Устройство для сжигания жидкого топлива

Полезная модель относится к устройствам для сжигания жидкого топлива и обводненных мазутов с последующей утилизацией тепла продуктов сгорания в топливоиспользующих агрегатах, в частности котлах и трубчатых печах, и может быть использована в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности, связанных с использованием отходов нефтепереработки и утилизацией подтоварных вод.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива в виде водотопливной эмульсии (Иванов В.М. "Топливные эмульсии", М, 1982 г., 216 с.). Устройство содержит последовательно соединенные трубопровод подачи нефтепродукта, фильтр, насос, диспергатор с паровым подогревателем, форсунку, топку, теплоиспользующий агрегат и дымовую трубу, соединенную с агрегатом через дымоход.
Устройство работает следующим образом. Жидкое топливо по подающему трубопроводу поступает в фильтр, где оно проходит очистку от механических примесей, и затем насосом подается в диспергатор, оборудованный мешалками и паровым подогревателем, в котором он диспергируется и подогревается острым паром. Приготовленная таким образом водонефтяная эмульсия подается в топку теплоиспользующего агрегата с последующим распылением при помощи форсунки и ее сжиганием, продукты сгорания удаляются из агрегата в дымовую трубу через дымоход.
Недостатками данного устройства являются низкая эффективность сжигания жидкого топлива. Это обусловлено тем, что подогрев жидкого топлива осуществляется острым паром, в результате чего происходит значительное обводнение жидкого топлива, создающее трудности в его сжигании, что приводит к снижению эффективности сжигания жидкого топлива.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для сжигания жидкого топлива (Патент на полезную модель №31990 Россия, МПК 7 B01F 3/06. Устройство для сжигания жидкого топлива / В.Д. Катин, И.В. Вольхин.; ДВГУПС (РФ) - №2003111684; Заявлено 25.04.2003; Опубл. 10.09.03. Бюл. №25).
Устройство для сжигания жидкого топлива содержит последовательно соединенные трубопровод подачи жидкого топлива, фильтр, установленный на трубопроводе для удаления из жидкого топлива механических примесей, насос для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу, диспергатор, теплоиспользующий агрегат с форсункой и топкой, дымовую трубу, соединенную через дымоход с теплоиспользующий агрегатом, участок трубопровода подачи жидкого топлива, примыкающий к теплоиспользующему агрегату, проложенный в канале дымохода.
Устройство работает следующим образом. Жидкое топливо по подающему трубопроводу при помощи насоса поступает в фильтр. В фильтре жидкое топливо очищается от механических примесей и далее проходит по участку трубопровода, проложенному в канале дымохода (длиной от 50 м до 100 м), где подогревается до необходимой температуры за счет теплоты дымовых газов, уходящих из печного агрегата через дымоход в дымовую трубу и далее в атмосферу. Подогретый обводненный мазут поступает в эмульгатор, в котором из него приготавливается однородная эмульсия, подаваемая в форсунку, где происходит распыление и сжигание эмульсии в топке агрегата.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет подогревать жидкое топливо до необходимой температуры за счет утилизации тепла продуктов сгорания, удаляемых из агрегата через дымоход в дымовую трубу, что существенно снижает эффективность его сжигания в топке агрегата.
Низкая эффективность передачи тепла со стороны дымовых газов, удаляемых из агрегата через дымоход, к нагреваемому жидкому топливу может быть объяснена невысокой скоростью движения продуктов сгорания в канале дымохода, что лимитирует теплообмен. Кроме того, использование гладкой трубы для транспортирования мазута также значительно снижает эффективность теплопередачи от горячих продуктов сгорания к нагреваемому мазуту и вследствие этого жидкое топливо не нагревается до необходимой температуры перед его сжиганием в топке агрегата.
Задачей предлагаемого решения является создание устройства для сжигания жидкого топлива, позволяющего повысить эффективность сжигания жидкого топлива за счет увеличения температуры его подогрева.
Для решения поставленной задачи в устройстве для сжигания жидкого топлива, содержащем последовательно соединенные трубопровод подачи жидкого топлива, фильтр, установленный на трубопроводе для удаления из него механические примесей, насос для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу, диспергатор, теплоиспользующий агрегат с форсункой и топкой, дымовую трубу, соединенную через дымоход с теплоиспользующим агрегатом, участок трубопровода подачи жидкого топлива, примыкающий к теплоиспользующему агрегату, проложенный в канале дымохода, вход канала дымохода, в котором проложен участок трубопровода подачи жидкого топлива, выполнен в виде конфузора, а выход - в виде диффузора, при этом площадь сечения канала в 2-3 раза меньше площади сечения дымохода. Кроме того, наружная поверхность участка трубопровода, проложенного в канале дымохода, выполнена с оребрением.
Признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, являются выполнение входа канала дымохода, в котором проложен участок трубопровода подачи жидкого топлива, в виде конфузора, а выход - в виде диффузора, выполнение площади сечения канала в 2-3 раза меньше площади сечения дымохода, наружная поверхность участка трубопровода, проложенного в канале дымохода, выполнена с оребрением.
Благодаря отличительным признакам существенно повышается эффективность сжигания жидкого топлива.
Это обусловлено тем, что при выполнении канала дымохода, в котором проложен участок трубопровода подачи жидкого топлива, площадью сечения, меньшей площади сечения дымохода, и выполнении на входе канала конфузора происходит плавный переход большего сечения в меньшее. В результате динамическое давление в канале в направлении движения потока дымового газа увеличивается, а статическое - уменьшается, что приводит к увеличению скорости движения дымовых газов в канале и тем самым позволяет интенсифицировать теплообмен вследствие турбулентного режима движения газов в дымоходе. Кроме того, выполнение наружной поверхности участка трубопровода подачи жидкого топлива, расположенного в канале дымохода, с оребрением позволяет увеличить ее поверхность нагрева при соприкосновении с горячими дымовыми газами, удаляемыми из теплоиспользующего агрегата, и тем самым обеспечит передачу большего количества тепла от дымовых газов к нагреваемому жидкому топливу, обеспечивая нагрев жидкого топлива до необходимой температуры перед его сжиганием в топке теплоиспользующего агрегата.
Предлагаемое устройство для сжигания жидкого топлива иллюстрируется чертежом.
Устройство содержит теплоиспользующий агрегат 1 с форсункой 2 и топкой 3, дымовую трубу 4, соединенную через дымоход 5 с теплоиспользующим агрегатом 1, трубопровод подачи жидкого топлива 6, диспергатор 7, расположенный на трубопроводе 6 перед форсункой 2, насос 8 для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу 6, фильтр 9 для удаления механических примесей, установленный на трубопроводе подачи жидкого топлива 6 перед насосом 8, участок трубопровода 10, проложенный в канале дымохода 11, конфузор 12 и диффузор 13, расположенные соответственно на входе и выходе канала дымохода 11, в котором расположен участок трубопровода 10.
При этом участок трубопровода 10, проложенный в канале дымохода 11, имеет дополнительное наружное оребрение, а канал дымохода 11 имеет площадь сечения в 2-3 раза меньше площади сечения дымохода 5.
Устройство работает следующим образом.
Жидкое топливо по трубопроводу подачи 6 поступает в фильтр 9, где оно очищается от механических примесей и далее при помощи насоса 8 проходит по участку трубопровода 10, проложенному в канале дымохода 12 (длиной 50-100 м). Одновременно из теплоиспользующего агрегата дымовой газ поступает через конфузор 12 в канал дымохода 11, где происходит плавный переход большего сечения в меньшее, приводящее к увеличению динамического давления, а следовательно, к увеличению скорости движения дымовых газов, что позволяет интенсифицировать теплообмен вследствие турбулентного режима движения газов. Кроме того, оребрение наружной поверхности участка трубопровода 10, расположенного в канале дымохода 11, приводит к увеличению поверхности нагрева при соприкосновении с горячими дымовыми газами, удаляемыми из теплоиспользующего агрегата 1, и тем самым обеспечивает нагрев жидкого топлива до необходимой температуры перед его сжиганием в топке теплоиспользующего агрегата 1. Далее жидкое топливо, нагретое до необходимой температуры, поступает в диспергатор 7, в котором из него приготавливается однородная эмульсия, подаваемая в форсунку 2, где происходит распыление и сжигание эмульсии в топке 3 теплоиспользующего агрегата 1. Дымовой газ, поступающий из теплоиспользующего агрегата 1, проходя через диффузор 13 канала дымохода 11, поступает в дымоход 5 и через дымовую трубу 4 удаляется в атмосферу.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет увеличить температуру подогрева жидкого топлива и тем самым повысить эффективность его сжигания в топке теплоиспользующего агрегата, что обеспечивает снижение загрязнения окружающей среды путем сокращения вредных выбросов оксидов азота и оксида углерода.