(73) Патентовласник (і):
Безруких Володимир Юрійович (RU),
Северінець Георгій Миколайович (RU),
Тюкін Костянтин Костянтинович (RU),
Товариство з обмеженою відповідальністю "Балткотломаш" (RU)
(54) вихровий пальник
Винахід може бути використано для спалювання легкого і важкого рідкого палива, а також різних видів газоподібного палива. Вихрова пальник містить корпус з вхідним і вихлопним патрубками і послідовно розташовані в ньому циліндричний тангенціальний лопатковий завихритель з торцевою стінкою, по осі якого розміщений вузол подачі палива, конфузорно сопло, що утворить з вихлопних патрубком кільцевої прохід, діаметр вихідного ділянки сопла становить 0,8-0 , 85 діаметра поперечного перерізу завихрителя. Пальник містить вентилятор, вихідна кромка сопла розташована на рівні кромки вихлопного патрубка, а вхідний патрубок встановлений на корпусі аксіально і підключений до вентилятора, при цьому діаметр вузла подачі палива складає 0,25-0,40 діаметру сопла. Вхідний патрубок змонтований соосно з завіхрітелем, а на торцевій стінці з боку вентилятора встановлений обтічник. Вентилятор може бути осьового типу і змонтований в канальної компонуванні. Можлива послідовна установка двох вентиляторів. Винахід дозволяє підвищити ефективність роботи пальника за рахунок зниження енергетичних, масових і габаритних характеристик. 4 з.п. ф-ли, 5 мул. 1 табл.
Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використано при спалюванні легкого і важкого рідкого палива, а також різних видів газоподібного палива в топках котлів і печей, зокрема в конструкціях блочних пальників теплофікаційних водогрійних котлів.
Відома вихрова пальник, що містить корпус з вхідним і вихлопним патрубками і послідовно розташовані в ньому циліндричний тангенціальний лопатковий завихритель з торцевою стінкою, по осі якого розміщений вузол подачі палива, конфузорно сопло, що утворить з вихлопних патрубком кільцевої прохід [1]. Недоліком її є відсутність інформації для підвищення ефективності роботи пальника. Найбільш близьким до винаходу технічним рішенням є вихрова пальник, що містить корпус з вхідним і вихлопним патрубками і послідовно розташовані в ньому циліндричний тангенціальний лопатковий завихритель з торцевою стінкою, по осі якого розміщений вузол подачі палива, конфузорно сопло, що утворить з вихлопних патрубком кільцевої прохід, діаметр вихлопного ділянки сопла становить 0,8-0,85 діаметра поперечного перерізу завихрителя [2]. Недоліком цього пристрою також є недостатній обсяг інформації для підвищення ефективності роботи пальника.
dc - діаметр сопла, м; dз - діаметр завихрителя, м; Fвх - сумарна площа перетину входу завихрителя, м 2; Fз - площа поперечного перерізу завихрителя, м 2; dт - діаметр крайнього положення вузла подачі палива, м.
Заданий дуже широкий діапазон геометричних розмірів пальника dc / dз = 0,5-0,85 і Fвх / Fз = 0,04-0,1, серед яких є і оптимальні, але вони невідомі, а також невідомі граничні положення вузла подачі палива. Відсутні вказівки по оформленню кільцевого виходу вторинного повітря. Метою винаходу є підвищення ефективності роботи пальника за рахунок зниження енергетичних, масових і габаритних характеристик, які досягаються зниженням аеродинамічного опору пальника без зниження якісних характеристик горіння, коли стає можливим застосування низьконапірних вентиляторів. Зазначена мета досягається тим, що в вихровий пальнику, що містить корпус з вхідним і вихлопним патрубками і послідовно розташовані в ньому циліндричний тангенціальний лопатковий завихритель з торцевою стінкою, по осі якого розміщений вузол подачі палива, конфузорно сопло, що утворить з вихлопних патрубком кільцевої прохід, діаметр вихідного ділянки сопла становить 0,8-0,85 діаметра поперечного перерізу завихрителя, відповідно до винаходу містить вентилятор, вихідна кромка сопла розташована на рівні кромки вихлопного патрубка , А вхідний патрубок встановлений на корпусі аксіально і підключений до вентилятора, при цьому діаметр вузла подачі палива складає 0,25-0,4 діаметра сопла.
Крім того, вхідний патрубок змонтований соосно з завіхрітелем, а на торцевій стінці з боку вентилятора встановлений обтічник.
Крім того, вентилятор змонтований в канальної компонуванні.
Крім того, що вентилятор змонтований осьового типу.
Крім того, послідовно змонтовані два вентилятора.
Зазначена сукупність відмінних ознак дозволяє забезпечити підвищення ефективності нового виробу щодо відомих, наприклад, в запропонованих прототипом межах величин dc / dз = 0,5-0,85 і Fвх / Fз = 0,04-0,1, коефіцієнт опору пальника в формі числа Ейлера змінюється в межах 1,87-0,51 з мінімумом при співвідношенні dс / dз = 0,8-0,85 і Fвх / Fз = 0,04-0,43. У таблиці 1 представлені результати розрахунку характеристик пальників за такими параметрами S0 = (dc / dз) / (Fвх / Fз), де S0 - геометрична характеристика пальника, Eu '= p / (w') 2 - коефіцієнт опору завихрителя пальника по первинному повітрю в формі числа Ейлера Eu = 2. = W 2/2 p, де р - опір або перепад тиску на пальнику, Па:
- щільність потоку повітря на вході в завихритель, кг / м 3.
w '- швидкість повітря в каналах тангенціального завихрителя, м / с.
w '= 10 м / с і w' = 30 м / с - значення швидкості мінімальної і максимальної потужності пальника К = 110% / 36% = 3 коефіцієнт регулювання потужності для блокових пальників. За результатами вимірювань виведена залежність величини числа Ейлера (тангенціальний завихритель) від геометричної характеристики: 10,6 / (0,66 + S0).
Розміщення вузла подачі палива в межах dт / dc = 0,25-0,4 щодо діаметра сопла встановлено експериментально шляхом послідовної зміни діаметра розподілу вихідних отворів для паромазутні емульсії на пальнику 5 МВт (два пальники на котлі ДКВР-10-13). При збільшенні dт / dc проти значення 0,4 і зменшенні 0,25 відбувається розігрів металу, особливо торця пальника, пов'язаний з виникненням додаткових осьових циркуляційних течій, ініційованих динамічним напором струменів емульсії протилежного напрямку. Значення dт / dc відповідає заявленій геометричній характеристиці камери S0 = 0,8 / 0,04 = 0,85 / 0,043 = 20, в вузлі подачі палива на діаметрі менше 0,25 щодо діаметра сопла встановлений вузол розпалу, а по осі - механічна форсунка робочої потужності зі слабким динамічним напором факела. В межах відносного діаметра dт / dc = 0,25-0,4 передбачений вихід закрученого потоку газоподібного палива.
При роботі на газі розігрів торця не спостерігається, тому що відсутнє вплив парогазового і краплинного потоків. Він мав місце тільки на максимальних навантаженнях по мазуту при 0,4 Установка обтічника на торцевій стінці пальника знижує аеродинамічний опір на переході від вентилятора до пальника. І дозволяє розмістити в його порожнини вузол подачі палива. А також елементи його розподілу і регулювання. Зі збільшенням одиничної потужності блокових пальників, наприклад, більше 5 МВт, можуть бути використані осьові вентилятори «Аксіпал» типу FTDA. У разі невідповідності продуктивності і напору для конкретного зразка можуть бути використані два вентилятора, з'єднані послідовно. Це трохи збільшує довжину блоку, але дає широкі можливості для регулювання з використанням двох ступенів при одночасній економії електроенергії проти відцентрових вентиляторів з тангенціальним вихлопом. На фіг.1 зображений вид збоку з розрізом уздовж осі завихрителя блокової вихровий пальники в комплекті з відцентровим вентилятором. Вхідний патрубок встановлений на корпусі аксіально з метою мінімізації габаритів блоку, тому що установка тангенціального патрубка збільшує ширину конструкції на 30%. На фіг.2 показаний вид з фронту блокової пальника по фіг.1. На Фіг.3 зображено поздовжній розріз блокової пальника з одним канальним вентилятором. На фіг.4 представлена блокова пальник з двома канальними, послідовно з'єднаними, вентиляторами. На ній зазначені такі напрямки повітряних потоків, діаметр розподілу випускних отворів для палива (dt) і діаметр для вихрового факела (dф). На фіг.5 показана компоновка блокової пальника з осьовим вентилятором і напрямком потоків повітря. Блокова вихрова пальник включає в себе тангенціальний лопатковий завихритель 1 і сопло 2, що утворюють проточну частину камери горіння з закруткою первинного повітря, кільцевої прохід 4 між соплом і вихлопних патрубком корпусу для подачі вторинного повітря. Проточна частина укладена в корпусі 3. В єдиному корпусі встановлений і канальний вентилятор, який має вхідний патрубок 5, крильчатку 6 і двигун 7 із зовнішнім ротором. За вентилятором на торцевій стінці 12 вихровий камери встановлено обтічник 8, всередині якого по осі розміщений вузол подачі палива 10 з центральною і / або коаксіальної 11 форсунками, вузлами розподілу і регулювання подачі палива (не показані). Пальник запускають в такий спосіб. Включають вентилятор і вузол розпалу (не показаний). Після появи стійкого запального факела включають основне паливо на мінімальному навантаженні в заданому співвідношенні з повітрям (співвідношення палива і первинного повітря '= 0,2-0,5). Можливий стійкий запуск на будь-якому навантаженні. Розподіл первинного і вторинного повітря проводиться із загального корпусу за рахунок прохідних перетинів. При зміні навантаження співвідношення первинного і вторинного повітря залишається постійним, що сприяє високій якості згоряння у всьому діапазоні робочих навантажень (36-110%). При установці двох вентиляторів включають спочатку один. А при необхідності, зі збільшенням навантаження, і другий. Зупинка пальника може бути проведена при поступовому зниженні навантаження. В аварійній ситуації спочатку відключають паливо, а потім через 2-3 хвилини - повітря або паливо і повітря одночасно. Максимальне теплове навантаження камери становить 25 МВт / м 2 площі поперечного перерізу завихрителя для пальників 0,1-15 МВт одиничної потужності. Температура стінки проточної частини на робочому режимі не перевищує 100-150 ° С. Пальники виготовляють зі сталі Ст.3, включаючи проточну частину. 1. SU 1814714 A3, F 23 C 3/00. 2. SU 1740866 А1, F 23 C 3/00. 1. Вихрова пальник, що містить корпус з вхідним і вихлопним патрубками, і послідовно розташовані в ньому циліндричний тангенціальний лопатковий завихритель з торцевою стінкою, по осі якого розміщений вузол подачі палива, конфузорно сопло, що утворить з вихлопних патрубком кільцевої прохід, діаметр вихідного ділянки сопла становить 0 , 8-0,85 діаметра поперечного перерізу завихрителя, що відрізняється тим, що містить вентилятор, вихідна кромка сопла розташована на рівні кромки вихлопного патрубка, а вхідний патрубок встановлений на до орпусе аксіально і підключений до вентилятора, при цьому діаметр вузла подачі палива складає 0,25-0,40 діаметру сопла. 2. Вихрова пальник по п.1, що відрізняється тим, що вхідний патрубок змонтований соосно з завіхрітелем, а на торцевій стінці з боку вентилятора встановлений обтічник. 3. Вихрова пальник по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що вентилятор змонтований в канальної компонуванні. 4. Вихрова пальник по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що вентилятор змонтований осьового типу. 5. Вихрова пальник по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що послідовно змонтовані два вентилятора. MM4A - Дострокове припинення дії патенту СРСР або патенту Російської Федерації на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силіСхожі статті