RU41117U1

RU41117U1 - COMBINED BURNER

Info

Publication number: RU41117U1
Application number: RU2004110550/22U
Authority: RU
Inventors: С.Н. Дьяченко; В.Д. Катин
Original assignee: ГОУВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Комбинированная горелка может быть использована в энергетической промышленности. Заявляемая комбинированная горелка обеспечивает минимальный объем высокотемпературной зоны благодаря максимальной скорости теплоотвода и как следствие, снижает эмиссию оксидов азота на 15-25%. Комбинированная горелка содержит воздушный коллектор с амбразурой, по оси которого расположен топливоподводящий узел с соплами. Сопла топливоподводящего узла расположены на высоте 1/3-2/3 высоты амбразуры. Кроме того, топливоподводящий узел выполнен с возможностью перемещения.Combined burner can be used in the energy industry. The inventive combination burner provides the minimum volume of the high temperature zone due to the maximum heat removal rate and, as a result, reduces the emission of nitrogen oxides by 15-25%. The combined burner contains an air manifold with an embrasure, along the axis of which there is a fuel supply unit with nozzles. The nozzles of the fuel supply unit are located at a height of 1 / 3-2 / 3 of the embrasure height. In addition, the fuel supply unit is movable.

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано в энергетической отрасли промышленности.The invention relates to a device for burning fuel and can be used in the energy industry.

Для промышленных горелок существует проблема снижения выбросов термических оксидов азота. Содержание оксидов азота в дымовых газах существующих технологических установок составляет 200 - 300 мг/м³, что превышает ПДК_NO2 = 0,0085мг/м³. Одним из направлений снижения эмиссии термических оксидов азота является сокращение объема высокотемпературной зоны за счет увеличения скорости теплоотвода.For industrial burners, there is a problem of reducing emissions of thermal nitrogen oxides. The content of nitrogen oxides in the flue gases of existing process plants is 200 - 300 mg / m ³ , which exceeds the MPC _NO2 = 0.0085 mg / m ³ . One of the ways to reduce the emission of thermal nitrogen oxides is to reduce the volume of the high-temperature zone by increasing the rate of heat removal.

Известная комбинированная горелка [1] содержит воздушный коллектор с амбразурой и топливоподводящий узел. Топливоподводящий узел установлен по оси воздушного коллектора. Сопла топливоподводящего узла расположены у основания амбразуры. Амбразура установлена над воздушным коллектором. Комбинированная горелка в сборе установлена в топке печи.Known combination burner [1] contains an air manifold with an embrasure and a fuel supply unit. The fuel supply unit is installed along the axis of the air manifold. The nozzles of the fuel supply unit are located at the base of the embrasure. The embrasure is mounted above the air manifold. Combined burner assembly installed in the furnace.

В амбразуру из воздушного коллектора поступает воздух, а из топливоподводящего узла топливо, при этом в ней образуется топливная смесь. Поступившая топливная смесь разогревается от стенок амбразуры и воспламеняется. При этом высокотемпературная зона занимает весь объем амбразуры. Продукты горения из амбразуры поднимаются в топку печи. При этом охлаждение продуктов горения происходит только в топке печи.Air enters into the embrasure from the air manifold, and fuel comes from the fuel supply unit, and a fuel mixture is formed in it. The incoming fuel mixture warms up from the walls of the embrasure and ignites. At the same time, the high-temperature zone occupies the entire embrasure. The combustion products from the embrasure rise into the furnace. In this case, cooling of the combustion products occurs only in the furnace furnace.

Недостатком данного решения является высокая эмиссия термических оксидов азота. Это обусловлено тем, что ядро факела расположено в амбразуре горелки. Обладая теплоизоляционными свойствами, стенки амбразуры сохраняют максимальную температуру высокотемпературной зоны на протяжении всей длины туннеля амбразуры. Факел имеет The disadvantage of this solution is the high emission of thermal nitrogen oxides. This is because the torch core is located in the embrasure of the burner. Having heat-insulating properties, the embrasure walls maintain the maximum temperature of the high-temperature zone throughout the entire length of the embrasure tunnel. Torch has

максимальную температуру во всем объеме амбразуры, следствием чего является значительная эмиссия оксидов азота.the maximum temperature in the entire embrasure, resulting in a significant emission of nitrogen oxides.

Кроме того, продукты горения охлаждаются только в топке печи, что значительно снижает скорость теплообмена.In addition, the combustion products are cooled only in the furnace furnace, which significantly reduces the rate of heat transfer.

Наиболее близким к заявляемому решению является комбинированная горелка [2], в которой снижение образующихся оксидов азота достигается за счет сокращения объема высокотемпературной зоны.Closest to the claimed solution is a combination burner [2], in which the reduction of the formed nitrogen oxides is achieved by reducing the volume of the high-temperature zone.

Комбинированная горелка содержит воздушный коллектор с телескопической амбразурой и топливоподводящий узел. Топливоподводящий узел установлен по оси воздушного коллектора. Сопла топливоподводящего узла расположены у основания амбразуры. Над воздушным коллектором установлена амбразура. Амбразура имеет возможность изменять угол раскрытия амбразуры, что позволяет влиять на объем высокотемпературной зоны. Горелка в сборе установлена в топке печи.Combined burner contains an air manifold with a telescopic embrasure and a fuel supply unit. The fuel supply unit is installed along the axis of the air manifold. The nozzles of the fuel supply unit are located at the base of the embrasure. An embrasure is installed above the air manifold. The embrasure has the ability to change the opening angle of the embrasure, which allows you to influence the volume of the high-temperature zone. The burner assembly is installed in the furnace.

В амбразуру из воздушного коллектора поступает воздух, а из топливоподводящего узла топливо, при этом в ней образуется топливная смесь. Поступившая топливная смесь разогревается от стенок амбразуры и воспламеняется. Продукты горения из амбразуры поднимаются в топку печи. При раскрытии амбразуры увеличивается ее диаметр и, соответственно, площадь и скорость конвективного теплообмена. Увеличение скорости теплообмена приводит к охлаждению факела в амбразуре, что в свою очередь, уменьшает объем высокотемпературной зоны. Это приводит к тому, что продукты горения охлаждаются как в топке, так и в амбразуре, что так же влияет на сокращение высокотемпературной зоны. Благодаря сокращению объема высокотемпературной зоны снижается концентрация NO_X в дымовых газах.Air enters into the embrasure from the air manifold, and fuel is supplied from the fuel supply unit, and a fuel mixture is formed in it. The incoming fuel mixture warms up from the walls of the embrasure and ignites. The combustion products from the embrasure rise into the furnace. When opening the embrasure, its diameter increases and, accordingly, the area and speed of convective heat transfer. An increase in the heat transfer rate leads to cooling of the plume in the embrasure, which in turn reduces the volume of the high-temperature zone. This leads to the fact that the combustion products are cooled both in the furnace and in the embrasure, which also affects the reduction of the high-temperature zone. By reducing the volume of the high temperature zone, the concentration of NO _X in the flue gas is reduced.

Хотя эмиссия термических оксидов азота в известной комбинированной горелке уменьшается, однако она превышает ПДК. Это обусловлено незначительным изменением объема высокотемпературной зоны факела, Although the emission of thermal nitrogen oxides in the known combination burner is reduced, however, it exceeds the MPC. This is due to a slight change in the volume of the high-temperature zone of the torch,

которое ограничено конструктивными возможностями увеличения диаметра амбразуры. Дальнейшее увеличение диаметра амбразуры приводит к прямому попаданию воздуха в топку, что снижает КПД печи.which is limited by the design possibilities of increasing the diameter of the embrasure. A further increase in the diameter of the embrasure leads to direct air entering the furnace, which reduces the efficiency of the furnace.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке комбинированной горелки с максимальной скоростью теплообмена, обеспечивающей минимальный объем высокотемпературной зоны и, как следствие, снижение эмиссии оксидов азота при сохранении высокого КПД.The problem solved by the invention is to develop a combined burner with a maximum heat transfer rate, providing a minimum volume of the high-temperature zone and, as a result, reducing the emission of nitrogen oxides while maintaining high efficiency.

Для решения поставленной задачи в известной комбинированной горелке, содержащей воздушный коллектор с амбразурой, по оси которого установлен топливоподводящий узел с соплами, которые расположены на высоте 1/3-2/3 высоты амбразуры. Кроме того, топливоподводящий узел выполнен с возможностью перемещения.To solve the problem in a well-known combined burner containing an air manifold with an embrasure, the axis of which is installed fuel supply unit with nozzles that are located at a height of 1 / 3-2 / 3 of the height of the embrasure. In addition, the fuel supply unit is movable.

Благодаря расположению сопел топливоподводящего узла на высоте 1/3-2/3 высоты амбразуры снижаются выбросы оксидов азота. Это обусловлено тем, что топливоподводящий узел расположен в верхней части амбразуры и поэтому процессы смесеобразования, горения и тепловыделения протекают непосредственно в топке. Тепло выделяемое в процессе горения сразу же передается топке, что вызывает снижение температуры факела и сокращение объема высокотемпературной зоны. Сокращение объема высокотемпературной зоны обуславливает снижение эмиссии термических оксидов азота.Due to the location of the nozzles of the fuel supply unit at a height of 1 / 3-2 / 3 of the embrasure height, emissions of nitrogen oxides are reduced. This is due to the fact that the fuel supply unit is located in the upper part of the embrasure and, therefore, the processes of mixture formation, combustion and heat generation proceed directly in the furnace. The heat generated during combustion is immediately transferred to the furnace, which causes a decrease in the flame temperature and a decrease in the volume of the high-temperature zone. A reduction in the volume of the high-temperature zone leads to a decrease in the emission of thermal nitrogen oxides.

На фиг. дан поперечный разрез комбинированной горелки.In FIG. a cross section of a combination burner is given.

Комбинированная горелка содержит воздушный коллектор 1 с амбразурой 2 и топливоподводящий узел 3 и расположена в основании топки (на фиг. не показано).The combined burner contains an air manifold 1 with an embrasure 2 and a fuel supply unit 3 and is located at the base of the furnace (not shown in Fig.).

Топливоподводящий узел 3 расположен по центру воздушного коллектора 1 и соединен с ним. Воздушный коллектор 1 выполнен телескопическим и представляет собой воздушный канал для подвода воздуха и имеет возможность перемещения совместно с топливоподводящим The fuel supply unit 3 is located in the center of the air manifold 1 and connected to it. The air collector 1 is made telescopic and represents an air channel for supplying air and has the ability to move together with the fuel supply

узлом 3. В верхней части воздушного коллектора 1 установлена неподвижная амбразура 2.node 3. In the upper part of the air collector 1 is installed stationary embrasure 2.

Топливоподводящий узел 3 содержит сопла для подачи жидкого топлива, газообразного топлива, которые расположены на высоте 1/3-2/3 высоты амбразуры 2. Топливоподводящий узел 3 соединен с известным механизмом подъема 4 воздушного коллектора 1.The fuel supply unit 3 contains nozzles for supplying liquid fuel, gaseous fuel, which are located at a height of 1 / 3-2 / 3 of the height of the embrasure 2. The fuel supply unit 3 is connected to a known lifting mechanism 4 of the air manifold 1.

Расположенные на высоте 1/3 высоты амбразуры сопла топливоподводящего узла 3 находятся у основания амбразуры 2, после перемещения на высоту 2/3 высоты амбразуры - в верхней части амбразуры 2. Механизм подъема 4 имеет возможность перемещать Топливоподводящий узел 3.The nozzles of the fuel supply unit 3 located at a height of 1/3 of the embrasure height are located at the base of the embrasure 2, after moving to a height of 2/3 of the embrasure height, in the upper part of the embrasure 2. The lifting mechanism 4 has the ability to move the fuel supply unit 3.

Например: в комбинированной горелке при высоте амбразуры 350 мм сопла узла в момент разогрева расположены на высоте 115 мм, а при номинальной мощности расположены на 235 мм.For example: in a combined burner with an embrasure height of 350 mm, the nozzles of the unit are located at a height of 115 mm at the time of heating, and at 235 mm at rated power.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В момент запуска комбинированной горелки сопла топливоподводящего узла 3 расположены на минимальной высоте - 1/3 высоты амбразуры 2, а именно у основания конуса амбразуры 2.At the time of starting the combined burner, the nozzles of the fuel supply unit 3 are located at a minimum height of 1/3 of the height of the embrasure 2, namely, at the base of the cone of the embrasure 2.

В амбразуру 2 поступает воздух из воздушного коллектора 1, топливный газ и жидкое топливо из сопел топливоподводящего узла 3. В амбразуре 2 образуется топливная смесь, которая разогревается до температуры воспламенения от стенок амбразуры, воспламеняется, сгорает и выделяет тепло в амбразуре. Ядро факела располагается в амбразуре и разогревает стенки амбразуры, а выходящие газы - топку. Далее раскаленные газы охлаждаются в топке печи.Air from the air manifold 1, fuel gas and liquid fuel from the nozzles of the fuel supply unit 3 enter the embrasure 2. In the embrasure 2, a fuel mixture is formed, which is heated to the ignition temperature from the embrasure walls, ignites, burns and releases heat in the embrasure. The core of the torch is located in the embrasure and heats the walls of the embrasure, and the exhaust gases - the furnace. Then the hot gases are cooled in the furnace.

После разогрева топки и амбразуры 2 до максимальной температуры сопла топливоподводящего узла 3 перемещаются на максимальную высоту -2/3 высоты амбразуры 2. При этом сопла топливоподводящего узла 3 оказываются в верхней части ее зоны. При этом топливо поступает в топку, нагревается за счет тепла топки и воспламеняется в ней. В результате зона After heating the furnace and embrasure 2 to a maximum temperature, the nozzles of the fuel supply unit 3 move to a maximum height of -2/3 of the height of the embrasure 2. In this case, the nozzles of the fuel supply unit 3 are in the upper part of its zone. In this case, the fuel enters the furnace, heats up due to the heat of the furnace and ignites in it. Resulting zone

горения, т.е. ядро факела, перемещается в топку, где теплоотвод от ядра факела в 3-5 раз больше. Вследствие этого снижается максимальная температура ядра факела и, как следствие, эмиссия термических оксидов азота.burning, i.e. torch core, moves to the furnace, where the heat sink from the torch core is 3-5 times larger. As a result, the maximum temperature of the flare core decreases and, as a result, the emission of thermal nitrogen oxides.

При расположении сопел ниже 1/3 высоты амбразуры ядро факела располагается у основания амбразуры. Обладая теплоизоляционными свойствами, стенки амбразуры сохраняют максимальную температуру высокотемпературной зоны на протяжении всей длины туннеля амбразуры. В тоннеле амбразуры факел имеет максимальную температуру во всем объеме амбразуры, следствием чего является значительная эмиссия оксидов азота.When nozzles are located below 1/3 of the height of the embrasure, the core of the torch is located at the base of the embrasure. Having heat-insulating properties, the embrasure walls maintain the maximum temperature of the high-temperature zone throughout the entire length of the embrasure tunnel. In the embrasure tunnel, the torch has a maximum temperature in the entire embrasure volume, resulting in significant emission of nitrogen oxides.

При расположении сопел топливоподводящего узла выше высоты 2/3 амбразуры процесс смесеобразования полностью протекает в топке печи, где присутствуют продукты горения. При этом в топке происходит смешение топлива с воздухом и продуктами горения, что сказывается на росте концентрации продуктов неполного сгорания.When the nozzles of the fuel supply unit are located above a height of 2/3 of the embrasure, the process of mixture formation completely proceeds in the furnace furnace, where combustion products are present. At the same time, fuel is mixed in the furnace with air and combustion products, which affects the increase in the concentration of products of incomplete combustion.

Использование полезной модели позволяет сократить выход NO_x на 15-25%.Using the utility model allows to reduce the yield of NO _x by 15-25%.

Источники информации, принятые во внимание;Sources of information taken into account;

1. Горелка ГМГ А.К.Зыков Паровые и водогрейные котлы. НПО ОБТ, 1995.1. Burner GMG A.K. Zykov Steam and hot water boilers. NGO OBT, 1995.

2. Пат. №2179282 РФ, МПК⁴ F 23 D 17/00. Комбинированная горелка/Дьяченко С.Н.-/№2000121511/06; завл. 10.08.2000; опубл. 10.02.2002, бюл. №4.2. Pat. No. 2179282 of the Russian Federation, IPC ⁴ F 23 D 17/00. Combined burner / Dyachenko S.N.- / №2000121511 / 06; capt. 08/10/2000; publ. 02/10/2002, bull. Number 4.

Claims

Combined burner containing an air collector with an embrasure, the axis of which is a fuel-conducting assembly with nozzles, characterized in that the fuel-conducting assembly is movable in the nozzle location range at a height of 1 / 3-2 / 3 of the embrasure height.