Изобретение относится к конструкции топочных камер котлов при сжигании жидкого и газообразного топлива. The invention relates to the design of combustion chambers of boilers for burning liquid and gaseous fuels.
Известны конструкции топочных камер котлов, выполненных из ограждающих и ширмовых поверхностей нагрева (2). Ширмовые или двухсветные экраны вводятся в объем топочной камеры, увеличивая теплоотвод на единицу длины или высоты топочной камеры, то есть указанные поверхности нагрева выполняют одну функцию - отвод тепла. Как известно, топочная камера современного котла выполняет две основные функции: сжигание топлива и охлаждение газов до определенной температуры на выходе из топки. Known designs of combustion chambers of boilers made of enclosing and screen heating surfaces (2). Screen or two-color screens are introduced into the volume of the combustion chamber, increasing the heat sink per unit length or height of the combustion chamber, that is, these heating surfaces perform one function - heat removal. As you know, the combustion chamber of a modern boiler performs two main functions: burning fuel and cooling gases to a certain temperature at the outlet of the furnace.
Задачей изобретения является снижение объема и уменьшение габаритов топочной камеры путем вовлечения в процесс организации сжигания топлива устанавливаемых внутри топки дополнительных поверхностей нагрева, т.е. использование их не только в качестве поверхностей охлаждения, но и в качестве элементов, организующих сам процесс горения, т. е. выполняющих не одну, а несколько функций. The objective of the invention is to reduce the volume and reduce the size of the combustion chamber by involving in the process of organizing the combustion of fuel installed inside the furnace additional heating surfaces, i.e. their use not only as cooling surfaces, but also as elements organizing the combustion process itself, i.e., performing not one, but several functions.
Указанная задача достигается тем, что у топочной камеры для сжигания жидкого и газообразного топлива, состоящей из ограждающих и ширмовых (двухсветных) поверхностей нагрева и горелочного устройства, ширмовые поверхности нагрева располагают в виде уголковых или плоских стабилизаторов пламени, часть плоских стабилизаторов устанавливают под углом к потоку, в зоне стабилизаторов пламени устанавливают воздуховоды. Внутренняя поверхность стабилизаторов утеплена путем, например, набивки торкрета на шипы. Применение уголковых и плоских стабилизаторов пламени широко применяется в камерах сгорания газотурбинных двигателей (1). Конструкция упомянутых стабилизаторов выполняет функцию организации процесса горения, но не участвует в теплоотводе от газов. This task is achieved by the fact that the combustion chamber for burning liquid and gaseous fuels, consisting of enclosing and screen (two-light) heating surfaces and a burner device, the screen heating surfaces are arranged in the form of corner or flat flame stabilizers, some of the flat stabilizers are installed at an angle to the flow , ducts are installed in the zone of flame stabilizers. The inner surface of the stabilizers is insulated by, for example, stuffing shotcrete on the spikes. The use of corner and flat flame stabilizers is widely used in the combustion chambers of gas turbine engines (1). The design of the mentioned stabilizers performs the function of organizing the combustion process, but does not participate in the heat removal from gases.
На фиг. 1 показан поперечный разрез в плане топочной камеры, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a cross section in plan view of a combustion chamber, FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 - node B in FIG. one.
Конструкция состоит из внешнего ограждения 1, установленных внутри топочного объема уголковых 2 или плоских 3 стабилизаторов пламени. Внутри зон стабилизации устанавливаются трубы подвода вторичного (третичного) воздуха 4. Вдоль внешнего ограждения 1 установлены отражатели потока 5. The design consists of an external fence 1, installed inside the furnace volume of corner 2 or flat 3 flame stabilizers. Inside the stabilization zones, secondary (tertiary) air supply pipes are installed 4. Flow reflectors 5 are installed along the external fence 1.
Работает конструкция следующим образом. The design works as follows.
Топливо на входе в камеру предварительно смешивается с первичным воздухом при избытке последнего меньше 1. Вторичный и третичный воздух для дожигания бедной смеси подводят далее по ходу газа непосредственно в зоны стабилизации пламени, доводя избыток воздуха до расчетного по условиям минимума химического и механического недожога. Сжигание топлива осуществляется по тракту с интенсивным отводом тепла поверхностями нагрева, которыми являются и сами стабилизаторы. Отвод тепла при сжигании эквивалентен, по эффекту снижения температуры горения, осуществлению рециркуляции охлажденного газа в ядро факела, что, как известно, способствует уменьшению образования окислов азота. По ходу движения горящей смеси при одновременном отводе тепла температура потока снижается, уменьшается при этом и объем газа. Для поддержания характера стабилизации на прежнем уровне угол раскрытия уголков целесообразно увеличивать β2 > β1 ; в пределе уголковый стабилизатор выраждается (при малых скоростях потока) в поперечно установленную пластину 3. На выходе потока пластины целесообразно ориентировать по повороту газа. Для отражения газа, двигающегося вдоль стен ограждения, установлены отражатели 5.The fuel at the inlet of the chamber is pre-mixed with primary air with an excess of the latter less than 1. Secondary and tertiary air is supplied further downstream of the gas directly to the flame stabilization zones to burn the lean mixture, bringing the excess air to the calculated chemical and mechanical underburning minimum. The combustion of fuel is carried out along the path with intensive heat removal by the heating surfaces, which are the stabilizers themselves. The heat removal during combustion is equivalent, in the effect of lowering the combustion temperature, to the implementation of the recirculation of the cooled gas into the core of the torch, which, as you know, helps to reduce the formation of nitrogen oxides. In the direction of the burning mixture with simultaneous heat removal, the temperature of the flow decreases, and the gas volume also decreases. To maintain the nature of stabilization at the same level, it is advisable to increase the angle of opening of the corners β 2 > β 1 ; in the limit, the angle stabilizer is expressed (at low flow rates) into a transversely mounted plate 3. At the outlet of the flow of the plate, it is advisable to orient by the gas rotation. To reflect the gas moving along the walls of the fence, reflectors 5 are installed.
Все вышесказанное позволяет организовать процесс сгорания топлива и его охлаждения в единый, что позволяет уменьшить габариты топочной камеры, особенно в длину. All of the above allows you to organize the process of combustion of fuel and its cooling into a single one, which allows to reduce the dimensions of the combustion chamber, especially in length.