Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления

Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива в нагревательных печах. Цель изобретения - повышение качества сжигания. Вокруг топливоподводящей трубы 2 расположена с возможностью вращения обечайка 5, установленная в зоне тангенциального воздухоподводящего патрубка 3 и снабженная крыльчаткой 6 и валом 7 Вал 7 установлен вдоль оси корпуса 1 в зоне соплового аппарата 4, в котором с наклоном установлена направляющая лопатка 8, жестко скрепленная с валом 7. Топливо подают через трубу 2, а окислитель - через патрубок 3. При встрече топлива с окислителем образуется топливоокислительная смесь, которая сгорает в факеле на выходе из корпуса 1. При тангенциальном подводе окислителя он вращает крыльчатку 6, обечайку 5, вал 7 и лопатку 8 При вращении лопатка 8 частично циклически перекрывает выходное сечениеаппарата4 ,смещает топливоокислительный поток относительно продольной оси и вращает его вокруг этой оси. При этом снижается химический недожог и содержание газообразных вредных продуктов и обеспечивается повышение качества сжигания топлива 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767699/06 (22) 11.12.89 (46) 30,11.91, Бюл. М 44 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе, (72) В.M.Ïàâëîâåö, Г,И.Черныш, Н.И.Трофимов, Е.:А.Баранова, Е,В.Адонина и О.Н.АнтоНЮК (53) 662.951.1(088.8) (56) Кривандин В.А. и др, -Металлургические печи. М,: Металлургия, 1977, с.170-175.

Кривандин В,А и др. Металлургическая теплотехника, Т.2, M,: Металлургия, 1986, с.37 — 40, 62-63, (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ..(57) Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива в нагревательных печах. Цель изобретения — повышение качества сжигания.

Вокруг топливоподводящей трубы 2 расположена с возможностью вращения обечайка. Ж 1695042 А1 (н)5 F 23 С 11/00, F 23 D 14/46

5, установленная в зоне тангенциального воэдухоподводящего патрубка 3 и снабженная крыльчаткой 6 и валом 7. Вал 7 установлен вдоль оси корпуса 1 в зоне соплового аппарата 4, в котором с наклоном установо лена направляющая лопатка 8, жестко скрепленная с валом 7. Топливо подают через трубу 2, а окислитель — через патрубок

3. При встрече топлива с окислителем образуется топливоокислительная смесь, которая сгорает в факеле на выходе из корпуса

1. При тангенциальном подводе окислителя он вращает крыльчатку 6, обечайку 5, вал 7 и лопатку 8. При вращении лопатка 8 частично циклически перекрывает выходное сечение аппарата 4, смещает Я топливоокислительный поток относительно продольной оси и вращает его вокруг этой оси, При этом снижается химический недожог и содержание газообразных вредных продуктов и обеспечивается повышение качества сжигания топлива. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

1695042

25 способа и устройства

Изобретение относится к энергетике и может использоваться, например, в нагревательных печах.

Известен способ сжигания топлива, включающий подачу топлива и окислителя спутными коаксиальными потоками, причем газ подают по центру продольной оси, а окислитель по периферии.

К недостаткам известного способа относится его невысокая эффективность и малЬ|е технологические возможности.

Известно устройство для сжигания топлива, включающее топливную трубу и воздушный корпус с тангенциальным ! пОдводом окислителя, Устройству присущи те же недостатки, чТо и способу.

Наиболее близкими к предлагаемому я ляются способ сжигания топлива, включащий подачу топлива и воздуха вдоль продольной оси, а также устройство для с кигания топлива, содержащее топливную трубу и воздушный корпус с тангенциальн м подводом окислителя.

К недостаткам способа и устройства отнОсятся невысокая эффективность сжигания топлива и низкие технологические в зможности.

Цель изобретения — повышение эффективности сжигания топлива и расширение т хнологических возможностей.

Поставленная цель достигается согласн способу сжигания топлива, включающем подачу топлива и окислителя вдоль и одольной оси, в котором топливоокислит льный поток смещают относительно прод льной оси и вращают вокруг нее, а также в,устройстве для сжигания топлива. содержащем топливную трубу и воздушный корпус с тангенциальным подводом окислител и цилиндрическим сопловым аппаратом, кот< рое снабжено трубой, расположенной в воздушном корпусе коаксиально топливной трубе с возможностью вращения вокруг оеи, направляющей лопаткой, установленнОй в сопловом an парате наклонно к его ocu и жестко соединенной через вал, расположенный вдоль этой оси с трубой, на Роковой пОверхности которой дополнительно прикреплена крыльчатка.

Сущность изобретения заключается в том, что после предварительного смешения т<)плива и окислителя, образовавшийся топливоокислительный поток смещают относительно первонаЧальной продольной оси, вдоль которой подавался поток топлива и окислителя. После чего топливоокислительн и поток н с опт аетстеен но факел е роща Ют вокруг продольной оси с постоянной скоростью.

Такая схема сжигания топлива позволяет, например, при сводовом отоплении, заключающемся в организации косвенного режима нагрева материала, исключить местный перегрев кладки свода, так как факел периодически в процессе вращения омывает поверхность огнеупоров, При этом формируется оптимальное температурное поле кладки, за счет чего повышается стойкость свода.

Предлагаемый способ и устройство можно также применить для термообработки металла в режиме прямого направленного нагрева материала, В этом случае исключается местный перегрев поверхности-и качество нагрева металла улучшается.

При этом повышается эффективность сжигания топлива, и роявляющаяся в уменьшении химического недожега и содержания вредных газообразных компонентов в продуктах сгорания, а процесс горения осуществляется с минимальным коэффициентом расхода воздуха.

Скорость вращения топливокислородной смеси существенно влияет на теплотехнические параметры горения и позволяет расширить технологические возможности

Так вращение смеси и образующегося на ней факела с малой скоростью (1 — 10 об/мин) приводит к горению в длинном растянутом факеле, имеющем относительно высокую степень черноты продуктов сгорания.

Данная схема реализации способа сжигания топлива наиболее эффективна при сводовом отоплении печей, когда факел равномерно омывает поверхность кладки, и при струйном нагреве металла в режиме прямого направленного теплообмена между факелом и материалом.

Если скорость вращения топливовоздушной смеси и соответственно факела будет в пределах 10-100 об/мин, то в этом случае формируется объемный сплошной цилиндрический факел, обладающий высокой температурой и излучательной способностью. Такой режим сжигания позволяет обеспечить равномерно распределенный режим нагрева металла в печах.

Таким образом, предлагаемый способ сжигания топлива позволяет организовать любой режим нагрева материала, изменить форму и размеры факела, его теплотехнические характеристики.

Известен факт закручивания воздушного потока, однако данная операция не позволяет сформировать настильный факел, вращающийся вокруг продольной оси..

Предлагаемое техническое решение имеет отличительные признаки: смещение

1695042

40,50

55 топливоокислительного потока относительно продольной оси, вращение топливоокислительного потока вокруг продольной оси, снабжение устройства трубой, расположенной в воздушном корпусе коаксиально топливной трубе, возможность вращения трубы, снабжение направляющей лопаткой, установленной в сопловом аппарате наклонно к его оси, жесткое соединение через вал с трубой, дополнительное устройство крыльчатки, на боковой поверхности трубы, и новые свойства — органиэация косвенного прямого и равномерно распределенного режимов нагрева одним устройством и системой, регулирование длины, формы и температуры факела, повышение стойкости свода и качества нагрева металла, повышение эффективности сжигания топлива, экономичности способа и расширение его технологических возможностей.

На фиг.1 и 2 схематично изображено устройство при различном положении направляющей лопатки, с помощью которого реализуется способ сжигания топлива.

Устройство содержит топливную трубу

1, воздушный корпус 2 с тангенциальным подводом окислителя, направляющую лопатку 3, к которой жестко прикреплен вал 4, соединенный посредством ребер 5 жесткост = подвижной трубой 6. К выполненной с возможностью вращения трубе 6 жестко присоединена крыльчатка 7, Подвижная труба 6 при вращении опирается на подшипники 8, скорость вращения регулируется тормозным устройством 9.

Способ сжигания топлива осуществляют следующим образом.

Топливо подают через топливную трубу

1, а окислитель направляют тангенциально через воздушный корпус 2, При встречетоплива с окислителем образуется горючая смесь, которая сгорает в факеле на выходе из устройства. При тангенциальном подводе окислителя в корпус 2 он вращает крыльчатку 7, связанную с трубкой 6, валом 4 и направляющей лопаткой 3, установленной под углом (10 — 60) к оси вала 4. Направляющая лопатка 3 частично закрывает выходное сечение сопла горелки на 40 — 60$, причем в процессе ее вращения она циклически перекрывает часть выходного сечения сопла.

Направляющая лопатка может быть выполнена в форме полукруга, полуовала, полуэллипса или в форме усеченного овала и эллипса.

Если направляющая лопатка располагается в нижней части устройства (фиг.1), т.е. ниже 8m продольной оси, то факел формируется выше продольной оси устройства. В случае расположения направляющейлопат5

35 ки в верхней части устройства, т,е. выше его продольной оси (фиг.2) факел горения перемещается вниз, ниже продольной оси устройства, Таким образом в процесcG вращения вала 4 и направляющей лопатки

3, т.е. при работе устройства, факел совершает вращательное движение вокруг продольной оси, Причем мнимый диаметр вращения факела зависит от угла наклона направляющей лопатки 3 к оси вала 4, скорости вращения крыльчатки 7 и формы самой направляющей, т.е, от условий смесеобразования. Скорость воа:цения ва-ла 4 и направляющей лопатки 3 можно изменять числом лопаток крыльчатки 7, либо их наклоном, а также с помощью тормозного устройства 9.

Изменение скорости вращения вала 4 и направляющей лопатки 3 влияет на вид и форму факела (длину и размеры). Если скорость вращения направляющей лопатки будет в пределах 1 — 10 об/мин, то в этом случае факел имеет максимальнуо длину, меньшую среднюю температуру пламени, Такой факел медленно вращается вокруг продольной оси, омывая либо кладку свода, обеспечивая косвенно-радиационный режим нагрева, либо нагреваемый материал, организуя прямой направленный режим на-рева. В этом случае происходит периодическое смывание нагреваемой поверхности (кладки или металла,или последовательно кладки, а затем ме галла, если рабочее пространство печи соизмеримо с размерами факела, например, в камерных щелевых печах), исключая местный нагрев поверхностей. Зто повышает стойкость свода, качество нз"peea металла. что в совокупности с увеличением эффективности горения топлива повышает экономичность способа.

Если скорость вра ения направляющей будет высокой (10 — 100 об/мин), то в этом случае улучшаются условия смесеобразовачия и длина факела уменьшается, при этом его средняя температура возрастает, а факел приобретает форму вращающегося цилиндра. В печах такой факел обеспечивает равномерно распределенный режим нагрева материала. Таким образом, предлагаемый способ обладает более широкими технологическими возможностями. позволяя организовать любой из известных режимов нагрева металла в печах, используя устройство одного типа, реализующего данный способ сжигания топлива.

Пример . Топливо сжигают при следующих параметрах: расход коксового газа

5,16 и /г; температура подогрева воздуха

150 С; диаметр выходного сечения горелки

120 мм; направляющая лопатка выполнена в виде полуэллипса и наклонена под углом к оси вала на 45 . Параметры способа сжиi"àíèÿ представлены в таблице, Как видно иэ приведенных данных предлагаемый способ и устройство сжига- 5 ния топлива позволяют повысить температуру факела и его равномерность, при этом

Снижается химический недожег и содержание газообразных вредностей. (Оксидов угЛерода и азота), а сжигание топлива 1Î

Осуществляется при более низких и оптимальных значениях коэффициента расхода воздуха (1,О4 — 1,Щ При сводовом сжигании

Топлива длина факела может изменяться в

1,85 раза,-а искл очение перегрева огнеупо- 15

9ов повышает стойкость свода, а при пря

МоМ направленном режиме нагрева металла . акже ис,клю*- ается его местный перегрев, что повьшьзет качество металла после на- грева, эффективность сжигания топлива, 20 з <ономичность технологии и расширяеттехнологические возможности способа.

Экономический зффек-г от реализации предлагаемого способа может быть достиг- 25 нут эа счет повышения КПД1аплового агрегата на 6 — 8;(эа счет оптимального подбора размеров факела и режима отопления печи, а также за счет повышения стойкости свода и увеличения межремонтного срока службы, Формула изобретения

1. Способ сжигания топлива пчтем подачи топлива и окислителя вдоль продольной оси корпуса горелки и образования топливоокислительного потока, о т л и ч а ю щ и йв с я тем, что, с целью повышения качества сжигания, топливоокислительный поток смещают относительно продольной оси и вращают вокруг нее, 2. Устройстводля сжигания топлива, содержащее корпус с центральной топливоподводящей 1рубой, тангенциальным воздухоподводящим патрубком и выходным цилиндрическим сопловым аппаратом, О т л и ч а ю щ е 6 с я тем, что, с целью повышения качества сжигания, вокруг топливоподводящей трубы расположена с возможностью вращения дополнительная обечайка, установленная в зоне воздухоподводящего патрубка и снабженная крыльчаткой и валом, размещенным вдоль оси корпуса в зоне соплового аппарата, в котором с наклоном установлена дополнительная направляющая лопатка, жестко скрепленная с упомянутым валом. йв

Гiap»neтоы работы

1: (Температура р- корне факела, С

1температура в центре факела,"С коэффициент расхода ( ьоздуха < ед.

Содержание в Apo"

< дук ах а) оксида углерода б) Оксида азота

Длина факела, калибров

Режим нагрева

I! матери ал а

t ( Скорость вращения регулирующих органов (направляющей лопат- — — < — — —,—, ",ОО

80 ,8 liepío и

ЯМОА

Вленный

1695042

Окисдитеяь

T0n/I U6O

Составитель А. Шиков

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор И. Муска

Редактор Ю. Середа

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарйна, 101

Заказ 4150 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5