Газомазутная горелка с изменяемой формой амбразуры

Полезная модель относится к энергетике и может использоваться при сжигании жидкого и газообразного топлива в котельных установках.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка [патент №158820. Опубл. 20.01.2016, Бюл. №2], содержащая корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, канал с заслонкой, располагающийся у основания амбразуры и отверстие в основании амбразуры для подачи рециркулирующих дымовых газов, форсунка установлена с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры горелки к ее.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство не полностью использует возможность регулирования режима горения топлива.
Сущность полезной модели заключается в использовании цилиндрического канала с возможностью осевого перемещения с помощью штока для придания амбразуре цилиндрической (при выдвинутом вперед цилиндрическом канале) или диффузорной (при задвинутом назад цилиндрическом канале).
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка газомазутной горелки с изменяемой формой амбразуры.
Технический результат - управление формой факела, процессом смешения топлива с воздухом, полями распределения скоростей эмиссией NOx.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в газомазутной горелке с изменяемой формой амбразуры, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, канал с заслонкой, располагающийся у основания амбразуры и отверстие в основании амбразуры для подачи рециркулирующих дымовых газов, установлен внутри смесительной камеры цилиндрический канал, перемещающийся в осевом направлении с помощью штока со штурвалом, обеспечивающий при выдвинутом вперед канале цилиндрическую форму амбразуры, а при задвинутой назад - диффузорную форму амбразуры.
На чертеже представлено:
предлагаемая газомазутная горелка с изменяемой формой абразуры.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Газомазутная горелка с изменяемой формой амбразуры содержит корпус 1 с патрубком 2 для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки 3, установленной в отверстие печи, смесительную камеру 4, трубу с патрубком 5 для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса 1, вставку 6, закрепленную на наружной поверхности трубы 5 с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор 7 с патрубком 8 и газораздающими отверстиями 9, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку 10, установленную внутри трубы 5, при этом распылительная часть мазутной форсунки 10 установлена с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры 3 горелки к ее выходу с помощью регулировочного механизма, представляющего собой соединение винт-гайка 11 и расположенного на трубе 5 и форсунке 10, канал 12 с заслонкой 13, через который в отверстие 14, выполненное в основании амбразуры 3, подают рециркулирующие газы в зону горения газа и мазута, цилиндрический канал 15 в смесительной камере с вырезами 16 для подачи газа в смесительную камеру, перемещающийся в осевом направлении с помощью штока 17 и штурвала 18.
Работа предлагаемой газомазутной горелки с изменяемой формой амбразуры осуществляется следующим образом.
При сжигании только газа воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1. При достижении потока воздуха вставки 6 осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в кольцевой коллектор 7 и, равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере 4 происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки 6, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в амбразуру 3 горелки, где и начинается ее воспламенение и горение. При одновременном сжигании газа и мазута в смесительную камеру 4 из патрубка 2 для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки 6 осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в коллектор 7 и, распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массообмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру 3 горелки через распылительную часть мазутной форсунки 10 поступает мазут, а через патрубок в трубе 5 поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. За счет осевого перемещения распылительной части форсунки 10 на выход амбразуры горелки с помощью регулировочного механизма 11, расположенного на трубе 5 и форсунке 10, зона горения, т.е. ядро факела также перемещается в топку печи (котла), в которой теплоотвод от факела существенно выше, чем в самой амбразуре, что приводит к снижению выхода оксидов азота. Для дополнительного снижения выбросов высокотоксичных оксидов азота при сжигании газа и мазута организуют подачу рециркулирующих дымовых газов через канал 12 с заслонкой 13 в отверстие 14 у основания амбразуры 3. Форма факела, процесс смешения топлива с воздухом, полями распределения скоростей и эмиссия NOx регулируется осевым перемещением цилиндрического канала 15 с вырезами для подачи газа 16 с помощью штока 17 и штурвала 18. Таким образом, в отличие от прототипа появляется возможность дополнительного регулирования в зависимости от режима работы котла формы факела, процесса смешения топлива с воздухом, полями распределения скоростей и эмиссия NOx при совместном сжигании газообразного и жидкого топлива в горелке.
Литература: Тепловая защита лопаток турбин / Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; Под ред. Б.М. Галицейского. - М: Изд. МАИ, 1996. С. 5).