 RU 2054602C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
fuel
central
chamber
peripheral
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Натанович Гольдин
Original Assignee
Белорусский теплоэнергетический научно-исследовательский институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский теплоэнергетический научно-исследовательский институт filed Critical Белорусский теплоэнергетический научно-исследовательский институт
Priority to SU5046809 priority Critical patent/RU2054602C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2054602C1 publication Critical patent/RU2054602C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: injector has fuel vortex central chamber with axial nozzle, with central chamber being mounted so that it may be displaced in the process of assembling, peripheral annular fuel vortex chamber with geometric characteristic exceeding that of central chamber by 2-3 times and provided with axial nozzle, auxiliary annular chamber for providing steam or water vortex. Auxiliary chamber is provided with nozzle, which may be axially displaced in the process of assembly, and is positioned between central and peripheral chambers. Auxiliary chamber has geometric characteristic exceeding that of central chamber by 1.5-2 times and its axial nozzle is provided with cut positioned between cuts of other two nozzles. EFFECT: increased efficiency and simplified construction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельно-топочной технике для подачи жидкого топлива в камеры сгорания котлов и печей, других топливоиспользующих установок, преимущественно при необходимости снижения выбросов оксидов азота с продуктами сгорания топлив. The invention relates to energy and can be used in boiler-furnace technology for supplying liquid fuel to the combustion chambers of boilers and furnaces, other fuel-using plants, mainly if it is necessary to reduce emissions of nitrogen oxides with fuel combustion products.

Известны паромеханические форсунки топливоиспользующих установок, в которых по отдельным каналам к головке форсунок подводится топливо и пар. Далее в головке форсунок происходит смещение топливно-паровых потоков, которые выходят в топочный объем в виде отдельных струй или общего конуса распыливания [1] Эти форсунки применяются для повышения качества распыла при снижении нагрузки котлоагрегата. При работе этих форсунок образуется один топливный факел. Известные конструкции форсунок по техническому решению [1] в составе горелочного устройства не позволяют достичь снижения выбросов оксидов азота, так как они не дают возможности получения независимых топливных факелов. Кроме того, в этих форсунках расход распыливающего агента (пар) составляет 2-4% от весового расхода топлива. Такой небольшой весовой расход агента используется для вторичного дробления капель жидкого топлива, что приводит к интенсификации горения и, как следствие этого, к росту температур факела. Хорошо известно, что увеличение температуры факела приводит к усилению генерации оксидов азота в продуктах сгорания топлив. Steam-mechanical nozzles of fuel-using plants are known, in which fuel and steam are supplied through separate channels to the nozzle head. Further, in the nozzle head, the fuel-steam flows are displaced, which enter the furnace volume in the form of separate jets or a common spray cone [1]. These nozzles are used to improve the spray quality while reducing the load on the boiler. During the operation of these nozzles, one fuel torch is formed. Known nozzle designs according to the technical solution [1] as part of the burner device do not allow to reduce nitrogen oxide emissions, since they do not make it possible to obtain independent fuel flares. In addition, in these nozzles, the consumption of the spraying agent (steam) is 2-4% of the weight fuel consumption. Such a small weight consumption of the agent is used for secondary crushing of droplets of liquid fuel, which leads to intensification of combustion and, as a consequence, to an increase in the temperature of the torch. It is well known that an increase in the flame temperature leads to an increase in the generation of nitrogen oxides in the products of fuel combustion.

Известное техническое решение двухсопловой форсунки приведено в [2] Двухконтурная двухсопловая форсунка применяется в установках, где требуется широкий диапазон регулирования производительности. Сопло второй ступени таких форсунок выполнено в виде кольца. Топливные потоки обеих ступеней, взаимодействуя между собой, образуют общий факел. Обычно соотношения размеров в двухсопловых форсунках таковы, что угол раскрытия факела первой ступени больше угла раскрытия факела второй ступени, т.е. топливные факелы пересекаются. В результате образуется общий факел со средним значением удельных потоков топлива и общей толщиной пленки. A well-known technical solution for a two-nozzle nozzle is given in [2]. A double-circuit two-nozzle nozzle is used in installations where a wide range of performance control is required. The nozzle of the second stage of such nozzles is made in the form of a ring. The fuel flows of both stages, interacting with each other, form a common torch. Typically, the aspect ratios in the two-nozzle nozzles are such that the opening angle of the first stage torch is greater than the angle of opening of the second stage torch, i.e. fuel flares intersect. As a result, a common plume is formed with the average value of specific fuel flows and the total film thickness.

Конструктивно форсунки имеют обобщающий показатель геометрическую характеристику, которая в общем случае определяется по формуле из [2]
A

Figure 00000001
sinβ•cosθ где Rк расстояние от оси входного отверстия до оси форсунки;
rс радиус сопла;
β угол между направлением входного канала и осью сопла;
θ угол между напавлением входного канала и тангенциальным направлением к камере закручивания;
m число входных каналов;
fвх сечение входного канала.Structurally, nozzles have a generalizing indicator geometric characteristic, which in the general case is determined by the formula from [2]
A
Figure 00000001
sinβ • cosθ where R is the distance from the axis of the inlet to the axis of the nozzle;
r with radius of the nozzle;
β angle between the direction of the input channel and the axis of the nozzle;
θ angle between the inlet channel heading and the tangential direction to the swirl chamber;
m is the number of input channels;
f in section of the input channel.

По величине геометрической характеристики А судят о значении угла раскрытия факела. По данным [2] при А > 4 угол раскрытия факела практически не возрастает. Отмечается относительно разное увеличение угла факела в пределах изменения геометрической характеристики от 0 до 2. By the value of the geometric characteristics And judge about the value of the angle of disclosure of the torch. According to [2], for A> 4, the angle of the torch opening practically does not increase. A relatively different increase in the angle of the torch is noted within the limits of changing the geometric characteristics from 0 to 2.

Для известных конструкций двухконтурных форсунок геометрическая характеристика вторых ступеней (наружное распыливающее сопло) принимается равной 1-2,5. Геометрическая характеристика первых ступеней (внутреннее распыливающее сопло) всегда выше вторых в 3-5 раз. Таким образом, угол раскрытия топливных струй первой ступени всегда выше аналогичного угла второй ступени. For known designs of dual-circuit nozzles, the geometric characteristic of the second stages (external spray nozzle) is taken to be 1-2.5. The geometric characteristic of the first stages (internal spray nozzle) is always 3-5 times higher than the second ones. Thus, the opening angle of the fuel jets of the first stage is always higher than the similar angle of the second stage.

Кроме того, конструктивно принимаемое отношение наружного диаметра первого сопла (выполненного неподвижным) к диаметру второго сопла составляет Dн/dсII ≅ 0,75-0,77.In addition, the structurally accepted ratio of the outer diameter of the first nozzle (made stationary) to the diameter of the second nozzle is D n / d sII ≅ 0.75-0.77.

Такое конструктивное выполнение двухконтурной форсунки (геометрические характеристики сопл и соотношение диаметров Dн/dсII) позволяет получить устойчивый факел из каждого сопла при их раздельной работе и перемешивание топливных струй с образованием единого факела при одновременной работе двух ступеней.Such a constructive implementation of the dual-circuit nozzle (geometric characteristics of the nozzles and the ratio of diameters D n / d sII ) makes it possible to obtain a stable torch from each nozzle during their separate operation and mixing of the fuel jets with the formation of a single torch with the simultaneous operation of two stages.

Наличие независимых двух контуров подачи топлива в сопла, превышение геометрической характеристики внутреннего сопла над внешним, неподвижность внутреннего сопла не позволяет обеспечить условия снижения выбросов оксидов азота при регулировании характеристик топливного факела. The presence of two independent circuits of fuel supply to the nozzle, the excess of the geometric characteristics of the internal nozzle over the external, the immobility of the internal nozzle does not allow for conditions to reduce emissions of nitrogen oxides when controlling the characteristics of the fuel flame.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является двухсопловая форсунка, сведения о которой приведены в [3] (прототип). В этой конструкции форсунки жидкое топливо подается двумя независимыми каналами в центральную и периферийную камеры закручивания. Периферийная камера закручивания выполнена с геометрической характеристикой, превышающей в 2-3 раза геометрическую характеристику центральной камеры закручивания. В результате этого на выходе из форсунки образуются два независимых конуса распыливания жидкого топлива, имеющие различные углы раскрытия. Причем в любом положении внутреннего сопла его выходной торец выступает за пределы внешнего сопла. The closest technical solution to the proposed invention is a two-nozzle nozzle, details of which are given in [3] (prototype). In this nozzle design, liquid fuel is supplied by two independent channels to the central and peripheral swirl chambers. The peripheral twisting chamber is made with a geometric characteristic exceeding by 2-3 times the geometric characteristic of the central twisting chamber. As a result of this, two independent liquid fuel atomization cones having different opening angles are formed at the nozzle exit. Moreover, in any position of the inner nozzle, its outlet end extends beyond the outer nozzle.

Основной задачей приведенной конструкции было обеспечение получения факела распыливающего топлива, состоящего из двух конусов раскрытия наружного и внутреннего. Причем угол раскрытия факела внутреннего сопла был значительно ниже угла раскрытия факела внешнего сопла. Такое разделение топливных факелов на два независимых потока создает условия для осуществления двухстадийного сжигания топлив. The main objective of the design was to ensure the production of a spray fuel torch, consisting of two cones for the opening of the external and internal. Moreover, the opening angle of the torch of the inner nozzle was significantly lower than the opening angle of the torch of the outer nozzle. This separation of fuel flares into two independent streams creates the conditions for the implementation of two-stage combustion of fuels.

При работе двухсопловой форсунки, установленнрой в горелочном устройстве в прикорневой зоне факела, создается зона с избытками воздуха ниже стехиометрическогоо значения. Горение топлива в этой зоне затягивается со снижением температуры факела и образованием в прикорневой зоне компонентов химического недожога топлива: СО2, Н2, СН4, СnHm, что приводит к снижению генерации оксидов азота.When a two-nozzle nozzle is installed, installed in a burner in the root zone of the torch, a zone with excess air below a stoichiometric value is created. The combustion of fuel in this zone is delayed with a decrease in the flame temperature and the formation in the root zone of the components of chemical underburning of the fuel: СО 2 , Н 2 , СН 4 , С n H m , which leads to a decrease in the generation of nitrogen oxides.

К недостаткам двухсопловых форсунок следует отнести то, что в соответствии с [4] угол раскрытия внешней струи механической форсунки не может быть выше 110-120о.The disadvantages of two-nozzle nozzles include the fact that, in accordance with [4], the opening angle of the external jet of a mechanical nozzle cannot be higher than 110-120 about .

Угол раскрытия струи внутреннего сопла не может быть ниже 50-60о, так как при меньших углах раскрытия значительно ухудшаются дисперсные характеристики топлива и увеличивается дальнобойность струи. Это приводит при ограниченных размерах топочных камер котлов к недожогу топлива и (или) набросу факела на экранные поверхности нагрева.The angle of the jet opening of the inner nozzle can be about 50-60 below, since smaller angles disclosure significantly deteriorate dispersion characteristics of the fuel jet is increased and long range. This leads, with the limited size of the combustion chambers of the boilers, to underburning the fuel and (or) to throwing the torch onto the screen heating surfaces.

При размещении двухсопловой форсунки в горелочные устройства с высокими скоростями выхода закрученных воздушных потоков, что характерно для газомазутных горелок, под действием кинетической энергии воздушных струй конуса распыливания жидкого топлива будут сближаться и, таким образом, эффективность снижения концентрации оксидов азота за счет ступенчатого сжигания может быть значительно уменьшена. When a two-nozzle nozzle is placed in burner devices with high exit speeds of swirling air flows, which is typical for gas-oil burners, under the influence of the kinetic energy of the air jets, the liquid atomization cones will come closer and, therefore, the efficiency of reducing the concentration of nitrogen oxides due to step-by-step combustion reduced.

Перечисленные недостатки известных форсунок ограничивают возможности их эффективного применения для снижения выбросов оксидов азота. These disadvantages of the known nozzles limit the possibility of their effective application to reduce emissions of nitrogen oxides.

Предлагаемая конструкция форсунки лишена недостатков, присущих аналогам и прототипу. The proposed nozzle design is devoid of the disadvantages inherent in analogues and prototype.

Цель изобретения снижение выбросов оксидов азота топливоиспользующими установками. The purpose of the invention is the reduction of nitrogen oxide emissions by fuel-using plants.

В соответствии с техническим решением предлагаемого изобретения цель достигается тем, что между двумя независимыми каналами двухслопловой форсунки, по которым жидкое топливо поступает в периферийную и центральную камеры закручивания, располагают канал, по которому подводят пар или воду в камеру закручивания, из которой пар или вода выходят индивидуальным конусом раскрытия. Сечение канала, по которому подводится пар или вода, обеспечивает их расход в размере 8-12% от суммарного расхода жидкого топлива, поступающего на форсунку. In accordance with the technical solution of the present invention, the goal is achieved in that between two independent channels of a two-nozzle nozzle through which liquid fuel enters the peripheral and central swirl chambers, a channel is arranged through which steam or water is introduced into the swirl chamber, from which steam or water exit individual cone of disclosure. The cross section of the channel through which steam or water is supplied ensures their consumption in the amount of 8-12% of the total consumption of liquid fuel entering the nozzle.

Для обеспечения условий индивидуального развития струй на выходе из форсунки в любом положении центрального (топливо) сопла его выходной торец выступает за выходной торец сопла для подвода пара (воды), а тот, в свою очередь, выступает за выходной торец периферийного (топливо) сопла. To ensure conditions for the individual development of the jets at the nozzle exit in any position of the central (fuel) nozzle, its output end faces the output end of the nozzle for supplying steam (water), and that, in turn, stands for the output end of the peripheral (fuel) nozzle.

Геометрические характеристики внутреннего (топливо) сопла в 2-3 раза меньше, чем у периферийного (топливо) сопла, а геометрические характеристики сопла для подвода пара (воды) в 1,5-2 раза больше, чем у внутреннего сопла. The geometric characteristics of the internal (fuel) nozzle are 2-3 times smaller than that of the peripheral (fuel) nozzle, and the geometric characteristics of the nozzle for supplying steam (water) are 1.5-2 times larger than the internal nozzle.

В техническом решении [3] доказано, что независимое развитие топливных потоков на выходе из форсунки достигается за счет того, что геометрические характеристики внутреннего сопла в 2-3 раза меньше, чем у периферийного сопла и торец внутреннего сопла выступает за торец внешнего сопла, для того, чтобы получить независимый конус раскрытия пара (воды) по отношению к топливным конусам, достаточно выполнить это сопло с геометрическими характеристиками, в 1,5-2 раза меньшими, чем у периферийного сопла. Кроме того, торец сопла с подачей пара (воды) занимает промежуточное положение между торцами внутреннего и внешнего сопл. In the technical solution [3], it was proved that the independent development of fuel flows at the outlet of the nozzle is achieved due to the fact that the geometric characteristics of the inner nozzle are 2-3 times less than that of the peripheral nozzle and the end face of the inner nozzle extends beyond the end of the outer nozzle. in order to obtain an independent cone of opening of steam (water) with respect to the fuel cones, it is sufficient to make this nozzle with geometric characteristics 1.5-2 times smaller than that of the peripheral nozzle. In addition, the end face of the nozzle with the supply of steam (water) occupies an intermediate position between the ends of the inner and outer nozzles.

Как показано в работе [5] ввод пара или воды в корневую зону факела на 15-40% снижает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания, прежде всего за счет снижения температуры факела. При подаче пара (воды) в зону горения одновременно со снижением выбросов оксидов азота уменьшается содержание в дымовых газах и таких вредных компонентов, как сажа бенз(а)пирен и др. As shown in [5], the introduction of steam or water into the root zone of the flame by 15–40% reduces the concentration of nitrogen oxides in the combustion products, primarily due to a decrease in the temperature of the flame. When steam (water) is supplied to the combustion zone, along with a decrease in nitrogen oxide emissions, the content of flue gases and such harmful components as soot benz (a) pyrene, etc. also decreases.

Конструкция котла, режим работы, вид сжигаемого топлива, способ ввода пара или воды влияют на эффективность подавления выбросов оксидов азота, но в целом можно считать надежно достигнутым в подавляющем большинстве случаев, что ввод 8-12% влаги (пар, вода) от расхода топлива на форсунку существенно снижают концентрацию оксидов азота. Ввод влаги в размерах менее 8 и более 12% значительно снижает удельную эффективность подавления оксидов азота. Кроме того, при вводе влаги в количестве более 12% от расхода топлива существенно снижается экономичность топочного процесса. The design of the boiler, the mode of operation, the type of fuel burned, the method of injecting steam or water affect the efficiency of suppressing emissions of nitrogen oxides, but in general it can be considered reliably achieved in the vast majority of cases that the input of 8-12% moisture (steam, water) from fuel consumption the nozzle significantly reduce the concentration of nitrogen oxides. The introduction of moisture in sizes less than 8 and more than 12% significantly reduces the specific effectiveness of the suppression of nitrogen oxides. In addition, when introducing moisture in an amount of more than 12% of fuel consumption, the efficiency of the combustion process is significantly reduced.

Как известно, ввод газов рециркуляции в горелочные устройства существенно снижает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания топлив. Причем наиболее эффективным техническим решением по снижению выбросов является ввод рециркуляции отдельным каналом, расположенным между воздушными каналами. В этом случае подавление оксидов азота происходит не только за счет снижения температурного уровня топочного процесса и балластирования корневой зоны факела продуктами сгорания топлив, но и тем, что воздушные потоки разделяются (экранируются) прослойкой дымовых газов. Этот фактор создает условия для появления в факеле зоны, переобогащенной топливом, в которой избытки воздуха значительно ниже стехиометрически необходимых (α < 1,0). As you know, the introduction of recirculation gases in the burner device significantly reduces the concentration of nitrogen oxides in the products of combustion of fuels. Moreover, the most effective technical solution to reduce emissions is to introduce recycling in a separate channel located between the air channels. In this case, the suppression of nitrogen oxides occurs not only due to a decrease in the temperature level of the combustion process and ballasting of the flare root zone by the products of fuel combustion, but also due to the fact that the air flows are separated (shielded) by a layer of flue gases. This factor creates the conditions for the appearance in the flare of a zone re-enriched with fuel, in which excess air is much lower than stoichiometrically necessary (α <1.0).

Аналогичную функцию в предлагаемой форсунке выполняет пар или вода, выходящая индивидуальным конусом раскрытия "в рассечку" топливных конусов раскрытия. A similar function in the proposed nozzle is performed by steam or water exiting by the individual opening cone "into the cut" of the fuel opening cones.

Перечисленные выше отличительные признаки являются существенными для предлагаемой конструкции форсунки, а именно: в корпусе форсунки между центральной камерой закручивания топлива с диффузорным осевым соплом и периферийной камерой закручивания топлива с осевым соплом размещается дополнительная кольцевая камера закручивания с патрубком подачи пара или воды и установленным с возможностью продольного перемещения в процессе сборки осевым соплом; геометрическая характеристика дополнительной кольцевой камеры закручивания пара или воды превышает в 1,5-2 раза геометрическую характеристику центральной камеры закручивания топлива; срез осевого сопла камеры закручивания пара или воды располагается между срезами сопл центральной и периферийной камер закручивания топлива. The distinguishing features listed above are essential for the proposed nozzle design, namely: in the nozzle body, between the central fuel swirl chamber with a diffuser axial nozzle and the peripheral fuel swirl chamber with an axial nozzle, an additional annular swirl chamber with a steam or water supply pipe and installed with the possibility of longitudinal displacement during assembly by an axial nozzle; the geometric characteristic of the additional annular chamber for swirling steam or water exceeds 1.5-2 times the geometric characteristic of the central chamber for swirling fuel; a section of the axial nozzle of the steam or water swirling chamber is located between the sections of the nozzles of the central and peripheral fuel swirling chambers.

На чертеже показана предлагаемая форсунка общий вид. The drawing shows the proposed nozzle General view.

Форсунка содержит центральный и периферийный топливные патрубки 1 и 2, а также патрубок 3 для подвода пара или воды. Патрубки подключены к центральной 4 и периферийной 5 закручивающим топливным камерам, а патрубок 3 к дополнительной кольцевой закручивающей камере подвода пара или воды. В топливных камерах устанавливаются распределители в центральной 7 и периферийной 8, а также распределитель 9 в камере подвода пара или воды. Для центробежной закрутки топлива в центральной и периферийной камерах устанавливаются соответственно винтовой 10 и тангенциальный 12 закручивающие устройства, совмещенные с выходными соплами. Выход топлива из форсунки выполнен через диффузорное осевое сопло 13 центральной и осевое сопло 14 периферийной топливных камер, а выход пара или воды через осевое сопло 15 дополнительной камеры. The nozzle contains a central and peripheral fuel nozzles 1 and 2, as well as a nozzle 3 for supplying steam or water. The nozzles are connected to the central 4 and peripheral 5 swirling fuel chambers, and the nozzle 3 to an additional annular swirling chamber for supplying steam or water. In the fuel chambers, distributors are installed in the central 7 and peripheral 8, as well as the distributor 9 in the chamber for supplying steam or water. For centrifugal fuel swirling in the central and peripheral chambers, screw 10 and tangential 12 twisting devices, respectively, are installed, combined with output nozzles. The fuel exit from the nozzle is made through the diffuser axial nozzle 13 of the central and axial nozzle 14 of the peripheral fuel chambers, and the steam or water exit through the axial nozzle 15 of the additional chamber.

Для регулирования положения срезов выходных сопл по отношению друг к другу, в форсунке установлены регулирующие шайбы 16. Установленные элементы форсунки фиксируются внешней гайкой 17. To adjust the position of the cuts of the output nozzles with respect to each other, adjusting washers 16 are installed in the nozzle. The installed nozzle elements are fixed by the external nut 17.

Предлагаемая форсунка работает следующим образом. Жидкое топливо по двум патрубкам 4 и 5 поступает через распределители 7 и 8 в завихрители 10 и 12 в сопла центральной 13 и периферийной 12 топливных камер. Пар или вода по патрубку 6 через распределитель 9 поступает в завихритель 11 и далее в сопло 18 дополнительной кольцевой камеры. The proposed nozzle operates as follows. Liquid fuel through two nozzles 4 and 5 enters through distributors 7 and 8 into swirlers 10 and 12 into nozzles of central 13 and peripheral 12 fuel chambers. Steam or water through the pipe 6 through the distributor 9 enters the swirl 11 and then into the nozzle 18 of the additional annular chamber.

При работе форсунки топливные факелы образуются из двух конусов центрального и периферийного. Угол конуса распыливания центрального сопла значительно ниже угла конуса распыливания периферийного сопла. During the operation of the nozzle, fuel torches are formed from two cones of the central and peripheral. The spray cone angle of the central nozzle is significantly lower than the spray cone angle of the peripheral nozzle.

Пар или вода поступает в топку из конуса распыливания, расположенного между конусами распыливания топливных сопл центрального и периферийного каналов. Угол конуса распыливания пара или воды больше угла распыливания центрального топливного сопла, но меньше угла распыливания топливного сопла периферийного канала. Steam or water enters the furnace from the atomization cone located between the atomization cones of the fuel nozzles of the central and peripheral channels. The angle of the spray cone of steam or water is greater than the spray angle of the central fuel nozzle, but less than the spray angle of the fuel nozzle of the peripheral channel.

Траектории движущихся частиц топлива и пара (воды), выходящих из сопл, развиваются индивидуально и не пересекаются между собой. Для снижения выбросов оксидов азота топливоиспользующими установками при организации двухступенчатого сжигания топлива обеспечивается выход не смешивающихся между собой независимых топливных потоков, экранированных друг от друга потоком пара или воды в количестве 8-12% от весового расхода жидкого топлива. The trajectories of moving particles of fuel and steam (water) emerging from the nozzles develop individually and do not intersect with each other. In order to reduce nitrogen oxide emissions by fuel-using plants during the organization of two-stage fuel combustion, the output of non-miscible independent fuel flows is provided, shielded from each other by a steam or water flow in the amount of 8-12% of the weight flow rate of liquid fuel.

Таким образом, при работе форсунки, установленной в горелочном устройстве с организованным подводом воздуха, в прикорневой зоне факела создается зона, экранированная потоком пара или воды, переобогащенная топливом, за счет перемешивания топлива, поступающего из двух конусов распыливания с частью воздуха, при этом избыток воздуха α в этой зоне ниже стехиометрически необходимого. Горение топлива затягивается со снижением температуры факела и образованием в прикорневой зоне компонентов химического недожога топлива СО, Н2, СН4, СnHm.Thus, when the nozzle is installed in the burner with an organized air supply, a zone shielded by the flow of steam or water, re-enriched with fuel, is created in the root zone of the torch by mixing the fuel coming from two atomization cones with part of the air, while there is an excess of air α in this zone is below stoichiometrically necessary. The combustion of the fuel is delayed with a decrease in the temperature of the flame and the formation in the root zone of the components of the chemical underburning of the fuel CO, H 2 , CH 4 , C n H m .

Остальной воздух, выходящий из периферийной зоны амбразуры горелки, взаимодействует с частью топлива, выходящего из периферийного сопла. В результате этого в периферийной части факела образуется зона, переобедненная топливом, с избытком воздуха больше стехиометрически необходимого. The rest of the air leaving the peripheral zone of the embrasure of the burner interacts with a part of the fuel leaving the peripheral nozzle. As a result of this, in the peripheral part of the torch a zone is formed that is depleted in fuel, with an excess of air more than stoichiometrically necessary.

В результате этого сгорание топлива происходит по ступенчатой схеме с образованием двух зон горения: прикорневая зона с α < 1,0 и периферийная зона дожигания с α > 1,0. При двухступенчатой схеме сжигания жидкого топлива происходит подавление образования оксидов азота за счет снижения температуры факела и восстановления уже образовавшихся оксидов азота за счет наличия в прикорневой зоне компонентов химнедожога топлива. As a result of this, the combustion of fuel occurs in a stepwise fashion with the formation of two combustion zones: a root zone with α <1.0 and a peripheral afterburning zone with α> 1.0. In the two-stage scheme of burning liquid fuel, the formation of nitrogen oxides is suppressed due to a decrease in the flame temperature and the reduction of the nitrogen oxides already formed due to the presence of chemical pre-combustion components in the root zone.

Кроме того, ввод пара или воды между топливными потоками способствует созданию двух ступеней сгорания топлива в независимых факелах и при количественном расходе, равном 8-12% от расхода жидкого топлива на форсунку, за счет снижения температуры топливных факелов в корневой зоне факела существенно снижает образование оксидов азота. In addition, the introduction of steam or water between the fuel streams contributes to the creation of two stages of fuel combustion in independent flares and with a quantitative flow rate equal to 8-12% of the flow rate of liquid fuel to the nozzle, by reducing the temperature of the fuel flames in the root zone of the flare, it significantly reduces the formation of oxides nitrogen.

В результате реализации предложенной конструкции форсунки обеспечивается полное выгорание топлива в пределах топочной камеры с минимальным выходом оксидов азота. As a result of the implementation of the proposed nozzle design, complete burnout of the fuel within the combustion chamber with a minimum yield of nitrogen oxides is ensured.

Экономический эффект от реализации предлагаемой конструкции форсунки в сравнении с прототипом будет выражаться прежде всего в гораздо большем сокращении экологического ущерба, причиняемого народному хозяйству выбросами оксидов азота. The economic effect of the implementation of the proposed nozzle design in comparison with the prototype will be expressed primarily in a much greater reduction in environmental damage caused to the national economy by emissions of nitrogen oxides.

Claims (1)

ФОРСУНКА, содержащая коаксиально размещенные в корпусе центральную камеру закручивания топлива с диффузорным осевым соплом, установленную с возможностью продольного перемещения в корпусе в процессе сборки, и периферийную кольцевую камеру закручивания топлива, выполненную с геометрической характеристикой, превышающей геометрическую характеристику центральной камеры закручивания в 2 - 3 раза, и снабженную осевым соплом, выступающим за срез осевого сопла центральной камеры закручивания, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной кольцевой камерой закручивания с патрубком подачи пара или воды и установленным с возможностью продольного перемещения в процессе сборки осевым соплом, размещенной между центральной и периферийной камерами закручивания и выполненной с геометрической характеристикой, превышающей геометрическую характеристику центральной камеры закручивания в 1,5 - 2 раза, причем ее осевое сопло выполнено со срезом, расположенным между срезами сопл центральной и периферийной камер закручивания топлива. NOZZLE containing a central fuel swirling chamber coaxially placed in the housing with a diffuser axial nozzle, mounted with the possibility of longitudinal movement in the housing during assembly, and a peripheral annular fuel swirling chamber made with a geometric characteristic exceeding the geometric characteristic of the central swirling chamber by 2 to 3 times and equipped with an axial nozzle protruding beyond the cut of the axial nozzle of the central twisting chamber, characterized in that it is additionally provided and an annular swirling chamber with a steam or water supply nozzle and installed with the possibility of longitudinal movement during assembly of an axial nozzle located between the central and peripheral swirling chambers and made with a geometric characteristic that is 1.5 to 2 times higher than the geometric characteristic of the central swirling chamber, its axial nozzle is made with a cut located between the cuts of the nozzles of the central and peripheral fuel swirling chambers.
SU5046809 1992-04-29 1992-04-29 Injector RU2054602C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5046809 RU2054602C1 (en) 1992-04-29 1992-04-29 Injector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5046809 RU2054602C1 (en) 1992-04-29 1992-04-29 Injector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2054602C1 true RU2054602C1 (en) 1996-02-20

Family

ID=21606563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5046809 RU2054602C1 (en) 1992-04-29 1992-04-29 Injector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2054602C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471081C2 (en) * 2007-01-22 2012-12-27 Снекма Two-stage fuel atomiser, combustion chamber equipped with such atomiser, and gas turbine equipped with such chamber
RU204041U1 (en) * 2020-08-25 2021-05-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Dual-circuit nozzle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Верховский Н.И., Красноселов Г.К., Машилов Е.В., Цирульников Л.М. Сжигание высокосернистого мазута на электростанциях. М.: Энергия, 1970, с.448. 2. Кулагин Л.В., Морошкин М.Я. Форсунки для распыливания тяжелых топлив. М.: Машиностроение, 1973, с.200. 3. Авторское свидетельство СССР N 1800229, кл. F 23D 11/04, 1990. 4. Витман Л.А., Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И. Распыливание жидкости форсунками. М.-Л., ГЭИ, 1962, с.264. 5. Цирульников Л.М., Васильев В.П., Горбунова Л.А. и др. Сокращение вредных выбросов в атмосферу от тепловых электростанций и крупных котельных, сжигающих газ и мазут путем впрыска воды в топку (обзор). Ташкент, УзНИИНТИ, 1988, с.51. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471081C2 (en) * 2007-01-22 2012-12-27 Снекма Two-stage fuel atomiser, combustion chamber equipped with such atomiser, and gas turbine equipped with such chamber
RU204041U1 (en) * 2020-08-25 2021-05-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Dual-circuit nozzle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2544662B2 (en) Burner
US5199355A (en) Low nox short flame burner
US5799594A (en) Method and apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from burning pulverized fuel
EP0260382B2 (en) Low NOx burner
CA2485934C (en) Low nox combustion
US4351632A (en) Burner with suppressed NOx generation
US6951454B2 (en) Dual fuel burner for a shortened flame and reduced pollutant emissions
US6189464B1 (en) Pulverized coal combustion burner and combustion method thereby
CA2434774A1 (en) Nox-reduced combustion of concentrated coal streams
US4805411A (en) Combustion chamber for gas turbine
RU2054602C1 (en) Injector
US8381531B2 (en) Gas turbine fuel injector with a rich catalyst
GB1585410A (en) Burner
RU2121113C1 (en) Gas turbine combustion chamber
RU2301376C1 (en) Method of burning liquid or gas fuel and combustion chamber of heat generator
CN207539905U (en) The low-NOx combustor of ultralow discharged nitrous oxides
RU1800229C (en) Double-nozzle injector
US5207570A (en) Bluff body band register and bluff body band pilot
SU1280271A1 (en) Burner
JPH0229369Y2 (en)
RU2210027C2 (en) Method of burning liquid hydrocarbon fuels
SU1477977A1 (en) Method of burning fuel
SU1383048A1 (en) Gas burner
SU1043422A1 (en) Oil-gas burner
RU2159895C1 (en) Oil/gas combination burner