ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
BURNER DEVICE

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях, работающих на твердом топливе.
Известна пылеугольная горелка (авторское свидетельство СССР № 1574991, МПК F23D 1/06, 30.06.90. Бюл. № 24), содержащая топливоподводящую трубу с насадком на выходном торце, состоящим из диффузора с рассекателем, установленную в воздухоподводящем корпусе.
Недостатком известной пылеугольной горелки является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.
Известна горелка для концентрированной пыли (патент на полезную модель № 48027, МПК F23D 1/06, 10.09.2005. Бюл. № 25), содержащая подводящий пылепровод высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью на выходном торце и коническим рассекателем внутри ее, заведенной внутрь цилиндрической части с образованием кольцевого зазора между ними, которая, в свою очередь, заведена с зазором в воздухоподводящий корпус.
Недостатком известной горелки для концентрированной пыли является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.
Известно горелочное устройство в топке (авторское свидетельство СССР № 1695037, МПК F23C 5/08, 30.11.91. Бюл. № 44), содержащее сопло подачи пылевоздушной смеси и дополнительные сопла подачи инжектирующего агента, заведенные с входного торца внутрь циркуляционной трубы, и горелочный насадок на ее выходном торце.
Недостатком известного горелочного устройства является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.
Известно горелочное устройство в топке (патент РФ № 2313034, МПК F23C 5/08, 20.12.2007. Бюл. № 35), содержащее сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК), заведенное с образованием кольцевого зазора внутрь циркуляционной трубы, которая, в свою очередь, установлена с кольцевым зазором внутри горелочного насадка, состыкованного выходным торцом с амбразурой топки котла, а входным торцом - с воздушным коробом, подключенным к источнику горячего воздуха, при этом в кольцевой зазор между циркуляционной трубой и горелочным насадком дополнительно заведены сопла подачи высоконапорного воздуха, соединенные с источником высоконапорного воздуха.
Недостатком известного горелочного устройства является низкая эффективность ее работы, не обеспечивающая оптимальную растопочную концентрацию компонентов горючей смеси.
Задача изобретения - повышение эффективности работы горелочного устройства за счет создания оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси.
Задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем сопло подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью на выходном торце и коническим рассекателем внутри ее, заведенное с образованием кольцевого зазора внутрь циркуляционной трубы, которая, в свою очередь, установлена с кольцевым зазором внутри горелочного насадка, состыкованного выходным торцом с амбразурой топки котла, а входным торцом - с воздушным коробом, соединенным с источником горячего воздуха, сопла подачи высоконапорного воздуха, заведенные в циркуляционную трубу и подключенные к источнику высоконапорного воздуха, и лопаточный завихритель с регулируемым поворотом лопаток, согласно изобретению лопаточный завихритель установлен в кольцевом зазоре между выходным торцом сопла подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой, соединенной с конической частью сопла подачи ПВК с образованием воздушного коллектора внутри циркуляционной трубы, в который заведены со стороны входного торца циркуляционной трубы сквозь воздушный короб и кольцевую вставку указанные сопла подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы и горелочного насадка.
Установка лопаточного завихрителя с регулируемым поворотом лопаток в кольцевом зазоре между выходным торцом сопла подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой, соединенной с конической частью сопла подачи ПВК с образованием воздушного коллектора внутри циркуляционной трубы, в который дополнительно заведены со стороны входного торца циркуляционной трубы сквозь воздушный короб и кольцевую вставку указанные сопла подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы и горелочного насадка, позволяет обеспечить транспорт пыли высокой концентрации (ПВК) без дополнительного воздуха до поступления в циркуляционную трубу, что способствует подготовке ПВК к ее эффективному воспламенению за счет создания оптимальной растопочной концентрации пыли при ее движении вдоль расширяющегося конуса рассекателя, уменьшающего концентрацию пыли и увеличивающего поверхность контакта с окислителем за счет увеличения расстояния между частицами пыли по мере движения вдоль рассекателя, при этом количество воздуха регулируется с помощью поворота лопаток завихрителя, а скорость воспламенения увеличивается за счет увеличения доступа окислителя к отдельным частицам пыли, которые отделяются друг от друга в расширяющейся конической части на выходном торце сопла подачи ПВК, увеличивая поверхность взаимодействия с окислителем.
Создание оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси как по воздуху, так и по пыли обеспечивает быстрое воспламенение и полное выгорание пыли.
На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства.
Горелочное устройство содержит сопло 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с расширяющейся конической частью 2 на выходном торце 3 и коническим рассекателем 4 внутри ее, заведенное внутрь циркуляционной трубы 5 с образованием кольцевого зазора 6 между ними, которая, в свою очередь, заведена в горелочный насадок 7 с кольцевым зазором 8, пристыкованный выходным торцом 9 к амбразуре 10 топки 11 котла, а входным торцом 12 - к воздушному коробу 13, соединенному с источником 14 горячего воздуха, при этом в циркуляционную трубу 5 дополнительно заведены сопла 15 подачи высоконапорного воздуха, подключенные к источнику 16 высоконапорного воздуха, и лопаточный завихритель17 с регулируемым поворотом лопаток, установленный в кольцевом зазоре 6, между выходным торцом 3 сопла 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) и циркуляционной трубой 5, заглушенной с входного торца вертикальной кольцевой вставкой 18, соединенной с конической частью 2 сопла 1 подачи пыли высокой концентрации (ПВК) с образованием воздушного коллектора 19 внутри циркуляционной трубы 5, к которому со стороны входного торца циркуляционной трубы 5 введены сквозь воздушный короб 13 и кольцевую вставку 18 указанные сопла 15 подачи высоконапорного воздуха, выходные торцы которых расположены в плоскости входных торцов циркуляционной трубы 5 и горелочного насадка 7. Конический рассекатель 4 может быть зафиксирован в расширяющейся конической части 2 сопла 1 подачи ПВК с помощью плоских пластин 20 с образованием расширяющегося конусного канала 21, ограниченного плоскостью тупого торца 22 рассекателя 4.
Горелочное устройство работает следующим образом.
Пыль высокой концентрации (ПВК) через сопло 1 поступает внутрь циркуляционной трубы 5, куда одновременно подается высоконапорный воздух через сопла 15 от источника 16 через воздушный коллектор 19 и регулируемые поворотные лопатки завихрителя 17. В циркуляционной трубе 5 компоненты горючей смеси смешиваются и воспламеняются за счет подсоса внутрь циркуляционной трубы 5 горячих топочных газов из топки 11 и лучистой составляющей факела топки, проникающей в циркуляционную трубу 5 через амбразуру 10 топки 11. При этом температура внутри циркуляционной трубы 5 может достигать 1200°С. Подсос газов из топки происходит за счет разрежения, создаваемого тупым торцом 22 рассекателя 4 при обтекании его ПВК по расширяющемуся конусному каналу 21, так как происходит срыв потока по всему периметру тупого торца 22 рассекателя 4. Оптимальная растопочная концентрация по воздуху создается за счет поворота лопаток завихрителя 17, регулирующего поступление воздуха в циркуляционную трубу 5 из воздушного коллектора 19, а оптимальная растопочная концентрация по пыли создается за счет падения концентрации ПВК до растопочной при движении ПВК внутри расширяющегося конусного канала 21 до поступления пыли в циркуляционную трубу 5, при этом воздух не примешивается к пыли. После воспламенения пыли она из циркуляционной трубы 5 поступает в горелочный насадок 7, где смешивается с вторичным воздухом, поступающим из воздушного короба 13 от источника 14 горячего воздуха по кольцевому зазору 8, и далее пыль поступает через амбразуру 10 в топку 11 котла. В результате четкого расчета оптимальной растопочной концентрации компонентов горючей смеси, которая достигается по воздуху регулируемым поворотом лопаток завихрителя 17 и по пыли - регулируемым падением концентрации ПВК до растопочной в конусном расширяющемся канале 21, а также создания высокой температуры внутри циркуляционной трубы 5 за счет подсоса топочных газов из амбразуры 10 топки 11 котла в циркуляционную трубу 5 и лучистой составляющей факела топки достигаются быстрое воспламенения горючей смеси и полное выгорание пыли без избытка воздуха, что снижает образование окислов азота в отходящих дымовых газах, чем и достигается решение задачи изобретения.