RU2565737C1 - Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива - Google Patents
Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565737C1 RU2565737C1 RU2014119291/06A RU2014119291A RU2565737C1 RU 2565737 C1 RU2565737 C1 RU 2565737C1 RU 2014119291/06 A RU2014119291/06 A RU 2014119291/06A RU 2014119291 A RU2014119291 A RU 2014119291A RU 2565737 C1 RU2565737 C1 RU 2565737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- combustion chamber
- combustion
- nozzle
- mixing
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к энергетике. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа, электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли, конфузорно-диффузорный переход выполнен перед цилиндрическим участком камеры сгорания. Изобретение позволяет снизить гидравлические потери в головной части камеры сгорания, повысить качество смешения топлива с окислителем, увеличить полноту сгорания твердого топлива в устройстве. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам сжигания твердого топлива (торф, уголь, сланцы и др.) в виде пыли и предназначено для использования в топках парогенераторов, котельных агрегатов и других энергетических устройств с целью производства тепловой энергии.
Известна пылеугольная горелка (патент RU №2294486, F23D 1/00, 27.02.2007 г.), включающая камеру поджига с тангенциальным вводом пылевоздушной смеси и устройством поджига, смесительную камеру с коаксиальными каналами и тангенциальным вводом вторичного воздуха и угольного топлива и завихритель с турбулизатором потока, выполненным в виде цилиндрической шайбы с диаметром отверстия, меньшим диаметров каналов камеры поджига и смесительной камеры.
Недостатком изобретения является низкая полнота сгорания топлива и существенные гидравлические потери в рабочем тракте устройства.
Известна пылеугольная горелка (патент RU №2270400, F23D 1/00, 20.02.2006), содержащая канал для транспортирования пыли, а также канал для транспортирующего материала, который снабжен эжектором. В горелке дополнительно изготовлен эжектор, выполненный в виде двух конусных втулок, встроенных одна в другую с зазором для подачи воздуха и закрепленных в трубе. В трубе выполнено отверстие для прохода угольной пыли, а на выходе транспортирующего материала с угольной пылью выполнено сопло. В сопле размещено закручивающее поток устройство, изготовленное в виде конуса с закрепленными на нем витками спирали.
Недостатком изобретения является низкое качество смешения топливной пыли с окислителем, низкая полнота сгорания топлива, малый диапазон эжекции топливной пыли, низкая эффективность охлаждения корпуса горелки.
Наиболее близкой по технологической сущности является инфракрасная газовая горелка (патент RU №2413131, F23D 14/12, 27.02.2011), содержащая камеру сгорания, диффузионную горелку, патрубок подвода первичного воздуха, кожух, патрубок подвода вторичного воздуха, перегородку, отверстия для подвода вторичного воздуха, причем перегородка выполнена с возможностью подачи топливовоздушной смеси в основную часть камеры сгорания и вынесена от сечения тангенциального подвода первичного воздуха в объем основной части камеры сгорания.
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности подвода и воспламенения твердого топлива в устройстве, существенные гидравлические потери в головной части камеры сгорания, недостаточно высокое качество смешения топлива с окислителем, низкая полнота сгорания твердого топлива в устройстве.
Технический результат - возможность подвода твердого топлива в устройстве и его воспламенение, снижение гидравлических потерь в головной части камеры сгорания, повышение качества смешения топлива с окислителем, увеличение полноты сгорания твердого топлива в устройстве.
Технический результат достигается тем, что вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, а электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли. Головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа.
Увеличение полноты сгорания твердого топлива в устройстве достигается за счет конфузорно-диффузорного перехода и отверстий подачи вторичного воздуха, выполненных перед цилиндрическим участком камеры сгорания. Внутренняя полость основной части камеры сгорания имеет торовидную форму, образованную вращением сферического профиля по оси горелочного устройства.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.
Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива содержит головную часть камеры сгорания 1 тангенциально к которой присоединен патрубок подвода первичного воздуха 2. Внутрь головной части камеры сгорания 1 осесимметрично установлено устройство закрутки потока 3, а с торцевой части через резьбовое соединение в головной части камеры сгорания 1 закреплена форсунка подачи топливной пыли 4. С противоположной стороны к головной части камеры сгорания 1 прикреплена перегородка 5, за которой расположена камера смешения пылевидного топлива с окислителем 6 и основная часть камеры сгорания 7. Основная часть камеры сгорания 7 содержит три характерных участка: диффузорный 8, конфузорный 9 и цилиндрический 10. От конфузорного участка камеры сгорания 9 выполнен конфузорно-диффузорный переход 11 к цилиндрическому участку камеры сгорания 10. К диффузорной части конфузорно-диффузорного перехода 11 плотно прижато закручивающее поток устройство 12, которое одновременно формирует проточную область цилиндрического участка камеры сгорания 10. Закручивающее устройство 12 расположено внутри втулки 13 с патрубком подвода вторичного воздуха 14 для подачи в полость 15 сжатого до некоторого избыточного давления воздуха. Закручивающее устройство 12 и втулка 13 прижимаются выхлопным фланцем 16 к основной части горелки болтовыми соединениями 17. Для воспламенения топливовоздушной смеси внутри форсунки подачи топливной пыли 4 осесимметрично установлен электрический нагреватель 18, а в основной части камеры сгорания 7 расположен воспламенитель 19.
Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива работает следующим образом.
В полость головной части камеры сгорания 1 через патрубок подвода первичного воздуха 2 подается сжатый до некоторого избыточного давления воздух, который при прохождении через устройство закрутки потока 3 приобретает окружную составляющую скорости и за счет центробежных сил создает радиальный градиент давления. При этом в осевой области проточной части камеры смешения пылевидного топлива с окислителем 6 формируется зона пониженного давления, куда через форсунку подачи топливной пыли 4 подсасывается подводимое под небольшим напором пылевидное топливо. Внутри форсунки подачи топливной пыли 4 осесимметрично установлен электрический нагреватель 18 в виде цилиндрического стержня, так что проточная часть форсунки подачи топливной пыли 4 представляет собой кольцевой канал. Такой способ подачи повышает интенсивность перемешивания топливной пыли с окислителем и увеличивает полноту сгорания топлива.
Количество подводимого первичного воздуха выбирают таким образом, чтобы после смешения с топливной пылью получить «богатую» топливо-воздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха α<0,9.
Головная часть камеры сгорания 1 совместно с камерой смешения пылевидного топлива с окислителем 6 и форсункой подачи топливной пыли 4 представляют собой вихревой эжектор прямоточного типа, задачей которого является снижение гидравлического сопротивления при подводе топливной пыли и ее перемешивание с окислителем. В результате протекания потока через камеру смешения пылевидного топлива с окислителем 6 концентрации топлива и окислителя равномерно распределяются по сечению проточной части устройства. Перемешанная топливовоздушная смесь попадает в основную часть камеры сгорания 7. Основная часть камеры сгорания 7, состоящая из диффузорного 8 и конфузорного 9 участков имеет торовидную форму, образованную вращением сферического профиля по оси горелочного устройства. Это обеспечивает в основной части камеры сгорания 7 формирование крупномасштабных вихревых структур, повышающих интенсивность массообменных процессов с организацией температурной стратификации по радиусу камеры сгорания. В результате расширения потока в диффузорной части камеры сгорания 8 кинетическая энергия движущейся среды переходит в потенциальную энергию давления, скорость движения потока падает, а время пребывания топливовоздушной смеси в основной области горения увеличивается. Конфузорно-диффузорный переход 11, выполненный перед цилиндрическим участком 10 основной части камеры сгорания 7, дополнительно способствует образованию устойчивого вихря в зоне горения и обеспечивает высокую полноту выгорания твердого топлива.
Подвод воздуха в цилиндрический участок 10 основной части камеры сгорания 7 осуществляется через патрубок подвода вторичного воздуха 14, который, тангенциально поступая в полость 15 через закручивающее устройство 11, подмешивается к основному потоку. Количество подводимого вторичного воздуха выбирают таким образом, чтобы организовать область «бедного» горения в цилиндрическом участке 10 основной части камеры сгорания 7 с достижением суммарного коэффициента избытка воздуха α>1. Реализация схемы «богато-бедного» горения за счет распределенного подвода воздуха позволяет снизить эмиссионные выбросы в отходящих газах.
После цилиндрического участка 10 основной части камеры сгорания 7 высокотемпературный поток газов выводится из устройства через выхлопной фланец 16 потребителю, например в огневое пространство котла.
Воспламенение топливной пыли в устройстве происходит следующим образом.
Перед подачей топливной пыли в устройство включают электрический нагреватель 18, температура на поверхности которого в рабочем режиме находится в диапазоне 600-700°C. При протекании вдоль электрического нагревателя 18 пылевидное топливо прогревается и выделяет летучие газообразные продукты без их воспламенения. После перемешивания частиц твердого топлива и летучих продуктов с первичным потоком воздуха в камере смешения топлива с окислителем 6 газообразные летучие продукты зажигаются от воспламенителя 19. Выделяемое при этом тепло прогревает свежую топливовоздушную смесь и создает условия для ее самовоспламенения в основной части камеры сгорания 7. После того, как топливо воспламенилось, электрический нагреватель 18 отключают.
Claims (4)
1. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, отличающееся тем, что дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, а электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли.
2. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива по п. 1, отличающееся тем, что головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа.
3. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива по п. 1, отличающееся тем, что конфузорно-диффузорный переход выполнен перед цилиндрическим участком камеры сгорания.
4. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя полость основной части камеры сгорания имеет торовидную форму, образованную вращением сферического профиля по оси горелочного устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119291/06A RU2565737C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119291/06A RU2565737C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2565737C1 true RU2565737C1 (ru) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119291/06A RU2565737C1 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2565737C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647356C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2018-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива |
| RU2684763C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива |
| RU222395U1 (ru) * | 2023-07-28 | 2023-12-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Вихревая камера для сжигания газодисперсного топлива |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993010398A1 (en) * | 1991-11-18 | 1993-05-27 | Mansour Momtaz N | A process and apparatus using a pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2270400C2 (ru) * | 2004-02-04 | 2006-02-20 | Пётр Фёдорович Трофимов | Пылеугольная горелка |
| RU2282105C2 (ru) * | 2000-08-04 | 2006-08-20 | Бабкок-Хитачи Кабусики Кайса | Горелка, работающая на твердом топливе, и способ сжигания топлива при использовании горелки, работающей на твердом топливе |
| RU2413131C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" | Инфракрасная газовая горелка |
| RU2466331C1 (ru) * | 2011-10-26 | 2012-11-10 | Закрытое акционерное общество "ЗиО-КОТЭС" | Растопочная угольная горелка |
-
2014
- 2014-05-13 RU RU2014119291/06A patent/RU2565737C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993010398A1 (en) * | 1991-11-18 | 1993-05-27 | Mansour Momtaz N | A process and apparatus using a pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2282105C2 (ru) * | 2000-08-04 | 2006-08-20 | Бабкок-Хитачи Кабусики Кайса | Горелка, работающая на твердом топливе, и способ сжигания топлива при использовании горелки, работающей на твердом топливе |
| RU2270400C2 (ru) * | 2004-02-04 | 2006-02-20 | Пётр Фёдорович Трофимов | Пылеугольная горелка |
| RU2413131C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" | Инфракрасная газовая горелка |
| RU2466331C1 (ru) * | 2011-10-26 | 2012-11-10 | Закрытое акционерное общество "ЗиО-КОТЭС" | Растопочная угольная горелка |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647356C1 (ru) * | 2017-05-05 | 2018-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива |
| RU2684763C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива |
| RU222395U1 (ru) * | 2023-07-28 | 2023-12-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Вихревая камера для сжигания газодисперсного топлива |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7914280B2 (en) | Combustion method and apparatus | |
| CN106090907B (zh) | 一种预混强旋流火焰扩散燃烧器 | |
| CN102235666B (zh) | 一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉 | |
| CN203099814U (zh) | 一种煤粉燃烧器 | |
| US11226094B2 (en) | Burners and methods for use thereof | |
| RU2647356C1 (ru) | Противоточное вихревое горелочное устройство для сжигания твёрдого пылевидного топлива | |
| RU2349840C1 (ru) | Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя | |
| RU2352864C1 (ru) | Способ и устройство для сжигания топлива | |
| RU2565737C1 (ru) | Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива | |
| CN101718432B (zh) | 旋流喷射式煤粉燃烧器 | |
| RU2389946C2 (ru) | Способ сжигания топлива в циклонном предтопке котла и предтопок для его осуществления | |
| RU2646164C1 (ru) | Вихревая пылеугольная горелка | |
| RU131455U1 (ru) | Горелочное устройство | |
| CN202024323U (zh) | 粉体燃料燃烧器 | |
| RU2350844C1 (ru) | Камера сгорания теплогенератора для сжигания жидкого топлива | |
| RU131849U1 (ru) | Вихревая горелка | |
| RU2638500C1 (ru) | Способ сжигания измельчённого твердого топлива и устройство для его осуществления | |
| RU2454605C1 (ru) | Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения | |
| WO2016046074A1 (en) | Burner | |
| RU2643223C1 (ru) | Устройство для термической нейтрализации промышленных стоков | |
| RU2354886C1 (ru) | Циклонный предтопок | |
| RU2256850C1 (ru) | Устройство для сжигания топлива | |
| RU2567899C2 (ru) | Устройство для сжигания топлива | |
| CN218914919U (zh) | 低排放高速燃烧器及无焰燃烧装置 | |
| CN109114545A (zh) | 燃烧工艺和多级燃烧器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190514 |