Горелка биогазовая с рециркуляцией

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к устройствам для сжигания газообразного и жидкого топлива, и может быть использована в котельных и печных агрегатах различного назначения.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпуса с патрубком для подачи воздуха, соединенным с амбразурой горелки, и смесительную камеру, мазутную форсунку, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями. В корпусе горелки расположен канал для подвода биогаза с завихрителем биогаза и обтекателем, также в корпусе горелки расположен центральный канал для подачи воздуха с завихрителем воздуха центрального потока. [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство не позволяет достигать значительного сокращения содержания оксида азота в уходящих газах при комбинированном сжигании природного газа/биогаза или мазута/биогаза, в результате чего отсутствует возможность снижения загрязнения атмосферного воздуха парниковыми газами.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка горелки биогазовой с рециркуляцией со сниженными выбросами оксидов азота.
Сущность полезной модели заключается в использовании дополнительных каналов с завихрителем, подводящих газы рециркуляции и пар с раствором карбамида в ядро факела для полного и стабильного сжигания.
Технический результат - использование газов рециркуляции, смеси пара и раствора карбамида, возможность снижения содержания оксида азота в уходящих газах.
Согласно полезной модели, заявленный технический результат, достигается тем, что горелка биогазовая с рециркуляцией содержит корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенным с амбразурой горелки, и смесительную камеру, мазутную форсунку, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, канал для подвода биогаза с завихрителем биогаза и обтекателем, центральный канал для подачи воздуха с завихрителем воздуха центрального потока.
Особенность заключается в том, что в предлагаемой полезной модели имеются каналы для подвода газов рециркуляции, пара и раствора карбамида, а также завихритель для смешивания потоков подаваемых в ядро факела.
Полезная модель поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.
Горелка биогазовая с рециркуляцией содержит: 1 - патрубок для подачи воздуха; 2 - корпус горелки; 3 - центральный канал для подачи воздуха; 4 - периферийный кольцевой коллектор; 5 - патрубок для подачи природного газа; 6 - газораздающие отверстия; 7 - газовоздушная смесительная камера; 8 - завихритель биогаза; 9 - обтекатель; 10 - мазутная форсунка; 11 - завихритель воздуха центрального потока; 12 - амбразура горелки; 13 - канал для подвода биогаза; 14 - канал для подачи газов рециркуляции; 15 - канал для подачи пара; 16 - канал для подачи раствора карбамида; 17 - завихритель.
Горелка биогазовая с рециркуляцией работает следующим образом.
При совместном сжигании в горелке природного газа и биогаза в газовоздушную смесительную камеру 7 из патрубка 1 для подачи воздуха подается воздух в виде кольцевого потока, одновременно природный газ поступает через патрубок 5 для подачи природного газа в периферийный кольцевой коллектор 4 и попадает в газовоздушную смесительную камеру 7 через газораздающие отверстия 6. В газовоздушной смесительной камере 7 происходит интенсивное смешение потока воздуха и поперечных струй природного газа для интенсификации процесса горения. Далее газовоздушная смесь проходит зону обтекателя 9, предназначенного для ускорения потока, и поступает в амбразуру 12 горелки, где происходит ее воспламенение. Одновременно в амбразуру 12 горелки из канала 13 для подвода биогаза, содержащий в себе завихритель 8 биогаза, поступает закрученный поток биогаза, который интенсивно смешивается с воздухом, поступающим из центрального канала 3 для подачи воздуха, содержащий в себе завихритель 11 воздуха центрального потока. Воспламенение биогаза происходит к центру или чуть ниже центра пламени природного газа, за счет уменьшения турбулентного перемешивания биогаза с топливовоздушной смесью, выходящей из смесительной камеры 7.
При совместном сжигании в горелке мазута и биогаза из патрубка 1 для подачи воздуха подается воздух в виде кольцевого потока в амбразуру 12 горелки. Одновременно мазут из мазутной форсунки 10 распыляется и подхватывается закрученным потоком воздуха, выходящим из центрального канала 3 для подачи воздуха, содержащий в себе завихритель 11 воздуха центрального потока. Интенсивное смешение потока воздуха и мазута осуществляется в амбразуре 12 горелки, где происходит воспламенение топливовоздушной смеси. Одновременно в амбразуру 12 горелки из канала 13 для подвода биогаза, содержащий в себе завихритель 8 биогаза, поступает закрученный поток биогаза, который интенсивно смешивается с топливовоздушной смесью. Также в корень факела через завихритель 17 с помощью канала 14 осуществляется подача газов рециркуляции, с помощью каналов 15 и 16 подача пара и раствора карбамида, что позволяет уменьшать выбросы NOx.
Литература
1. Патент РФ на полезную модель №201164 F23D 17/00, опубл. 01.12.2020.