2394186 - Горелка для сжигания топлива (варианты), способ сжигания топлива с окислителем (варианты) и способ плавки стекла

Горелка для сжигания топлива (варианты), способ сжигания топлива с окислителем (варианты) и способ плавки стекла

Иллюстрации

Показать все

Изобретение предназначено для сжигания топлива. Горелка для сжигания топлива содержит линию подачи топлива, состоящую из нескольких топливных секций; при этом каждая топливная секция соединена с другой секцией и предназначена для подачи потока топлива, включая входную секцию топлива, имеющую первый вход топлива и первый выход топлива, расположенный на расстоянии от первого входа топлива, причем входная секция топлива имеет первую проходную площадь поперечного сечения и выполнена с возможностью подачи потока топлива, поступающего в первый вход топлива, и выходящего из первого выхода топлива, промежуточную секцию топлива, имеющую входное устройство топлива и выходное устройство топлива, расположенное на расстоянии от входного устройства топлива; при этом промежуточная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во входное устройство топлива, и выходящего из выходного устройства топлива, и имеющего вторую проходную площадь поперечного сечения; причем вторая проходная площадь поперечного сечения изменяется от начальной проходной площади поперечного сечения во входном устройстве топлива до отличающейся проходной площади поперечного сечения в выходном устройстве топлива, и выходную секцию топлива, имеющую второй вход топлива и второй выход топлива, расположенный на расстоянии от второго входа топлива; при этом выходная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во второй вход топлива, и выходящего из второго выхода топлива; и имеющую третью проходную площадь поперечного сечения; причем третья проходная площадь поперечного сечения, по существу, является равномерной по всей выходной секции топлива; и первую линию окислителя, имеющую несколько секций окислителя; при этом каждая секция окислителя соединена с каждой другой секцией окислителя и предназначена для подачи потока окислителя, включая напорную камеру окислителя, выполненную с возможностью пропускания потока окислителя и имеющую четвертую проходную площадь поперечного сечения; при этом, по меньшей мере, часть напорной камеры окислителя размещена, по существу, по меньшей мере, рядом с частью, по меньшей мере, одной входной секции топлива, промежуточной секции топлива и выходной секции топлива, и выходную секцию окислителя, выполненную с возможностью пропускания, по меньшей мере, части потока окислителя, и имеющую пятую проходную площадь поперечного сечения; при этом пятая проходная площадь поперечного сечения является меньшей или равна четвертой проходной площади поперечного сечения, и, по существу, является равномерной по всей выходной секции окислителя; по меньшей мере, участок выходной секции окислителя расположен, по существу, по меньшей мере, рядом с участком выходной секции топлива. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива и снизить уровень выбросов окислов азота в атмосферу. 7 н. и 21 з.п. ф-лы, 19 ил., 1 табл.

Реферат

Настоящее изобретение относится к топливным горелкам и способам сжигания газообразных видов топлива с окислителями, такими как кислород или воздух, обогащенный кислородом, и, в частности, таким горелкам и способам достижения высоких температур в промышленных плавильных печах для стекла, керамических материалов, металлов и т.д.

Несмотря на то, что изобретение рассматривается в контексте с окислительными/газовыми горелками и способами сжигания для плавки стекла, изобретение не ограничивается применением для плавки стекла или промышленных плавильных печей. Специалисты должны понимать, что горелка и способ настоящего изобретения могут использоваться для многих других процессов сжигания, связанных с нагревом.

В патенте США №5360171 (Yap) приводится описание горелки для сжигания топлива в среде окислителя с установкой топливной форсунки между верхней и нижней форсункой окислителя, которые размещены раздельно и отличаются друг от друга. Горелка образует струю топлива и окислителя, которая расходится при выходе наружу, принимая форму веера и таким образом создавая широкий факел. Струи окислителя имеют меньшую скорость, чем струи топлива, благодаря чему окислитель втягивается в топливо. Верхняя и нижняя форсунки окислителя могут использоваться для ступенчатого сжигания.

В патенте США №5545031 (Joshi и др.) приводится описание способа и устройства для подачи топлива и окислителя из форсунки таким образом, что образуется раздвоенный факел или факел в виде веера. В соответствии с предпочтительным воплощением коллектор топлива размещен в пределах коллектора окислителя. Как коллектор топлива, так и коллектор окислителя предпочтительно имеют прямоугольное поперечное сечение в плоскости выхода. По одному из предпочтительных воплощений оба коллектора, как правило, имеют квадратное поперечное сечение на входе, как правило, с сужением в вертикальном направлении и расширением, как правило, в горизонтальном направлении таким образом, чтобы в плоскости выхода получилось прямоугольное поперечное сечение. Комбинированный эффект сужения и расширения создает чистый моментальный переход среды, как правило, из вертикальной плоскости, как правило, в горизонтальную плоскость таким образом, что топливо и окислитель поступают из форсунки по широкому поперечному сечению, что создает раздвоенную или веерообразную форму факела.

В патенте США №5611682 (Slavejkov и др.) приводится описание ступенчатой окислительной-топливной горелки для получения, как правило, плоского, обогащенного топливом факела, перекрывающего факел с высоким излучением с обедненным содержанием топлива. Топливо проходит по топливному каналу, который заканчивается в форсунке; в корпусе топливного канала имеется пространство между корпусом и топливным каналом, образованное для прохода окислителя. При поступлении топлива в топливный канал и при поступлении окислителя в канал окислителя на конце форсунки трубопровода подачи топлива, как правило, образуется плоский факел, обогащенный топливом. Ступенчатая форсунка также предусматривается для подачи части окислителя под факел, обогащенный топливом, который вовлекается снизу в факел, обогащенный топливом, для создания факела высокой радиации с обедненным содержанием топлива.

В патенте США №5575637 (Slavejkov и др.) приводится описание окислительной топливной горелки, подобной той, которая приводится в патенте США №5611682 (Slavejkov и др.), за исключением того, что эта горелка не включает в себя канал для ступенчатой подачи окислителя, и в ней не используется ступенчатая система подачи.

В патенте США №4690635 (Coppin) приводится описание высокотемпературной горелки в сборе, имеющей корпус форсунки, рассчитанной на подачу кислорода, имеющей газопровод, проложенный внутри нее. В состав внутреннего газопровода входит вставка-наконечник, имеющая плоскую наружную поверхность в форме усеченного конуса, выступающего из поверхности наконечника. Вставка-наконечник газопровода имеет центрально расположенный газовый канал, доходящий до кромки выступа, и имеет поверхность в форме усеченного конуса, образуя форму опорной призмы. Отверстие для выхода кислорода имеет концентрическое положение относительно усеченного выступающего конуса для подачи кислорода для его перемешивания с газовым топливом для сжигания внутри огнеупорного горелочного блока.

Несмотря на достижения при разработке горелок предыдущего уровня техники, остается большое количество нерешенных проблем, которые, по меньшей мере, включают в себя следующее:

- расход, подаваемый для проведения реакции, осуществляется неравномерно, что делает неравномерными свойства получаемого факела;

- высокий уровень турбулентности в потоках реакции приводит к большей, чем необходимо, скорости перемешивания и сгорания;

- скопление и накопление твердого углерода на распылителе топливной форсунки приводит к искажению факела.

Эти проблемы, связанные с показателями, зачастую вызывают такие проблемы, как:

- Повышение, снижение температуры факела, что приводит к ненадлежащему распределению передачи тепла и температуры в процессе горения в топке. Такие процессы, как правило, приводят к снижению срока службы огнеупорной кладки топки и снижают объем выпуска продукции.

- Ограничение в процентах окислителя, которое может нарушать (приводить к отклонению) состав смеси основного топлива/окислителя. Это ограничение относится к горелкам, которые подают часть топлива и окислитель в огнеупорный горелочный блок (который, как правило, называется камерой предварительного сгорания) для отделения горелки в сборе от технологической топки. Основные последствия такого ограничения связаны со снижением радиационного теплообмена, снижением эффективности сжигания топлива и повышением выбросов окислов азота.

- Преждевременное снижение высокой температуры в компонентах горелки.

- Ограниченный диапазон скорости горения горелки (расход подачи топлива).

Задачей настоящего изобретения является создание горелки и способа сжигания, которые бы позволяли преодолеть трудности, проблемы, ограничения, недостатки и дефекты, присущие предыдущему уровню техники, обеспечивая лучшие результаты и преимущества.

Также желательно создать более эффективную горелку и способ сжигания топлива с окислителем.

Также желательно снизить несоответствующие скорости потоков топлива и окислителя в точке начального перемешивания.

Также желательно свести к минимуму отложение углерода на топливных форсунках.

Также желательно обеспечить непрерывный расход с высокой равномерной скоростью и низким уровнем турбулентности.

Также желательно свести к минимуму средний перепад скорости между потоком топлива и потоком окислителя в точке начального перемешивания.

Также желательно снизить неравномерность распределения расхода на проведение реакции у форсунки горелки, а также снизить давление и турбулентность газа на входе в горелку.

Также желательно повысить показатели топки за счет управления горелками с более высокой инерцией и большей ступенчатостью, что приведет к созданию более длинного, более устойчивого и обогащенного топливом факела с меньшим уровнем выбросов окислов азота (NO_x).

Также желательно повысить показатели топки с более длинным, более устойчивым факелом, с большей общей скоростью передачи тепла по нагрузкам в топке.

Также желательно дополнительно повысить параметры стеклоплавильной печи за счет повышения скорости передачи тепла от факела к стеклу, таким образом повышая донную температуру стекла, повышая рециркуляцию стекла от зоны осветления до зоны варки и снижая дефекты стекла (повышая объем производства).

Также желательно расширить диапазон параметров работы горелок.

Поставленная задача достигается за счет того, что горелка для сжигания топлива содержит несколько элементов. Первый элемент - это линия подачи топлива, имеющая несколько топливных секций; каждая топливная секция соединена с каждой другой топливной секцией и рассчитана на передачу потока топлива. Второй элемент - это линия подачи окислителя, имеющая несколько секций окислителя; каждая секция окислителя соединена с каждой другой секцией окислителя и рассчитана на подачу потока окислителя.

Более конкретно поставленная задача достигается за счет того, что горелка для сжигания топлива содержит

линию подачи топлива, состоящую из нескольких топливных секций; при этом каждая топливная секция соединена с другой секцией и предназначена для подачи потока топлива, включая

входную секцию топлива, имеющую первый вход топлива и первый выход топлива, расположенный на расстоянии от первого входа топлива, причем входная секция топлива имеет первую проходную площадь поперечного сечения и выполнена с возможностью подачи потока топлива, поступающего в первый вход топлива, и выходящего из первого выхода топлива,

промежуточную секцию топлива, имеющую входное устройство топлива и выходное устройство топлива, расположенное на расстоянии от входного устройства топлива; при этом промежуточная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во входное устройство топлива, и выходящего из выходного устройства топлива, и имеющего вторую проходную площадь поперечного сечения; причем вторая проходная площадь поперечного сечения изменяется от начальной проходной площади поперечного сечения во входном устройстве топлива до отличающейся проходной площади поперечного сечения в выходном устройстве топлива, и

выходную секцию топлива, имеющую второй вход топлива и второй выход топлива, расположенный на расстоянии от второго входа топлива; при этом выходная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во второй вход топлива, и выходящего из второго выхода топлива; и имеющую третью проходную площадь поперечного сечения; причем третья проходная площадь поперечного сечения, по

существу, является равномерной по всей выходной секции топлива; и

первую линию окислителя, имеющую несколько секций окислителя; при этом каждая секция окислителя соединена с каждой другой секцией окислителя и предназначена для подачи потока окислителя, включая

напорную камеру окислителя, выполненную с возможностью пропускания потока окислителя и имеющую четвертую проходную площадь поперечного сечения; при этом, по меньшей мере, часть напорной камеры окислителя размещена, по существу, по меньшей мере, рядом с частью, по меньшей мере, одной входной секции топлива, промежуточной секции топлива и выходной секции топлива, и

выходную секцию окислителя, выполненную с возможностью пропускания, по меньшей мере, части потока окислителя, и имеющего пятую проходную площадь поперечного сечения; при этом пятая проходная площадь поперечного сечения является меньшей или равна четвертой проходной площади поперечного сечения, и, по существу, является равномерной по всей выходной секции окислителя; по меньшей мере, участок выходной секции окислителя расположен, по существу, по меньшей мере, рядом с участком выходной секции топлива.

Предпочтительно горелка дополнительно содержит вторую линию окислителя, расположенную рядом с первой линией окислителя; при этом вторая линия окислителя выполнена с возможностью пропускания еще одного потока окислителя или потока другого окислителя.

Более предпочтительно горелка дополнительно содержит входную линию окислителя в виде буквы Y со связью по расходу с напорной камерой окислителя, которая предназначена для подачи потока окислителя к напорной камере окислителя.

Еще более предпочтительно горелка дополнительно содержит, по меньшей мере, направляющую заслонку, расположенную в промежуточной секции топлива, где начальная проходная площадь поперечного сечения на входе топлива в промежуточную секцию топлива является меньшей, чем проходная площадь поперечного сечения на выходе топлива из промежуточной секции топлива.

Кроме того отношение пятой проходной площади поперечного сечения выходной секции окислителя к третьей проходной площади поперечного сечения выходной секции топлива может быть меньшим, чем молярное отношение окислителя к топливу, необходимое для стехиометрического сжигания.

Дополнительно другой поток окислителя или поток другого окислителя, выходящий из второй линии окислителя, может быть размещен под факелом, образованным сжиганием, по меньшей мере, части потока топлива, выходящего из второго выхода топлива выходной секции топлива, и, по меньшей мере, части потока окислителя, выходящего из выходной секции окислителя.

Другим аспектом изобретения является горелка для сжигания топлива, содержащая:

линию подачи топлива, имеющую несколько топливных секций; причем каждая топливная секция соединена с каждой другой топливной секцией и предназначена для передачи потока топлива, включая

входную секцию топлива, имеющую первый вход топлива и первый выход топлива, расположенный на расстоянии от первого входа топлива, причем входная секция топлива имеет проходную площадь поперечного сечения, предназначенную для подачи потока топлива, поступающего в первый вход топлива, и выходящего из первого выхода топлива,

напорную камеру окислителя, выполненную с возможностью пропускания потока окислителя и имеющую четвертую проходную площадь поперечного сечения; причем, по меньшей мере, часть напорной камеры окислителя размещена, по существу, по меньшей мере, рядом с частью, по меньшей мере, одной входной секции топлива, промежуточной секции топлива и выходной секции топлива, и

выходную секцию окислителя, при этом выходная секция окислителя выполнена с возможностью пропускания, по меньшей мере, части потока окислителя и имеет пятую проходную площадь поперечного сечения; при этом пятая проходная площадь поперечного сечения является меньшей или равна четвертой проходной площади поперечного сечения, и, по существу, является равномерной по всей выходной секции окислителя; причем, по меньшей мере, участок выходной секции окислителя расположен, по существу, по меньшей мере, рядом с участком выходной секции топлива; и

вторую линию окислителя, расположенную рядом с первой линией окислителя; при этом вторая линия окислителя выполнена с возможностью пропускания еще одного потока окислителя или потока другого окислителя,

в которой другой поток окислителя или поток другого окислителя, выходящий из второй линии окислителя, размещен под факелом, образованным сжиганием, по меньшей мере, части потока топлива, выходящего из второго выхода топлива выходной секции топлива, и, по меньшей мере, части потока окислителя, выходящего из выходной секции окислителя, а также содержащая по меньшей мере одну направляющую заслонку, расположенную в промежуточной секции топлива, где начальная проходная площадь поперечного сечения на входе топлива в промежуточную секцию топлива является меньшей, чем отличающаяся проходная площадь поперечного сечения на выходе топлива из промежуточной секции топлива.

Еще одним аспектом изобретения является горелка для сжигания топлива, имеющая продольную ось и содержащая наконечник, имеющий

первую удлиненную кромку рядом с точкой подачи топлива, и

вторую удлиненную кромку рядом с точкой подачи окислителя, образуя основной угол наклона (α), составляющий приблизительно менее 15° от линии, параллельной продольной оси, с пересечением входной поверхности, расположенной параллельно продольной оси, причем

первая удлиненная кромка и вторая удлиненная кромка образуют второй угол наклона (β), который больше, чем основной угол наклона (α), и меньше, чем приблизительно 90° от касательной линии к продолженной линии, проходящей от первой удлиненной кромки в направлении к расходу топлива.

Предпочтительно вторая удлиненная кромка включает в себя начальный плавный конический переход, образующий основной угол наклона (α), и криволинейную секцию, заканчивающуюся у первой удлиненной кромки.

Еще одним аспектом изобретения является способ сжигания топлива с окислителем, включающий в себя этапы, на которых используют:

источник топлива;

источник, по меньшей мере, одного окислителя;

горелку, содержащую

линию топлива, имеющую несколько секций; причем каждая топливная секция соединена с другой секцией и предназначена для подачи потока топлива, включая

входную секцию топлива, имеющую первый вход топлива и первый выход топлива, расположенный на расстоянии от первого входа топлива, причем входная секция входа топлива имеет проходную площадь поперечного сечения, предназначенную для подачи потока топлива, поступающего в первый вход топлива, и выходящего из первого выхода топлива,

первую линию окислителя, имеющую множество секций окислителя; при этом каждая секция окислителя соединена с каждой другой секцией окислителя и предназначена для подачи потока окислителя, включая

выходную секцию окислителя, выполненную с возможностью пропускания, по меньшей мере, части потока окислителя, и имеющую пятую проходную площадь поперечного сечения; при этом пятая проходная площадь поперечного сечения является меньшей или равна четвертой проходной площади поперечного сечения, и, по существу, является равномерной по всей выходной секции окислителя; причем, по меньшей мере, участок выходной секции окислителя расположен, по существу, по меньшей мере, рядом с участком выходной секции топлива;

подают поток топлива на первый вход топлива, где, по меньшей мере, часть потока топлива поступает из первого входа топлива во второй выход топлива;

подают поток окислителя на напорную камеру окислителя, где, по меньшей мере, часть потока окислителя поступает из напорной камеры окислителя в выходную секцию окислителя; и

сжигают, по меньшей мере, часть топлива, выходящего из второго выхода топлива, по меньшей мере, с частью окислителя, выходящего из выходной секции окислителя.

Предпочтительно способ включает в себя следующие этапы, на которых:

размещают вторую линию окислителя рядом с первой линией окислителя, выполненную с возможностью пропускания еще одного потока окислителя или потока другого окислителя, поступающего во вторую линию окислителя,

подают другой поток окислителя или поток другого окислителя во вторую линию окислителя; и

сжигают, по меньшей мере, еще одну часть топлива, выходящего из второго выхода топлива, по меньшей мере, с частью другого потока окислителя, или, по меньшей мере, частью другого окислителя, выходящего из второй линии окислителя.

Более предпочтительно способ включает в себя следующие этапы, на которых:

создают входную линию окислителя в виде буквы Y со связью по расходу с напорной камерой окислителя, которая предназначена для подачи потока окислителя к напорной камере окислителя; и

подают, по меньшей мере, часть окислителя во входную линию окислителя в виде буквы Y.

Более предпочтительно способ включает в себя дополнительный этап, на котором осуществляют, по меньшей мере, направляющую заслонку, расположенную в промежуточной секции топлива, где начальная проходная площадь поперечного сечения на входе топлива в промежуточную секцию топлива является меньшей, чем проходная площадь поперечного сечения на выходе топлива из промежуточной секции топлива.

Кроме того, отношение пятой проходной площади поперечного сечения выходной секции окислителя к третьей проходной площади поперечного сечения выходной секции топлива может быть меньшим, чем молярное отношение окислителя к топливу, необходимое для стехиометрического сжигания.

Дополнительно другой поток окислителя или поток другого окислителя, выходящий из второго выхода окислителя второй линии окислителя, может быть размещен под факелом, образованным сжиганием, по меньшей мере, части потока топлива, выходящего из второго выхода топлива выходной секции топлива, и, по меньшей мере, части потока окислителя, выходящего из выходной секции окислителя.

Еще одним аспектом изобретения является способ сжигания топлива с окислителем в несколько этапов, на которых используют:

источник топлива;

источник, по меньшей мере, одного окислителя; и

горелку, содержащую

линию топлива, имеющую несколько секций, причем каждая топливная секция соединена с другой секцией и предназначена для подачи потока топлива, включая

промежуточную секцию топлива, имеющую входное устройство топлива и выходное устройство топлива, расположенное на расстоянии от входного устройства топлива; при этом промежуточная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во входное устройство топлива, и выходящего из выходного устройства топлива, и имеющего вторую проходную площадь поперечного сечения; при этом вторая проходная площадь поперечного сечения изменяется от начальной проходной площади поперечного сечения во входном устройстве топлива до отличающейся проходной площади поперечного сечения в выходном устройстве топлива, причем промежуточная секция топлива содержит по меньшей мере одну направляющую заслонку, и

напорную камеру окислителя, выполненную с возможностью пропускания потока окислителя и имеющую четвертую проходную площадь поперечного сечения; при этом, по меньшей мере, часть входной напорной камеры окислителя размещают, по существу, по меньшей мере, рядом с частью, по меньшей мере, одной входной секции топлива, промежуточной секции топлива и выходной секции топлива, и

сжигают, по меньшей мере, часть топлива, выходящего из второго выхода топлива, по меньшей мере, с частью окислителя, выходящего из выходной секции окислителя;

создают вторую линию окислителя рядом с первой линией окислителя; при этом вторая линия окислителя выполнена с возможностью пропускания еще одного потока окислителя или потока другого окислителя, поступающего во вторую линию окислителя;

подают другой поток окислителя или поток другого окислителя во вторую линию окислителя; при этом, по меньшей мере, часть другого потока окислителя, или, по меньшей мере, часть другого окислителя подают из второй линии окислителя; и

при этом другой поток окислителя или поток другого окислителя, выходящий из второй линии окислителя, размещают под факелом, образованным сжиганием, по меньшей мере, части потока топлива, выходящего из второго выхода топлива выходной секции топлива, и, по меньшей мере, части потока окислителя, выходящего из выходной секции окислителя.

Другим аспектом изобретения является способ сжигания топлива с окислителем, включающий несколько этапов, на которых используют:

источник топлива;

источник окислителя;

горелку для сжигания топлива с окислителем, горелку с продольной осью, содержащую наконечник, имеющий

первую удлиненную кромку рядом с точкой подачи топлива, и вторую удлиненную кромку рядом с точкой подачи окислителя, образуя основной угол наклона (α), составляющий приблизительно менее 15° от линии, параллельной продольной оси, с пересечением входной поверхности, расположенной параллельно продольной оси;

причем первая удлиненная кромка и вторая удлиненная кромка образуют второй угол наклона (β), который больше, чем основной угол наклона (α), и меньше, чем приблизительно 90° от касательной линии к продолженной линии, проходящей от первой удлиненной кромки в направлении к расходу топлива; и

сжигают, по меньшей мере, часть топлива, по меньшей мере, с частью окислителя в зоне, расположенной рядом с наконечником горелки.

Еще одним аспектом изобретения является способ плавки стекла, включающий в себя вышеописанный способ сжигания топлива с окислителем.

Предпочтительно в горелке пятая проходная площадь поперечного сечения меньше, чем четвертая проходная площадь поперечного сечения.

Более предпочтительно горелка содержит входной коллектор окислителя со связью по расходу с первой линией окислителя и вторую линию окислителя.

Еще более предпочтительно горелка также содержит клапан ступенчатого регулирования для регулирования расхода потока окислителя ко второй линии окислителя.

Предпочтительно также горелка содержит входной коллектор окислителя со связью по расходу с первой линией окислителя и вторую линию окислителя, а также содержит клапан ступенчатого регулирования для регулирования расхода потока окислителя ко второй линии окислителя.

Еще более предпочтительно в горелке проходная площадь поперечного сечения выходной секции окислителя, по существу, равномерна и проходная площадь поперечного сечения выходной секции топлива, по существу, равномерна.

Кроме того, проходная площадь поперечного сечения выходного устройства топлива промежуточной секции топлива, по существу, может иметь некруглую форму и проходная площадь поперечного сечения выходной секции топлива по существу может иметь некруглую форму.

Дополнительно горелка также содержит диффузор окислителя, размещенный перед напорной камерой окислителя.

Предпочтительно горелка содержит установочные штифты для осуществления крепления между выходной секцией топлива и выходной секцией окислителя.

Более предпочтительно горелка также содержит установочные штифты для обеспечения крепления между выходной секцией топлива и выходной секцией окислителя.

Таким образом, линия подачи топлива по первому воплощению горелки включает в себя входную секцию топлива, промежуточную секцию топлива и выходную секцию топлива. Входная секция топлива имеет первый вход топлива и первый выход топлива, расположенный на расстоянии от первого входа топлива; при этом входная секция топлива имеет первую проходную площадь поперечного сечения, рассчитанную на передачу потока топлива, поступающего в первый вход топлива, и выходящего из первого выхода топлива. Промежуточная секция топлива имеет входное устройство топлива и выходное устройство топлива, расположенное на расстоянии от входного устройства топлива; при этом промежуточная секция предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во входное устройство топлива, и выходящего из выходного устройства топлива, и имеет вторую проходную площадь поперечного сечения; причем вторая проходная площадь поперечного сечения отличается от начальной площади поперечного сечения во впускном устройстве топлива на величину, составляющую разницу с проходной площадью поперечного сечения в выходном устройстве топлива. Выходная секция топлива имеет второй вход топлива и второй выход топлива, расположенный на расстоянии от второго входа топлива; при этом выходная секция топлива предназначена для подачи, по меньшей мере, части потока топлива, поступающего во второй вход топлива, и выходящего из второго выхода топлива, и имеет третью проходную площадь поперечного сечения; при этом третья проходная площадь поперечного сечения, по существу, является равномерной по всей секции выпуска топлива.

Первая линия окислителя по первому воплощению горелки включает в себя входную секцию окислителя и выходную секцию окислителя. Входная секция окислителя имеет первое входное устройство окислителя и первое выходное устройство окислителя, расположенное на расстоянии от первого впускного устройства окислителя; при этом входная секция окислителя рассчитана на передачу потока окислителя, поступающего в первое входное устройство окислителя, и выходящего из первого выходного устройства окислителя, и имеет четвертую проходную площадь поперечного сечения; при этом, по меньшей мере, часть входной секции окислителя расположена, по меньшей мере, рядом с частью, по меньшей мере, одной выходной секции топлива, промежуточной секции топлива и выходной секции топлива. Выходная секция окислителя имеет вход окислителя и выход окислителя, расположенный на расстоянии от входа окислителя, при этом выходная секция окислителя рассчитана на пропускание, по меньшей мере, части потока окислителя, поступающего во входное устройство окислителя и выходящего выходного устройства окислителя, и имеет пятую проходную площадь поперечного сечения;

при этом пятая проходная площадь поперечного сечения является меньшей или равна четвертой проходной площади поперечного сечения, и, по существу, является равномерной по всей выходной секции окислителя; причем, по меньшей мере, участок выходной секции окислителя расположен в основном, по меньшей мере, рядом с участком выходной секции топлива.

Существует много вариантов первого воплощения горелки. По одному варианту отношение пятой проходной площади поперечного сечения выходной секции окислителя к третьей проходной площади поперечного сечения выходной секции топлива является меньше молярного отношения окислителя к топливу, необходимого для стехиометрического сгорания.

Второе воплощение горелки является похожим на первое воплощение, но включает в себя входную линию окислителя в форме буквы Y со связью по расходу с входной секцией окислителя, которая рассчитана на подачу потока окислителя к первому входному устройству окислителя входной секции окислителя.

Третье воплощение горелки является похожим на первое воплощение, но включает в себя, по меньшей мере, направляющую заслонку, расположенную в промежуточной секции топлива, где начальная проходная площадь поперечного сечения на входе топлива в промежуточную секцию топлива является меньшей, чем проходная площадь поперечного сечения на выходе топлива из промежуточной секции топлива.

Четвертое воплощение горелки является похожим на первое воплощение, но включает в себя вторую линию окислителя, расположенную рядом с первой линией окислителя; при этом вторая линия окислителя имеет второе входное устройство окислителя и второе выходное устройство окислителя, расположенное на расстоянии от второго входного устройства окислителя; при этом вторая линия окислителя рассчитана на пропускание еще одного потока окислителя или потока другого окислителя, поступающего во второе входное устройство окислителя, и выходящего из второго выходного устройства окислителя. В качестве варианта этого воплощения другой поток окислителя или поток другого окислителя, выходящий из второго выходного устройства окислителя второй линии окислителя, предусматривается под факелом, образованным сгоранием, по меньшей мере, части потока топлива, выходящего из второго выхода выходной секции топлива, и, по меньшей мере, части потока окислителя, выходящего из выходного устройства окислителя выходной секции окислителя.

По пятому воплощению горелки для сжигания топлива горелка имеет продольную ось и включает в себя наконечник горелки, имеющий первую удлиненную кромку рядом с точкой подачи топлива, и вторую удлиненную кромку рядом с точкой подачи окислителя, образуя основной угол наклона (α), составляющий

Горелка для сжигания топлива (варианты), способ сжигания топлива с окислителем (варианты) и способ плавки стекла

Патент 2394186