Прямоточная щелевая горелка

, М.Я, ПроС.В. Срыв- баев и 3 О.Л,к энергетике и а котлах ТЭС. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ПРЯМОТОЧНАЯ ЩЕЛЕВАЯ ГОРЕЛКА(57) Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлахТЭС, сжигающих твердое топливо. Цельизобретения - повышение устойчивостивоспламенения и снижение концентрацииокислов азота. Прямоугольная щелевая гоИзобретение относитсяможет быть использовано нсжигающих твердое топливо.Известна вихревая горелка, содержащая корпус с соосно установленными центральным топливоподающим узлом и обечайкой, разделяющей корпус на внутренний и периферийный каналы, один иэ которых подключен к источнику воздуха, а другой - к источнику инертных газов, причем выходной торец топливоподающего узла расположен за пределами обечайки.Однако указанная горелка имеет повышенную устойчивость зажигания при образовании в центре (по оси) выхлопного участка зоны подсоса горячих топочных гарелка содержит воздухоподающии корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени. Диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у" 5300, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно 0,24,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса. и имыкающей к нескошенной стороне амбРразуры и каналами топливовоздушной смеси равно 0,0250,2 ширины корпуса. 5 ил. зов к корню факела, большие тепловые потоки со стороны раскрывающегося по центру факела приводят к быстрому обгоранию горелки в районе амбразуры, короблению ее узлов и нарушению аэродинамики выходящихтопливовоздушных потоков, увеличению степени механического недожога. Кроме того, вихревая горелка снижает абсолютный уровень окислов азота по сравнению с обычной вихревой, Однако любая вихревая горелка дает более значительные выбросы в атмосферу окислов азота, чем прямоточная,Известна также прямоточная щелевая горелка, содержащая воздушный клапан прямоугольного сечения с встроенными в не 17039155 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го с равномерным шагом каналами топливовоздуш ной смеси и газов ре циркуля ции. К особенности горелки следует отнести наличие в каналах топливовоздушной смеси и газов рециркуляции конфузорных поворотных стабилизаторов горения, при подборке пространственного угла установки которого добиваются снижения степени подсветки высокореакционным топливом, в частности мазутом, а также снижения концентрации окислов азота в уходящих газах.Однако необходимость установки стабилизаторов в высокотемпературной среде в амбразуре горелок приводит к обгоранию и короблению конфузорных насадков, нарушению исходной аэродинамики горелок, ухудшению условий зажигания и увеличению концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Переход на сжигание другого вида топлива в процессе работы котла приводит к необходимости регулировать углы ввода потоков воздуха и топлива, что при заклиненных и покоробленных конфузорных стабилизаторах пламени практически невозможно. В результате на выходе из топки формируется высокий уровень концентрации окислов азота, возникает необходимость в осуществлении подсветки высокореакционным мазутом или газом,Цель изобретения - повышение устойчивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота.В прямоточной щелевой горелке, содержащей воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффуэорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоэдушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смесй на выходе снабжены стабилизаторами пламени, диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия 5 - 30, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно а = 0,20,4 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливо- воздушной смеси равно с = 0,250,2 вг, где вг - ширина корпуса,Выполнением диффузорной амбразуры в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у=5-30, заглублением канала газов рециркуляции и смещением каналов топливовоздушной смеси на отмеченные расстояния, зависимые от ширины корпуса вр, повышается устойчивость зажигания и снижается концентрация окислов азота вуходящих газах. Указанные диапазоны параметров у, а, с обеспечивают появление необходимоо эффекта в виде минимального выхода в продуктах сгорания окислов азота и бесподсветочного режима сжигания пыли различных углей, формируя новый качественный скачок в пределах границ значен ий у = 5 - 30, а = 0,2-4,0 вг, с = (0,025-0,2)вг, При у = 20, а = 1,0 вг, с = 0,05 вг относительный уровень окислов азота находится в диапазоне (0-0,65) от уровня при нарушенных соотношениях одного из исследуемых параметров(в частности, при у 0), Степень подсветки 06. При незначительных отклонениях у, а, с в большую или меньшую стороны относительный уровень окислов азота 0,6- 0,65, а степень подсветки 0 . При достижении у= 5; у= 30; а = 0,2 вг, а = 4,0 вг, с = = 0,025 вг; с = 0,2 вг относительный уровень окислов азота составляет 0,65-0,66, а степень подсветки 0;6. Даже при незначительных отклонениях у5; у30, а0,2 вг; а4,0 вг, с0,025 вг; с0,2 вг относительный уровень канцерогенного вещества резко, скачкообразно возрастает до 1,0, а степень подсветки д - д 1/д 2 = 0,06-0,1, где д, д 2 - расход подсветочного и основного топлив, кг/с, Таким образом, положительный эффект горелки сразу же, скачкообразно пропадает. Диапазоны получены опытным путем.На фиг, 1 изображена схема прямоточной щелевой горелки с вихревыми стабилизаторами пламени в каналах топливовоэдушной смеси круглого сечения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси круглого сечения, вид спереди; на фиг. 5 - схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси прямоугольного сечения.Горелка содержит корпус 1, являющийся каналом для ввода воздуха, в который встроены каналы топливовоздушной смеси 2 и газов рециркуляции 3, размещенные одни относительно других с равномерным шагом г 1 по высоте канала 1. Каналы 2 топливовоздушной смеси круглого сечения, в них встроены стабилизаторы 4 пламени в виде центрального корпусного обтекателя 5 и слабозакручивающего лопаточного завихрителя 6 на периферии. Канал 1 подключен к амбразуре 7, одна вертикальных стен 8 которой скошена с образованием одностороннего диффуэора, Угол раскрытия диффу 1703915зора (угол скося стены 8) у = (5-30 О),канал 3 газов рециркуляции заглублен относительно амбразуры 7 на а - (0,2 - 4,0)вг, где вг - ширина корпуса 1, расстояние между стенкой канала 1, подключенной к нескошенной стороне 9 амбразуры 7, с = (0,025-0,2)вг,Работа горелки (фиг. 1-3) осуществляется путем подачи в каналы 2 угольной пыли с небольшим количеством воздуха, а через канал 1 - вторичных потоков воздуха. Потоки топливовоздушной смеси, попадая в стабилизаторы 4 раскрываются относительно осей каналов 2, эжектируя к корню факелов часть горячих продуктов сгорания, которые усиленно прогревают свежую топливную смесь до температуры воспламенения. Совокупность соотношений у-30 и с"(0,025-0,2)вг обеспечивает устойчивое воспламенение на безопасном по условию обгорания конструкции грелки расстоянии, (1-2)вг без подсветки высокореакционным газом или мазутом. Совокупность соотношенийй у = (5-30) и а = (0,2 - 4,0) вг при вводе газов рециркуля ции через канал 3 обеспечивает минимальное количество окислов азотов в образующихся продуктах сгорания.Горелка (фиг. 4) содержит те же элементы 1-9. В отсутствии эакручивающего лопаточного аппарата 6 эта горелка обеспечивает устойчивое зажигание топлива на более значительном расстоянии от амбразуры (2-4)вг беэ подсветки газом, если выдерживаются диапазоны у-30 и с= (0,025-0,2)вг, а минимальное содержание окислов азота поддерживается соотношениями у = (5 - 300) и а (0,2-4,0)вг.Горелка (фиг. 4) работает аналогично горелке (фиг. 1-3).Горелка (фиг. 5) содержит два яруса прямоточных топливовоздушных каналов 2 прямоугольной формы, а также плоский щелевой канал 3 газов рециркуляции, что в основном отличает ее от горелки (фиг. 1-3) и (фиг, 4), Она оборудована теми же элементами 1-9, что указанные горелки. Как и в случае горелки (фиг. 4), горелка (фиг. 5) оборудована прямоточными стабилизаторами 4 пламени в виде обтекателей 5, что обеспе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 чивает воспламенение смеси и воздуха на расстоянии (2-4)вг от амбразуры в бесподсветочном режиме. Выдерживанием соотношений у = 5-30 и с - (0,025 - 0,2)вг достигается бесподсве очная работа горелки, а соотношениями у - 5 - 30 и а = (0,2-4,0)вг - минимальный уровень окислов азота в продуктах сгорания. Горелка (фиг. 5) работает аналогично горелкам (фиг. 1 - 3) и (фиг. 4).По сравнению с известной предлагаемая горелка снижает концентрацию окислов азота в уходящих газахна 40, а также исключает подсветку мазутом или природным газом в количестве 4-57 ь от расхода основного топлива, Рассматривая в качестве базового внедрения котел Пс расходом топлива 360 т/ч, можно констатировать, что достигается экономия топлива в (0,05 х 360 - 18 т/ч. За счет разности в стоимости топлив и числа часов работы котла годовой экономический эффект составляет 0,27 млн. руб/год. Котел Пспроектирован для сжигания лигнитов. Формула изобретения Прямоточная щелевая горелка. содер-. жащая воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси нэ выходе снабжены стабилизаторами пламени, от л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения устойчивости воспламенения и снижения концентрации окислов азота, диффуэорная амбразура выполнена с односторонним скосом, имеющим угол раскрытия 5-30, выходные срезы каналов газов рециркуляции расположены на расстоянии от выходного сечения корпуса, равном 0,2-4,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025-0,2 ширины корпуса.1703915 Составитель А.ДжундубаевТехред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор И.Шулла Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 52 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5