Способ сжигания топлива в системе плоских параллельных струй

Союз Советоких Социалистических Рвопубликсимое от авт. свидетельстваЗаявлено 22,7.1964 ( 907483/24 с присоединением заявки41,ПК Г 23 нор итет Коми по делам ий и открытий е Миииотров ССРизобрвтвпри Со 933.4 (088 Опубликовано 17.Х.1966. Бюллетень2 Дата опубликования описания 26.Х 11.196 Авторыизобретения П. Ковалевордена Лени аявитель сковск СПОС ИГАНИЯ ТОПЛ ПАРАЛЛЕЛЬ Изобретение относится к способам сжигания топлива, преимущественно пылеугольного, в системе плоских параллельных струй.При современных методах камерного сжигания пылевидных, жидких и газообразных топлив потоки воздуха и топлива, вытекающие из горелок, на всем протяжении топочного объема, распространяясь, занимают лишь часть поперечного сечения топки. После удара струй между собой или в стены турбулентное струйное течение переходит в течение потока вдоль одной или нескольких стен. Между потоками, а также между потоками и стенами возникают вторичные вихри и течения, В топках современных котельных агрегатов вихревые течения занимают 40 - 50% объема топочной камеры, Вихревые области для сжигания топлива практически не реализуются, вследствие чего полезно используется лишь 50 - 60% топочного объема. Развивающиеся вихри уменьшают сечение топки, занимаемое основным потоком, а высокие скорости и ряд других неблагоприятных факторов, возникающих при этом на трассе основного потока, затрудняют процесс горения, завышая длину траектории, потребной для выгорания крупных частиц топлива. Последнее означает соответственно увеличение высоты и объема топоччой камеры. Положение еще более усугубляется противоречивым хаа.Д, М . Хзмалянэнергетический институт А В СИСТЕМЕ ПЛОСКИХ1 Х СТРУЙ рактером организации аэродинамики, требуемой для интенсификации процесса факельного сжигания топлива, поскольку для обеспечения устойчивого зажигания желательно иметь умеренную турбулентность в корне факела и высокую турбулентность в ядре горения и зоне дожигания для ускорения самого процесса горения. В известных же топках турбулентность по мере распространения пламени пе повышается, а падает. Для обеспечения устойчивого зажиганиятоплива и интенсивного горения его при максимальном использовании топочного объема 15 предлагается струи подавать в топочное пространство равномерно по его длине в поперечном сечении с межструйными расстояниями, превышающими в 4 - 5,5 раза ширину струи в выходном сечении горелочного сопла 20 и с расстоянием от коротких граничных поверхностей струй в выходном сечении сопла до стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства, превышающим в 2,2 - 3 раза ширину струи в выходном сече нии сопла.На чертеже схематически изображена полями скоростей аэродинамическая структура факела в топочном пространстве с организацией сжигания топлива в соответствии с опи- ЗО сываемым способом.Камера сгорания (топка) 1 представляет собой канал прямоугольного сечения, меньшая грань (стенка) которого А=2,5 - 5 м, а большая В - может изменяться в широких пределах в зависимости от требуемой мощно сти. Причем топка мощных котлоагрегатов может состоять из нескольких таких секций, примыкающих одна к другой по грани В,Прямоточцые щелевые горелки размещены на закрытом торце камеры длинными граня ми параллельно меньшим граням Л камеры. Огцошецие сторон выходного сечения горелочицых сопел выбирается в пределах -- 4 - 8,6Вторичный воздух подается в среднюю часть каждой струи аэросмеси.Межструйные расстояния 1 превышают ширину струи 6 в выходном сечении горелочного сопла в 4 5,5 раза, а расстояние 1, от коротких граничных поверхностей струй в выход 20 ном сечении сопла до стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства превышает в 2,2 - 3 раза величину 6.После истечения из горелочных сопел каж дая струя на определенном расстоянии Х, развивается самостоятельно, затем они сливаются в общий поток, а крайние струи соприкасаются с меньшими гранями А топочной камеры. На этом участке при турбулецт ном расширении струи эжектируют горячие газы, поступающие в межструйное пространство обратными потоками вдоль больших граней В под действием разрежения в прикорневой области, создаваемого эжекциоцным 35 эффектом струй. Эти потоки возникают после слияния струй на расстоянии 1 большем, чем у,где оощий поток приходит в соприкосновение с большими гранями камеры. Скорость и расход в обратных потоках дости гают максимума в сечении Х; на участке ОХХобратные потоки поворачивают, образуя спутное течение, удовлетворяющее эжекционпые потребности струй. Количество рециркулирующпх газов зависит при заданной 45 ширине струи от межструйного расстояния 1, а длина зоны рециркуляции и скорость рециркулирующих газов - от межструйцого расстояния и расстояния 1, между короткими граничными поверхностями струй в выходном сечении сопла и степками топки.Исследования показали, что, поддерживая 1 и 1, в указанных пределах, можно ограничить длину зоны воспламенения величиной не более /з обще, длины топочной камеры при обеспечении достаточной полноты сгорания топлива, Устойчивое зажигание достигается рециркуляцией ограниченного количества вы. сокотемпературных продуктов сгорания из ядра горения.Между основным потоком и обратным течением, на границе раздела двух встречных потоков, в плоскости Х возникает турбулентный пограничный слой, Пограничные слои в плоскостях ХУ и ХЛ вызывают большую неравномерность скоростных полей в этих сечениях, процесс выравнивания которых обусловливает повышенную турбулентность в потоке и повышенный темп падения скорости вдоль длины камеры, что позволяет значительно интенсифицировать процесс выгорания, Кроме того, такой способ сжигания топлива создает благоприятные условия для интенсификации теплопередачп, поскольку топка с секциями прямоугольного сечения обладает большой относительной поверхностью охлаждения, а продольное течение газов позволяет установить в выходной области камеры сгорания двухсветцые экраны и ширмовые поверхности нагрева с небольшим шагом.Предмет изобретенияСпособ сжигания топлива в системе плоских параллельных струй с подачей вторичного воздуха в каждую струю, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости зажигания, интенсификации процесса горения и максимального использования топочного объема, струи подают в топочное пространсзво равномерно по его длине в поперечном сечении с межструйцыми расстояниями, превышающими в 4 - 5,5 раза ширину струи в выходном сечении горелочного сопла и с расстоянием от коротких граничных поверхностей струй в выходном сечении сопла до.стенок топки по ширине в поперечном сечении топочного пространства, превышающим в 2,2 - 3 раза ширину струи в выходном сечении сопла,Заказ 39150 Тираж 800 Формат бум. бОХ 90/з Объем 0,27 изд. л. По ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете МинистроМосква, Центр, пр, Серова, д. 4 сно ССР Типогра пр. Сапунова, 2