УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
DEVICE FOR FUEL BURNING

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для сжигания газообразного топлива, а также в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известно устройство, содержащее топочную камеру, горелки, расположенные в два яруса, и сопла острого дутья ярусов. Способ сжигания топлива осуществляется путем его смешения с частью воздуха, создания вертикального факела и подачи остального воздуха в виде нескольких воздушных струй, рассредоточенных по высоте топки, в котором с целью снижения концентрации окислов азота в продуктах сгорания расход воздуха в каждой струе устанавливают с превышением над предыдущей, а расход в верхней струе поддерживают не менее половины общего расхода воздуха в струях (SU 1456699, МПК: F23C 7/00, опубликовано 07.02.89).
Недостаток известного способа сжигания в том, что для его реализации необходимо иметь достаточные габариты топочного пространства (высоту топки) для размещения элементов системы сжигания топлива, что не всегда возможно на практике, особенно при реконструкции уже действующего оборудования.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сжигания газообразного топлива, содержащее расположенные в корпусе центральный и периферийный воздушные каналы с завихрителями, коллектор и установленные на окружности между воздушными каналами поворотные газораздающие трубки, причем выходные отверстия части трубок расположены тангенциально, а остальных - радиально к оси устройства, при этом дополнительно установлен второй коллектор, отношение диаметра окружности, на которой расположены газораздающие трубки, к внутреннему диаметру корпуса горелки составляет 0,45-0,7, отношение суммарных площадей тангенциальных и радиальных отверстий - 0,5-1,0, при этом газораздающие трубки с тангенциальными и радиальными выходными отверстиями подключены к разным коллекторам (RU 2076271, МПК: F23D 14/24 опубликовано 27.03.1997).
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что в случае глубокой разгрузки оборудования для обеспечения давления газа не ниже уставки сигнализации требуется отключение части устройств. Мера является вынужденной и необходимой для обеспечения безопасного режима работы оборудования.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных из уровня техники решений. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Заявленное техническое устройство позволяет получить более глубокий уровень снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания и обеспечить устойчивую работу устройства в диапазоне регулирования тепловой мощности устройства от 10% до 100% и безопасный режим работы оборудования в целом. Наличие поворотных газораздающих трубок в сочетании с дополнительно установленным по оси устройства центральным каналом подачи газа, выполненным из двух соосных труб с коническим насадком с газовыпускными отверстиями, при этом соотношение площади газовыпускных отверстий центрального канала подачи газа к общей суммарной площади газовыпускных отверстий поворотных газораздающих трубок и центральной подачи газа
составляет 0,1-0,4, позволяет получить более глубокое снижение концентрации окислов азота в продуктах сгорания за счет обогащения центральной зоны топливом, создавая на начальном участке факела условия смешения с избытком газа, что в свою очередь приводит к горению смеси с пониженной температурой и с пониженным образованием оксидов азота, и обеспечить безопасную работу оборудования в диапазоне регулирования тепловой мощности устройства от 10% до 100%. Устойчивость работы предлагаемого устройства обеспечивается за счет того, что газовые струи центральной подачи газа распределяются в воздушном потоке на границе зоны обратных токов со скоростями воздуха, близкими к нулю.
Устройство для сжигания топлива включает цилиндрический корпус, центральный и периферийный воздушные каналы с завихрителями, поворотные газораздающие трубки, установленные на окружности между воздушными каналами, причем выходные отверстия части трубок расположены тангенциально, а остальных - радиально к оси устройства, по оси устройства дополнительно установлен центральный канал подачи газа, причем соотношение площади выходных отверстий центрального канала подачи газа к общей суммарной площади газовыпускных отверстий поворотных газораздающих трубок и центрального канала подачи газа
составляет 0,1-0,4, кроме того, газораздающие трубки соединены с основным коллектором, а центральный канал подачи газа - с дополнительным коллектором.
На фиг.1 изображен общий вид устройства для сжигания топлива;
на фиг.2 показана схема направления газовых струй относительно поперечного сечения центральной струи.
Устройство для сжигания топлива содержит цилиндрический корпус 1, центральный 2 и периферийный 3 воздушные каналы с завихрителями 4,5, шибер 6 для распределения воздуха между каналами 2 и 3, поворотные газораздающие трубки 7, отверстия которых расположены тангенциально и радиально оси воздушного канала, соединенные с основным коллектором 8, центральный канал подачи газа 9, установленный по оси горелки и подключенный к дополнительному коллектору 10.
Устройство работает следующим образом.
Воздух входит одним потоком через центральный воздушный канал 2, где посредством завихрителя 4 закручивается, образуя закрученную струю. В газораздающие трубки 7 через коллектор 8 и центральный канал газа 9 через коллектор 10 подают газообразное топливо, которое смешивается с воздухом, подаваемым через центральный воздушный канал 2, и воспламеняется от запального устройства (не показано). Поскольку образовавшаяся смесь газ-воздух имеет избыток газа, то на начальном участке факела выгорает не весь газ, а его часть. Несгоревший газ смешивается с воздухом, который подают через периферийный канал 3 с завихрителем 5, и образующаяся горючая смесь догорает в последующих зонах факела. Регулирование количества воздуха, подаваемого в воздушные каналы, производят с помощью шибера 6 путем поворота его вокруг оси.