close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4976

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 4976
(13) C1
(19)
7
(51) F 23C 11/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
(21) Номер заявки: 950545
(22) 1995.08.01
(46) 2003.03.30
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
(71) Заявители: Асонов Борис Николаевич;
Харламов Анатолий Алексеевич; Челебий Александр Николаевич (RU);
Щемелев Виктор Тимофеевич (BY)
(72) Авторы: Асонов Борис Николаевич; Харламов Анатолий Алексеевич; Челебий
Александр Николаевич (RU); Щемелев
Виктор Тимофеевич (BY)
(73) Патентообладатели: Асонов Борис Николаевич; Харламов Анатолий Алексеевич; Челебий Александр Николаевич
(RU); Щемелев Виктор Тимофеевич
(BY)
BY 4976 C1
(57)
1. Способ сжигания топлива, включающий подачу топлива в зону горения центральной
струей, подачу в эту же зону первичного и вторичного воздуха, а также водяного пара, сжигание топлива в камере сначала с недостатком воздуха, затем дожигание с избытком воздуха,
отличающийся тем, что вокруг горящей топливовоздушной смеси подают перегретый водяной пар с температурой не менее 380 °С и распыляют его в виде полого конуса, изолирующего центральную струю топливовоздушной смеси от вторичного воздуха, а дожигание
осуществляют, подавая вторичный воздух вокруг конуса водяного пара.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перегретый водяной пар подают в зону горения закрученным вдоль оси конуса вихрем.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вторичный воздух дополнительно
подают непосредственно в оконечную часть топливовоздушно-парового факела.
BY 4976 C1
(56)
RU 2040731 С1, 1995.
RU 2040733 С1, 1995.
DE 4212810 A1, 1992.
JP 57037607 A, 1982.
Изобретение относится к энергетическим устройствам и, в частности, может быть использовано для сжигания топлива в топливосжигающих установках.
Известен способ сжигания топлива в печи для газификации топлива, по которому топливовоздушную смесь подают в цилиндрическую камеру аксиальными незакрученными струями, туда же подают первичный воздух и вторичный воздух тангенциальными закрученными
потоками посредством устройства подвода вторичного воздуха, тангенциально расположенного по длине камеры (А.с. СССР 191032, МПК 5 С 10В 55/08, 1957).
Однако этот способ не обеспечивает глубокой газификации топлива, так как зона газификации топлива совмещена с зоной его горения. Кроме того, из-за малого диаметра
выходного отверстия печи возрастает аэродинамическое сопротивление потоку газифицированного топлива.
Подобным образом сжигают топливо в устройстве для сжигания по А.с. СССР
1617255, МПК 5 F 23D 14/02, 1990, содержащем установленные в корпусе воздуховоды
первичного и вторичного воздуха с жестким металлическим диффузором, завихрители,
топливное сопло.
Однако параметры жесткого диффузора статичны и жестко связаны с углом раскрытия факела (72°), что снижает оптимальность режимов сжигания топлива, более того, не
позволяет изменять его для разных типов топлива и разной производительности топливосжигающего устройства. Кроме того, жесткий диффузор ненадежен в эксплуатации изза прогорания, вызванного попаданием на него частиц топлива, оказывает сопротивление
движению воздуха и пассивен в процессе разложения топлива, следовательно, недостаточно эффективно влияет на процессы горения и снижение токсичности выбросов.
Известен способ газификации и сжигания топлива в топке котла путем подачи в камеру смешения жидкого топлива центральной струей, газообразного топлива и первичного
воздуха с α >1 коаксиальными спутными вихрями и вторичного воздуха наклоненным
кольцевым потоком с получением топливовоздушной смеси (В.А. Адамовю. Сжигание
мазута в топках котлов. - Ленинград: Недра, 1989. - С. 97).
Этому способу присущи недостатки вышеперечисленных способов - недостаток глубокой газификации и полного разложения топлива.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к способу
сжигания топлива является способ сжигания топлива в горелочном устройстве для газификации в цилиндрической камере с торцевым аксиальным отверстием для подачи первичного воздуха, содержащем центральную форсунку и периферийный газовый
коллектор, а также сквозную наклонную щель по периметру камеры для подачи вторичного воздуха. По этому способу в камеру дополнительно вводят через паропроводящий узел
водяной пар (Патент РФ 2040731С1, 1995).
Однако тепломассообмен в топке недостаточен для глубокой газификации топлива,
снижения вредных выбросов в атмосферу и надежности горелочного устройства.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности сжигания
топлива за счет интенсификации процесса его газификации и управления последующим
процессом горения, снижения вредных выбросов в атмосферу.
В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат - повышение качества сжигания топлива за счет полного использования каталитических свойств
нагретого и осушенного водяного пара и улучшения тепломассообмена в топливовоздуш2
BY 4976 C1
ной паровой смеси. Введение водяного пара позволяет осуществлять тонкую регулировку
процесса горения при изменении качества топлива, а это в свою очередь позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу, повысить КПД топливосжигающей установки.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе сжигания топлива, включающем подачу топлива в зону горения центральной струей, подачу в эту же зону первичного и вторичного воздуха, а также водяного пара, сжигание топлива в камере сначала с
недостатком воздуха, затем дожигание в зоне с избытком воздуха, согласно изобретению,
вокруг горящей топливовоздушной смеси подают перегретый водяной пар с температурой
не менее 380 °С и распыляют его в виде полого конуса, изолирующего центральную
струю топливовоздушной смеси от вторичного воздуха, а дожигание осуществляют подавая вторичный воздух вокруг конуса водяного пара.
Кроме того, задача решается тем, что водяной пар подают в топку зоны горения закрученным вдоль оси конуса вихрем.
Кроме того, задача решается тем, вторичный воздух подают непосредственно в оконечную часть топливовоздушно-парового факела.
Отличительной особенностью заявляемого способа сжигания топлива является то, что
вокруг зоны горения с недостатком воздуха подают в виде полого конуса водяной пар,
причем водяной пар за счет формы подачи осуществляет отсечение вторичного воздуха от
центральной струи топливовоздушной смеси, обеспечивая недостаток воздуха, глубокую
газификацию, подготовку для дожигания топливовоздушной смеси с вторичным воздухом
и динамическое сжатие топливовоздушной смеси с недостатком воздуха, а это обеспечивает каталитическое действие водяного пара, при котором снижается образование длинных цепей полициклических углеводородов, в том числе бенз(а)пирена и сажистых частиц:
C + H2O → CO + H2
CO + H2O → CO2 + H2.
Отличительной особенностью заявляемого способа сжигания топлива является также
и то, что водяной пар подают перегретым с температурой не ниже 380 °С, при этом водяной пар предварительно осушают, а на входе водяного пара в топку может быть установлен завихритель, обеспечивающий закручивание пара вдоль оси конуса. Температура
380 °С выбрана исходя из того, что эта критическая температура пара, при которой его
поведение существенным образом изменяется. Водяной пар не охлаждает топливовоздушную смесь, а оказывает каталитическое действие и при этом сам разлагается на водород и кислород:
2H2O → O2 + 2H2.
Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения в
сравнении с прототипом позволяют существенно повысить качество сжигания топлива,
уменьшить количество образующихся сажистых частиц, окислов азота и длинных цепей
полициклических углеводородов. Это в свою очередь позволяет снизить вредные выбросы
в атмосферу, повысить коэффициент полезного действия горелочного устройства и увеличить его долговечность.
На фигуре изображена схема способа для сжигания топлива (общий вид). Способ сжигания топлива реализуется в горелочном устройстве, состоящем из камеры 1 с торцевым
отверстием 2 для подвода топлива и первичного воздуха, топливной форсунки 3. В стенке
камеры 1, по ее периферии, с наклоном в сторону топки выполнена сквозная щель 4 или 5
для подачи вторичного воздуха. Внутри камеры 1 через отверстие 2 установлен паропроводящий узел 6. В коллекторе для подачи пара может быть установлен завихритель 7. Мазут, газ или другое топливо, а также первичный воздух подают с помощью трубы 8.
Вторичный воздух может быть подан непосредственно в оконечную часть топливовоздушно-парового факела с помощью эжектора 9.
Способ сжигания топлива осуществляют следующим образом. В камеру 1 с помощью
форсунки 3 подают топливо. Одновременно подают первичный воздух. Топливо, смеши3
BY 4976 C1
ваясь с первичным воздухом, образует топливовоздушную смесь с коэффициентом избытка воздуха α < 1. В паропроводящий узел 5 подают перегретый водяной пар, распыляют
его вокруг топливовоздушной смеси с недостатком воздуха в виде полого конуса. Устройства для подогрева водяного пара и его осушения используют известные и на приведенной
схеме не показаны.
Водяной пар, распространяясь вокруг топливовоздушной смеси, нагреваясь еще более
от горящего факела топливовоздушной смеси, расширяется и тем самым осуществляет
динамическое сжатие факела и обеспечивает его отсечение от вторичного воздуха. Кроме
того, осушенный и перегретый водяной пар, закрученный вдоль оси конуса, повышает
степень турбулизации процессов горения и за счет своих каталитических свойств и тепломассообмена с топливовоздушной смесью вызывает глубокое разложение топлива с недостатком окислителя и его газификации. Сам водяной пар разлагается на водород и
кислород, которые сами активно вступают в реакцию и обеспечивают каталитическое
действие водяного пара.
За счет каталитического действия водяного пара снижается образование длинных цепей полициклических углеводородов, в том числе бенз(а)пирена и сажистых частиц:
C + H2O → CO + H2
CO + H2O → CO2 + H2.
Через сквозную щель 4 или 5 внутрь камеры подают вторичный воздух, который, образуя аэродинамическую конусообразную завесу, создает пережим парогазифицированной смеси и интенсифицирует процесс тепломассообмена и горения паровоздушной смеси
с коэффициентом избытка воздуха α > 1. Вторичный воздух может быть подан непосредственно в оконечную часть топливовоздушно-парового факела с помощью эжектора 8.
Паровоздушная смесь, смешиваясь с топливовоздушной газифицированной смесью,
еще более турбулизует ее и тут же дожигает за счет избытка окислителя (воздуха) из зоны
α > 1. Таким образом, интенсифицируется процесс горения.
При необходимости изменения производительности горелочного устройства или при
изменении характеристик топлива можно активно влиять на эффективность сжигания топлива за счет изменения параметров перегретого водяного пара: изменением его давления,
расхода и температуры.
Заявляемые устройства могут быть созданы на имеющейся в промышленности технологической базе. Оборудование становится конкурентоспособным и сравнимо с самыми
современными специализированными установками, в том числе и с установкой, принятой
за прототип.
Устройство позволяет регулировать топочный процесс в широком диапазоне за счет
разделения топливовоздушной смеси и вторичного воздуха трубой паровым-конусом. Это
позволяет регулировать подачу первичного и вторичного воздуха раздельно в широких
пределах. Паровой конус выполняет функцию стабилизатора. Кроме того, пар катализирует процессы горения, а следовательно интенсифицирует его и позволяет регулировать
процесс горения путем изменения давления, расхода и температуры пара.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
144 Кб
Теги
by4976, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа