RU2256847C1

RU2256847C1 - Burner for liquid fuel

Info

Publication number: RU2256847C1
Application number: RU2004100696/06A
Authority: RU
Inventors: зитов Р.С. Ба (RU); Р.С. Баязитов
Original assignee: Баязитов Рустам Сайранович
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-20

Abstract

FIELD: burners.

SUBSTANCE: burner is made of well of specified length (up to 650 mm). The fuel flowing through stabilizer of fuel supply enters the fuel supply pipe and then through fuel nozzles to the mixing chamber of the nozzle. The fuel jet impacts on the conical hollow in the working face of the deflector, thus enhancing the spraying of fuel. The compressed steam enters the ring passage defined by the fuel and steam supply pipes. The steam then enters the first (hydraulic) spraing stage of the mixing chamber through the steam nozzles drilled in the swirler radially and tangentially. The mixing chamber is interposed between the hydraulic deflector and exit section of the fuel nozzle. The steam entrains the fuel jet broken down with the deflector and then continues to break it in the second (gas) spraying stage, in the zone around the rod of the hydraulic deflector.

EFFECT: improved quality of spraying.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкого топлива, преимущественно мазута, и может быть использовано при его сжигании в печах тепловых агрегатов химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в том числе в трубчатых и шатровых печах нефтеперерабатывающих заводов, в установках по перегонке нефти и другого углеводородного сырья.The invention relates to a device for spraying liquid fuel, mainly fuel oil, and can be used for its combustion in furnaces of thermal units of the chemical, petrochemical and oil refining industries, including in tube and tent furnaces of oil refineries, in installations for the distillation of oil and other hydrocarbon feedstocks .

Известна горелка для жидкого топлива, используемая в топках парогенераторов, содержащая расположенную по ее оси форсунку, отражатель, камеру сгорания, напорный воздуховод и эжекторы подачи первичного и вторичного воздуха (см. авторское свидетельство СССР №1513310 по кл. F 23 D 7/00, 1989).Known burner for liquid fuel used in the furnaces of steam generators containing a nozzle located on its axis, a reflector, a combustion chamber, a pressure duct and ejectors for supplying primary and secondary air (see USSR author's certificate No. 1513310 according to class F 23 D 7/00, 1989).

Однако указанная горелка не обеспечивает стабильности факела при широкой вариации состава топлива, его параметров (давления, температуры, расхода) и соотношения расходов газа и жидкости (мазута), а главное - из-за неоднородности получаемой горючей смеси наблюдаются повышенные выбросы вредных веществ в атмосферу.However, this burner does not provide torch stability with wide variations in the composition of the fuel, its parameters (pressure, temperature, flow rate) and the ratio of gas to liquid (fuel oil) flow rates, and most importantly, due to the heterogeneity of the resulting combustible mixture, increased emissions of harmful substances into the atmosphere are observed.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой горелки является горелка для жидкого топлива, представленная в патенте РФ №2072475 по кл. F 23 D 11/10, 1997. Горелка содержит расположенную по ее оси аэродинамическую форсунку с гидравлическим отражателем и соединенные с ней паровую и топливную питательные трубы.The closest analogue (prototype) of the claimed burner is a burner for liquid fuel, presented in the patent of the Russian Federation No. 2072475 for class. F 23 D 11/10, 1997. The burner contains an aerodynamic nozzle with a hydraulic reflector located along its axis and steam and fuel feed pipes connected to it.

Поскольку каждая из упомянутых питательных труб в этой конструкции горелки образует самостоятельное ответвление, такую горелку трудно скомпоновать в виде длинного тонкого ствола компактной конструкции, требуемого по условиям эксплуатации горелки в печах нефтеперерабатывающих заводов, а то, что паровая питательная труба присоединена радиально к корпусу самой форсунки, не позволяет получить достаточно однородную горючую смесь. Другим недостатком прототипа является то, что топливо и пар поступают в смесительную камеру форсунки параллельными потоками вдоль оси горелки, что не позволяет добиться максимально высокой степени измельчения топлива, особенно в случае использования мазута. Кроме того, в конструкции этой горелки отсутствует устройство регулирования подачи топлива, которое позволяло бы обеспечивать устойчивую подачу топлива в смесительную камеру форсунки при колебаниях давления пара, а также в случае необходимости изменять номинальную производительность горелки.Since each of the mentioned feed pipes in this design of the burner forms an independent branch, it is difficult to assemble such a burner in the form of a long thin barrel of compact design, required by the operating conditions of the burner in the furnaces of oil refineries, and the fact that the steam feed pipe is connected radially to the body of the nozzle itself, does not allow to obtain a fairly uniform combustible mixture. Another disadvantage of the prototype is that the fuel and steam enter the nozzle mixing chamber in parallel streams along the axis of the burner, which does not allow to achieve the highest degree of grinding of the fuel, especially when using fuel oil. In addition, in the design of this burner there is no device for regulating the fuel supply, which would allow for a stable supply of fuel to the mixing chamber of the nozzle with fluctuations in steam pressure, and also, if necessary, change the nominal burner output.

Техническим результатом изобретения является максимальная компактность конструкции горелки, требуемая по условиям эксплуатации горелки в печах нефтеперерабатывающих заводов, снижение содержания экологически вредных примесей в продуктах сгорания за счет повышения качества распыла и полноты сгорания топлива, устойчивость подачи его в смесительную камеру форсунки, а также возможность, в случае необходимости, изменения номинальной производительности горелки путем несложного видоизменения одного из узлов горелки.The technical result of the invention is the maximum compactness of the burner design required by the operating conditions of the burner in the furnaces of oil refineries, reducing the content of environmentally harmful impurities in the combustion products by improving the quality of the atomization and completeness of fuel combustion, its stability in the nozzle mixing chamber, and the possibility if necessary, changes in the nominal burner productivity by a simple modification of one of the burner assemblies.

Указанный технический результат достигается тем, что в горелке для жидкого топлива, преимущественно мазута, содержащей расположенную по ее оси аэродинамическую форсунку с гидравлическим отражателем и соединенные с ней топливную и паровую питательные трубы, последняя выполнена в виде ствола, охватывающего топливную питательную трубу и образующего с ней кольцевой канал, соединенный с источником пара радиальной питательной трубой; упомянутый гидравлический отражатель аэродинамической форсунки выполнен в виде конической выемки, установленной в ее смесительной камере на входе топливного сопла; паровые сопла аэродинамической форсунки расположены радиально или тангенциально в зоне между торцом гидравлического отражателя и выходом топливного сопла. При этом горелка снабжена устройством регулирования подачи топлива - стабилизатором подачи топлива, выполненным в виде установленного в топливной питательной трубе пакета дроссельных шайб, причем в упомянутом пакете дроссельных шайб применены дроссельные шайбы двух типов - с центральным отверстием и с отверстием, смещенным относительно оси дроссельной шайбы.The specified technical result is achieved in that in a burner for liquid fuel, mainly fuel oil, containing an aerodynamic nozzle with a hydraulic reflector located along its axis and fuel and steam feed pipes connected to it, the latter is made in the form of a barrel covering the fuel feed pipe and forming with it an annular channel connected to the steam source by a radial feed pipe; said hydraulic reflector of the aerodynamic nozzle is made in the form of a conical recess installed in its mixing chamber at the inlet of the fuel nozzle; steam nozzles of the aerodynamic nozzle are located radially or tangentially in the area between the end of the hydraulic reflector and the exit of the fuel nozzle. In this case, the burner is equipped with a fuel supply control device - a fuel supply stabilizer, made in the form of a package of throttle washers installed in the fuel feed pipe, and in this package of throttle washers, two types of throttle washers are used - with a central hole and with a hole offset relative to the axis of the throttle washer.

На фиг.1 показан продольный разрез горелки, на фиг.2 - продольный разрез аэродинамической форсунки горелки, на фиг.3 - сечение по А-А фиг.2, на фиг.4 - узел стабилизатора подачи топлива в разрезе: а) с максимальным количеством дроссельных шайб; б) с уменьшенным количеством дроссельных шайб.Figure 1 shows a longitudinal section of the burner, figure 2 is a longitudinal section of the aerodynamic nozzle of the burner, figure 3 is a section along aa of figure 2, figure 4 is a section of the stabilizer of the fuel supply in the section: a) with a maximum number of throttle washers; b) with a reduced number of throttle washers.

Как показано на фиг.1, предлагаемая горелка для жидкого топлива содержит расположенную по ее оси аэродинамическую форсунку 1, снабженную гидравлическим отражателем 2, и соединенные с ней топливную 3 и паровую 4 питательные трубы.As shown in figure 1, the proposed burner for liquid fuel contains located on its axis of the aerodynamic nozzle 1, equipped with a hydraulic reflector 2, and connected to it fuel 3 and steam 4 feed pipes.

В соответствии с целью изобретения паровая питательная труба 4 выполнена в виде ствола заданной длины (до 650 мм), охватывающего топливную питательную трубу 3 и образующего с ней кольцевой канал 5, соединенный с источником пара радиальной питательной трубой 6. Топливная питательная труба 3 соединена с топливоподающей системой с помощью топливного фланцевого соединения 7, причем левый фланец этого соединения, как показано на фиг.1, имеет утолщение 8 с конусной поверхностью, к которой своим правым концом приварена паровая питательная труба 4. Своим левым концом эта труба опирается на три вкладыша 9 (см. фиг.2 и 3), приваренные к левому концу топливной питательной трубы 3. Правый конец этой трубы приварен встык к трубчатому ответвлению упомянутого левого фланца.In accordance with the purpose of the invention, the steam feed pipe 4 is made in the form of a barrel of a given length (up to 650 mm), covering the fuel feed pipe 3 and forming an annular channel 5 with it, connected to the steam source by a radial feed pipe 6. Fuel feed pipe 3 is connected to the fuel supply system using a fuel flange connection 7, and the left flange of this connection, as shown in figure 1, has a bulge 8 with a conical surface to which the steam feed pipe 4 is welded at its right end. the left end of this pipe rests on three inserts 9 (see figure 2 and 3), welded to the left end of the fuel feed pipe 3. The right end of this pipe is butt welded to the tubular branch of the aforementioned left flange.

Аэродинамическая форсунка 1 горелки (фиг.2) состоит из стаканообразного корпуса 10 с выходными соплами 11 и расположенного внутри него завихрителя 12, образующих смесительную камеру 13. Завихритель 12 соединен с левым концом топливной питательной трубы 3 через топливный наконечник 14, с которым он имеет резьбовое соединение. Сам топливный наконечник 14 приварен к левому концу топливной питательной трубы 3.The burner aerodynamic nozzle 1 (Fig. 2) consists of a cup-shaped housing 10 with outlet nozzles 11 and a swirl 12 located inside it, forming a mixing chamber 13. The swirl 12 is connected to the left end of the fuel feed pipe 3 through a fuel tip 14 with which it has a threaded compound. The fuel tip 14 itself is welded to the left end of the fuel feed pipe 3.

Аналогичным образом корпус 10 форсунки соединен с паровой питательной трубой 4 через паровой наконечник 15, приваренный к левому концу этой трубы. Резьбовые соединения уплотнены кольцевыми уплотнениями 16 и 17 соответственно.Similarly, the nozzle body 10 is connected to the steam feed pipe 4 through a steam nozzle 15 welded to the left end of the pipe. Threaded connections are sealed with O-rings 16 and 17, respectively.

Как показано на фиг.2, гидравлический отражатель 2 форсунки выполнен в виде стержня, установленного в смесительной камере 13 по ее оси на выходе топливного сопла 18. Рабочий торец отражателя 2 снабжен конической выемкой, угол которой при вершине конуса может быть взят в пределах 90-150°. Паровые сопла 19, выполненные в завихрителе 12, расположены радиально или тангенциально в зоне между рабочим торцом отражателя 2 и выходом топливного сопла 18. Эта зона, в которой струя топлива, истекающая из топливного сопла 18, разбивается, ударяясь о рабочий торец отражателя 2, является первой, гидравлической, ступенью распыла топлива. Вторая, газовая, ступень распыла, где происходит “размалывание” топлива паром, находится в той части смесительной камеры 13, которая окружает стержень отражателя 2.As shown in figure 2, the hydraulic reflector 2 of the nozzle is made in the form of a rod mounted in the mixing chamber 13 along its axis at the outlet of the fuel nozzle 18. The working end face of the reflector 2 is equipped with a conical recess, the angle of which at the top of the cone can be taken within 90- 150 °. The steam nozzles 19, made in the swirl 12, are located radially or tangentially in the area between the working end of the reflector 2 and the output of the fuel nozzle 18. This zone, in which the jet of fuel flowing out of the fuel nozzle 18 is broken, hitting the working end of the reflector 2, is the first, hydraulic, stage of fuel atomization. The second, gas, spray stage, where the fuel is “milled” by steam, is located in that part of the mixing chamber 13 that surrounds the rod of the reflector 2.

Предлагаемая горелка снабжена устройством регулирования - стабилизатором 20 подачи топлива (фиг.1, 4), который представляет собой пакет или набор дроссельных шайб 21, установленный на входе топливной питательной трубы 3. Дроссельные шайбы 21 помещены в трубчатый корпус 22 со стопорной втулкой 23 и фланцем 24 и зафиксированы винтом 25. Такова конструкция стабилизатора подачи топлива при применении максимального количества дроссельных шайб (в нашем примере на фиг.4а - семь дроссельных шайб). В случае необходимости уменьшения количества дроссельных шайб, например до трех, как показано на фиг.4б, между пакетом дроссельных шайб и винтом 25 устанавливают распорную втулку 26. Количество дроссельных шайб в стабилизаторе подачи топлива определяется требуемым расходом топлива.The proposed burner is equipped with a control device - a stabilizer 20 of fuel supply (Figs. 1, 4), which is a package or a set of throttle washers 21 installed at the inlet of the fuel feed pipe 3. The throttle washers 21 are placed in a tubular housing 22 with a locking sleeve 23 and a flange 24 and fixed with a screw 25. Such is the design of the fuel supply stabilizer when using the maximum number of throttle washers (in our example, figa - seven throttle washers). If it is necessary to reduce the number of throttle washers, for example, to three, as shown in FIG. 4b, an expansion sleeve 26 is installed between the throttle washer package and screw 25. The number of throttle washers in the fuel supply stabilizer is determined by the required fuel consumption.

Стабилизатор подачи топлива фиксируют в топливной питательной трубе, зажимая его фланец 24 между фланцами топливного фланцевого соединения, как показано на фиг.1, с применением уплотнительных прокладок 27.The fuel supply stabilizer is fixed in the fuel feed pipe by clamping its flange 24 between the flanges of the fuel flange connection, as shown in figure 1, using gaskets 27.

В описанном стабилизаторе подачи топлива применены дроссельные шайбы двух типов: с центральным отверстием и с отверстием, смещенным относительно оси дроссельной шайбы. Они установлены, чередуясь между собой и таким образом создавая зигзагообразное течение топлива, что более эффективно сглаживает возможные пульсации давления в топливоподающей системе. В целом стабилизатор подачи топлива предназначен для изменения номинальной производительности горелки и обеспечения устойчивой подачи топлива в смесительную камеру при колебаниях давления пара перед горелкой.Two types of throttle washers are used in the described fuel supply stabilizer: with a central hole and with a hole offset relative to the axis of the throttle washer. They are installed alternating between themselves and thus creating a zigzag flow of fuel, which more effectively smoothes out possible pressure pulsations in the fuel supply system. In general, the fuel supply stabilizer is designed to change the nominal burner productivity and ensure a stable fuel supply to the mixing chamber with fluctuations in the vapor pressure in front of the burner.

Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.

Топливо подводится к фланцевому соединению 7 (см. фиг.1) и, проходя сквозь стабилизатор 20 подачи топлива, поступает в топливную питательную трубу 3 и далее через топливное сопло 18 (см. фиг.2) в смесительную камеру 13 форсунки. При этом струя топлива ударяется о коническую выемку на рабочем торце отражателя 2, что усиливает распыл топлива.The fuel is supplied to the flange connection 7 (see figure 1) and, passing through the stabilizer 20 of the fuel supply, enters the fuel feed pipe 3 and then through the fuel nozzle 18 (see figure 2) into the mixing chamber 13 of the nozzle. When this jet of fuel hits a conical recess on the working end of the reflector 2, which enhances the atomization of fuel.

Сжатый пар через радиальную питательную трубу 6 поступает в кольцевой канал 5, образованный топливной 3 и паровой 4 питательными трубами. Затем пар через паровые сопла 19, радиально или тангенциально просверленные в завихрителе 12, поступает в смесительную камеру 13, а именно в ее первую ступень распыла, находящуюся в зоне между гидравлическим отражателем 2 и выходом топливного сопла 18, подхватывает разбившуюся об отражатель струю топлива и продолжает затем перемалывать его во второй ступени распыла - в зоне вокруг стержня гидравлического отражателя 2. Образовавшаяся таким образом мелкодисперсная паротопливная смесь через выходные сопла 11 форсунки поступает в амбразуру печи. При выходе из сопел 11 топливо дополнительно дробится за счет резкого расширения пара и топлива.Compressed steam through a radial feed pipe 6 enters the annular channel 5 formed by the fuel 3 and steam 4 feed pipes. Then, the steam through the steam nozzles 19, radially or tangentially drilled in the swirl 12, enters the mixing chamber 13, namely, in its first spray stage, located in the area between the hydraulic reflector 2 and the outlet of the fuel nozzle 18, picks up a stream of fuel that has broken into the reflector and continues then grind it in the second stage of spraying - in the area around the rod of the hydraulic reflector 2. The finely dispersed steam-fuel mixture thus formed through the nozzle outlet nozzles 11 enters the furnace embrasure. When leaving the nozzles 11, the fuel is additionally crushed due to the sharp expansion of steam and fuel.

Дополнительное управление режимом работы горелки производят изменением подачи в нее пара и топлива.Additional control of the burner operation mode is carried out by changing the supply of steam and fuel to it.

Горелка особенно эффективна при сжигании мазута.The burner is especially effective when burning fuel oil.

Источники информацииSources of information

SU 1513310 А1, 07.10.1989.SU 1513310 A1, 10/07/1989.

RU 2072475 С1, 27.01.1997 (прототип).RU 2072475 C1, 01/27/1997 (prototype).

Claims

1. A burner for liquid fuel, mainly fuel oil, containing an aerodynamic nozzle with a hydraulic reflector located along its axis and fuel and steam feed pipes connected to it, characterized in that said steam feed pipe is made in the form of a barrel covering the fuel feed pipe and forming an annular channel connected to the steam source by a radial feed tube, and said hydraulic reflector of the aerodynamic nozzle is made in the form of a conical recess, hydrochloric its mixing chamber at the inlet of the fuel nozzle.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the steam nozzles of the aerodynamic nozzle are located radially or tangentially in the area between the hydraulic reflector and the exit of the fuel nozzle.

3. The burner according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it is equipped with a regulation device - a fuel supply stabilizer, made in the form of a throttle washer package installed in the fuel feed pipe.

4. The burner according to claim 3, characterized in that the throttle washers of two types are used in the said fuel supply stabilizer, with a central hole and with a hole offset relative to the axis of the throttle washer.