ВИХРЕВАЯ ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ГОРЕЛКА С ДЕЛИТЕЛЯМИ ПРЯМОТОЧНОГО ПОТОКА АЭРОСМЕСИ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в качестве пылеугольной горелки для котлов тепловых электростанций и промышленных котельных.
Известна принимаемая в качестве ближайшего аналога полезной модели вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним по меньшей мере один кольцевой канал для прямоточной подачи аэросмеси с установленными в каждом из них равномерно по окружности пластинчатыми делителями потока, каждый из которых выполнен с остроконечным входным рассекателем, и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха с установленным в каждом из них лопаточным завихрителем [1]. Согласно [1] входной рассекатель делителя потока аэросмеси имеет форму лезвия с симметричными двухсторонними косыми срезами. При использовании делителей потока с таким рассекателем на выходе в топку формируется струя аэросмеси с концентрацией топливных частиц в центральной части струи, окруженной с обеих сторон прослойками сравнительно холодного первичного воздуха, отделяющего топливных частицы от поджигающих высокотемпературных газовых вихрей, подсасываемых к корню факела из зоны активного горения, что создает условия для повышенной эмиссии топливных оксидов азота (NOx).
Достигаемым результатом полезной модели является уменьшение эмиссии топливных NOx при сжигании пылеугольного топлива для снижения уровня загрязнения окружающей среды или уменьшения затрат на очистку от NOx газообразных продуктов сгорания такого топлива.
Это обеспечивается тем, что в вихревой пылеугольной горелке, содержащей центральный канал для размещения растопочного устройства, последовательно расположенные вокруг центрального канала соосно с ним по меньшей мере один кольцевой канал для прямоточной подачи аэросмеси с установленными в каждом из них равномерно по окружности пластинчатыми делителями потока, каждый из которых выполнен с остроконечным входным рассекателем, и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха с установленным в каждом из них лопаточным завихрителем, согласно полезной модели рассекатель имеет форму лезвия с односторонним косым срезом. При этом угол среза может составлять 20÷60°.
На фиг.1 изображена вихревая пылеугольная горелка согласно полезной модели в продольном разрезе; на фиг.2 - вид на горелку из топки по стрелке А фиг.1; на фиг.3 - схема распределения струй пыли и первичного воздуха на выходе из каналов аэросмеси между делителями потока согласно полезной модели; на фиг.4 - то же между делителями потока согласно ближайшему аналогу [1].
Вихревая пылеугольная горелка согласно полезной модели в конкретном примере содержит центральный канал 1 (фиг.1, 2) для размещения растопочного устройства в виде мазутной форсунки 2, последовательно расположенные вокруг центрального канала 1 соосно с ним кольцевой канал 3 для прямоточной подачи аэросмеси и два - внутренний и наружный кольцевых канала соответственно 4 и 5 вторичного воздуха с установленным в каждом из них лопаточным завихрителем соответственно 6 и 7. (фиг.1). В выходной части канала 3 аэросмеси равномерно по окружности установлены шесть пластинчатых делителей 8 потока (фиг.1-4), каждый из которых выполнен с входным рассекателем 9, имеющим форму лезвия с односторонним косым срезом (фиг.3). Угол α среза может быть выбран в пределах α=20÷60°.
X
Вихревая пылеугольная горелка согласно полезной модели работает следующим образом. Вначале подают топливо и воздух соответственно в растопочное устройство (мазутную форсунку 2) и центральный канал 1. Затем в кольцевые каналы 1-4 подают соответственно аэросмесь и вторичный воздух. Внутренний и наружный потоки вторичного воздуха в кольцевых каналах соответственно 4, 5 при прямоточном движении вдоль них завихриваются с помощью лопаточных завихрителей 6, 7. Движущийся прямоточно в кольцевом канале 3 поток аэросмеси разделяется с помощью шести делителей 8 соответственно на шесть струй. При выходе в топку благодаря образованным делителями 8 промежуткам между струями каждая из шести струй аэросмеси оказывается окруженной рециркулирующими в приосевую зону высокотемпературными продуктами сгорания с низким содержанием кислорода. Наличие у делителей 8 рассекателей 9 в форме лезвия с односторонним срезом формирует на выходе в топку асимметричную форму струй, вследствие чего частицы твердого топлива концентрируются на границе струй транспортирующего их первичного воздуха (фиг.3), что обеспечивает контакт этих частиц напрямую с поджигающими высокотемпературными газовыми вихрями, образующимися у торцов делителей 8, и подсасываемых к корню факела из зоны активного горения. Такая аэродинамическая структура струй аэросмеси приводит к существенному снижению эмиссии топливных NO. Для сравнения на фиг.4 показана аэродинамическая структура струй аэросмеси при выполнении рассекателей 9 в соответствии с [1] в форме лезвия с симметричными двухсторонними косыми срезами. При этом на выходе в топку формируется струя аэросмеси с концентрацией топливных частиц в центральной части струи, окруженной с обеих сторон прослойками сравнительно холодного первичного воздуха, отделяющего топливные частицы от поджигающих высокотемпературных газовых вихрей, что создает условия для повышенной эмиссии топливных NOx.
Источники информации:
1. Патент US 6116171, НКИ 110/263, МПК F23D 1/00? 2000.