RU2190156C1

RU2190156C1 - Fuel oil combustion process and device

Info

Publication number: RU2190156C1
Application number: RU2001106854A
Authority: RU
Inventors: С.М. Анпилов; Н.И. Киреев
Original assignee: Анпилов Сергей Михайлович; Киреев Николай Иванович
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: thermal engineering; combustion of primarily liquid fuels in miscellaneous facilities. SUBSTANCE: proposed process designed for burning liquid fuels in boiler furnaces,, ovens, and process units for coolant treatment and thermal neutralization of industrial wastes as well as for burning fuel oil and all other liquid fuels in miscellaneous fuel-burning devices involves secondary mixing of fuel-air mixture obtained during primary process with fuel oil additionally supplied in opposing vortex current at acute angle to direction of fuel-air mixture feed. In addition device implementing this oil combustion process is provided with secondary mixer and additional tangential oil feed channel; secondary mixer is mounted coaxially to main mixer and channel passing air or steam to main mixer is made in the form of injector; main mixer and secondary one are intercommunicating through channel made in the form of injector; additional tangential oil feed channel runs to secondary mixer. EFFECT: enhanced fuel combustion characteristics, reduced nitric and sulfuring oxide content in combustion products, improved dispersion characteristics. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей и энерготехнологических агрегатов для подготовки теплоносителя и термического обезвреживания промышленных отходов, и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах. The invention relates to the field of power engineering and is intended for the combustion of fuel, mainly liquid, in the furnaces of boilers, furnaces and energy technology units for the preparation of a coolant and the thermal neutralization of industrial waste, and can be used for burning fuel oil and any other liquid fuels in various fuel-burning devices.

Известен способ подогрева мазута по авторскому свидетельству СССР 1263967, кл. F 23 D 5/00, 1986г., согласно которому смешивание компонентов ведут эжекцией пара активной струей мазута. A known method of heating fuel oil according to the copyright certificate of the USSR 1263967, class. F 23 D 5/00, 1986, according to which the components are mixed by ejecting steam with an active fuel oil stream.

Основным недостатком данного способа является низкое качество сжигания топлива. The main disadvantage of this method is the low quality of fuel combustion.

Известен способ сжигания мазута по авторскому свидетельству СССР 1455128, кл. F 23 С 9/00, F 23 D 11/00, 1989г., принятый заявителем за прототип. Согласно этому способу часть мазута предварительно отводят и подают по оси вихревой зоны горения совместно с газами рециркуляции, подаваемыми кольцевой струей вокруг осевого потока части мазута. A known method of burning fuel oil according to the copyright certificate of the USSR 1455128, class. F 23 C 9/00, F 23 D 11/00, 1989, adopted by the applicant for the prototype. According to this method, part of the fuel oil is preliminarily diverted and fed along the axis of the vortex combustion zone together with recirculation gases supplied by an annular stream around the axial flow of the fuel oil part.

Недостатком способа является недостаточная дисперсность топлива и низкое качество его сжигания. The disadvantage of this method is the lack of dispersion of the fuel and the low quality of its combustion.

Известна форсунка по авторскому свидетельству СССР 1361426, кл. F 23 D 11/14, 1987г. , содержащая размещенные один в другом внутренний и наружный корпуса, образующие центральный и периферийный каналы, и золотник, установленный во внутреннем канале с возможностью продольного перемещения, оба корпуса и золотник выполнены в сечении прямоугольной формы с примыканием их один к другому нижними основаниями и с образованием периферийного канала только с одной стороны, противоположной основаниям, а золотник выполнен с косым срезом, обращенным в сторону потока топлива. Known nozzle copyright certificate of the USSR 1361426, cl. F 23 D 11/14, 1987 containing one and the other inner and outer housings forming the central and peripheral channels, and a spool installed in the inner channel with the possibility of longitudinal movement, both housings and the spool are made in a rectangular cross section with each other adjoining the lower bases and forming a peripheral the channel only on one side opposite the bases, and the spool is made with an oblique cut facing the fuel flow.

Недостатком данной форсунки является то, что полученная посредством ее топливно-воздушная смесь имеет недостаточную дисперсность и низкое качество сжигания топлива. The disadvantage of this nozzle is that the fuel-air mixture obtained by means of it has insufficient dispersion and poor quality of fuel combustion.

Известно горелочное устройство по авторскому свидетельству СССР 1328640, кл. F 23 D 5/00, 1987г., принятое заявителем за прототип. Оно содержит корпус с соосным смесителем в виде сопла Лаваля, центральную топливную трубку и канал рециркуляции продуктов сгорания, за смесителем установлен газозаборник, подключенный к топливной трубке посредством канала рециркуляции продуктов сгорания. Газозаборник выполнен в виде трубки с открытым торцом, размещенным встречно смесителю. Кроме того, газозаборник может быть выполнен в виде коллектора с перфорированными стенками, перфорация которых расположена встречно смесителю, а топливная трубка и канал рециркуляции продуктов сгорания снабжены запорно-регулирующей арматурой. Known burner according to the copyright certificate of the USSR 1328640, class. F 23 D 5/00, 1987, adopted by the applicant for the prototype. It contains a housing with a coaxial mixer in the form of a Laval nozzle, a central fuel pipe and a recirculation channel for combustion products, a gas intake is installed behind the mixer, connected to the fuel pipe through a recirculation channel for combustion products. The gas inlet is made in the form of a tube with an open end placed opposite to the mixer. In addition, the gas inlet can be made in the form of a collector with perforated walls, the perforation of which is opposite the mixer, and the fuel pipe and the recirculation channel of combustion products are equipped with shut-off and control valves.

Горелочное устройство не обеспечивает получение и сжигание топлива нужного качества. The burner device does not provide the receipt and combustion of fuel of the required quality.

Технической задачей изобретения является повышение качества сжигания топлива, снижение содержания окислов азота и серы в продуктах сгорания и улучшение его дисперсионных характеристик. An object of the invention is to improve the quality of fuel combustion, reduce the content of nitrogen and sulfur oxides in the combustion products and improve its dispersion characteristics.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе проводят вторичное смешивание полученной первично топливно-воздушной смеси с мазутом, который дополнительно подают закрученным встречным потоком под острым углом к направлению подачи топливно-воздушной смеси. The problem is solved in that in the proposed method, secondary mixing of the obtained primary fuel-air mixture with fuel oil is carried out, which is additionally fed by a swirling counter flow at an acute angle to the direction of supply of the fuel-air mixture.

Кроме того, устройство для осуществления способа сжигания мазута снабжено вторичным смесителем и дополнительным тангенциальным каналом подачи мазута, вторичный смеситель установлен соосно с основным смесителем, а канал подачи воздуха или пара в основной смеситель выполнен в виде инжектора, причем основной смеситель и вторичный смеситель соединены между собой посредством канала, который выполнен в виде инжектора, а дополнительный тангенциальный канал подачи мазута подведен во вторичный смеситель. In addition, the device for implementing the method of burning fuel oil is equipped with a secondary mixer and an additional tangential channel for supplying fuel oil, the secondary mixer is installed coaxially with the main mixer, and the channel for supplying air or steam to the main mixer is made in the form of an injector, the main mixer and the secondary mixer being interconnected through the channel, which is made in the form of an injector, and an additional tangential fuel oil supply channel is brought into the secondary mixer.

Кроме того, основной и дополнительный тангенциальные каналы подачи мазута имеют раздельную подачу через регуляторы давления и на части длины выполнены с возможностью встречной подачи мазута в смеситель закрученным противопотоком под острым углом к направлению подачи соответственно воздуха или пара и топливно-воздушной смеси. In addition, the main and additional tangential fuel oil supply channels have a separate supply through pressure regulators and, on a part of the length, are configured to counter feed the fuel oil into the mixer by swirling countercurrent at an acute angle to the direction of supply of air or steam and fuel-air mixture, respectively.

Кроме того, дополнительный тангенциальный канал подачи мазута размещен симметрично основному каналу подачи мазута. In addition, an additional tangential fuel oil supply channel is placed symmetrically to the main fuel oil supply channel.

На фиг.1 изображено устройство для сжигания мазута, общий вид;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1;
на фиг.5 - спиральная канавка на поверхности канала подачи мазута.Figure 1 shows a device for burning fuel oil, a General view;
figure 2 is a section aa in figure 1;
figure 3 is a section bB in figure 1;
figure 4 - section bb in figure 1;
figure 5 is a spiral groove on the surface of the fuel oil supply channel.

Устройство для реализации способа сжигания мазута включает корпус 1, тангенциальный канал 2 подачи мазута и тангенциальный канал 3 подачи воздуха или пара. В корпусе 1 выполнены основной смеситель 4 и вторичный смеситель 5 соосно с основным смесителем 4. Канал 3 подачи воздуха или пара в основной смеситель 4 снабжен регулятором давления 6 и ресивером 7 с тангенциальным завихрителем 8, а выходной конец его выполнен в виде инжектора 9. Причем основной смеситель 4 и вторичный смеситель 5 соединены между собой посредством канала, который выполнен в виде инжектора 10. Устройство снабжено дополнительным тангенциальным каналом 11 подачи мазута, который подведен во вторичный смеситель 5 и снабжен регулятором давления 12 подачи мазута или ее перекрытия. Канал 2 основной подачи мазута также снабжен регулятором давления 13. Канал 3 подачи воздуха или пара имеет участок 14 направления потока воздуха непосредственно в газомазутную горелку 15 перед топкой и смешивания его с уже подготовленной топливно-воздушной смесью. Причем тангенциальные каналы 2 и 11 имеют раздельную подачу и на части длины выполнены с возможностью встречной подачи под острым углом 16 мазута в смеситель 4 или 5 закрученным противопотоком посредством спиральной канавки 17, выполненной на конусной поверхности 18 каждого канала 2 и 11. То есть выходные концы каналов выполнены под встречным острым углом к оси устройства и направлению подачи соответственно воздуха или пара и топливно-воздушной смеси. А также дополнительный тангенциальный канал 11 и основной канал 2 подачи мазута размещены симметрично относительно оси устройства. Причем дополнительный тангенциальный канал 11 выполнен по часовой стрелке, а основной канал 2 - против часовой стрелки. A device for implementing the method of burning fuel oil includes a housing 1, a tangential channel 2 for supplying fuel oil and a tangential channel 3 for supplying air or steam. In the housing 1, the main mixer 4 and the secondary mixer 5 are aligned with the main mixer 4. The channel 3 for supplying air or steam to the main mixer 4 is equipped with a pressure regulator 6 and a receiver 7 with a tangential swirler 8, and its output end is made in the form of an injector 9. Moreover the main mixer 4 and the secondary mixer 5 are interconnected by a channel, which is made in the form of an injector 10. The device is equipped with an additional tangential channel 11 for the supply of fuel oil, which is connected to the secondary mixer 5 and is equipped with a regulator m pressure 12 supply of fuel oil or its overlap. Channel 2 of the main fuel oil supply is also equipped with a pressure regulator 13. Channel 3 of the air or steam supply has a section 14 for directing the air flow directly into the gas-oil burner 15 before the furnace and mixing it with the already prepared fuel-air mixture. Moreover, the tangential channels 2 and 11 have a separate feed and for part lengths are made with the possibility of a counter feed at an acute angle of 16 fuel oil into the mixer 4 or 5 by means of a twisted counterflow through a spiral groove 17 made on the conical surface 18 of each channel 2 and 11. That is, the output ends the channels are made at an oblique acute angle to the axis of the device and the direction of supply, respectively, of air or steam and the fuel-air mixture. As well as an additional tangential channel 11 and the main channel 2 for the supply of fuel oil are placed symmetrically about the axis of the device. Moreover, the additional tangential channel 11 is made clockwise, and the main channel 2 is counterclockwise.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

По каналу 3 подачи воздуха или пара подают воздух, который, закручиваясь при помощи завихрителя 8, накапливается в ресивере 7 и, проходя через инжектор 9, входит в основной смеситель 4 с повышенным давлением. Сюда же, в основной смеситель 4, по тангенциальному каналу 2 подают мазут, закрученный посредством спиральной канавки 17 под давлением не более 0,3 давления воздуха. При встрече двух потоков, направленных навстречу друг другу, под острым углом 16 в основном смесителе 4 создается крутящий момент топливных частиц, который под действием центробежной силы подхватывает и увлекает за собой воздушный или паровой поток, смешиваясь и образуя топливную смесь, которая затем через инжектор 10 подается во вторичный смеситель 5. Во вторичном смесителе 5 проводят вторичное смешивание уже первично полученной в основном смесителе 4 топливно-воздушной смеси с мазутом, который дополнительно подают закрученным с помощью спиральной канавки 17 по дополнительному тангенциальному каналу 11 встречным потоком под острым углом 16 к направлению подачи полученной топливно-воздушной смеси. Давление подачи мазута в канале 11 также равно не более 0,3 давления подачи воздуха или пара. Во вторичном смесителе 5 происходит тот же процесс, что и в основном смесителе 4. При встрече потоков топливно-воздушной смеси, полученной в основном смесителе 4, и мазута, дополнительно поданного по каналу 11, создается крутящий момент топливных частиц, который под действием центробежной силы подхватывает и увлекает за собой топливно-воздушную смесь, обогащает ее мазутом, дополнительно поданным, и в виде обогащенной смеси поступает в газомазутную горелку 15. Ограничение давления подачи мазута в размере 0,3 от давления воздуха выбрано из условия безопасной работы устройства. Если подать мазут с большим давлением, топливно-воздушная смесь получится переобогащенной, что повлечет попадание мазута в паровую линию, а затем в паровой котел или в компрессор. Air is supplied through the air or steam supply channel 3, which, twisting by means of a swirler 8, accumulates in the receiver 7 and, passing through the injector 9, enters the main mixer 4 with high pressure. Here, in the main mixer 4, the fuel oil is twisted through the tangential channel 2, twisted by means of a spiral groove 17 under a pressure of not more than 0.3 air pressure. When two flows are directed towards each other, at an acute angle 16, a torque of fuel particles is created in the main mixer 4, which, under the action of centrifugal force, picks up and carries along an air or steam stream, mixing and forming a fuel mixture, which then passes through an injector 10 fed to the secondary mixer 5. In the secondary mixer 5, secondary mixing of the fuel-air mixture already obtained in the primary mixer 4 with the fuel oil, which is additionally fed by means of the spiral groove 17 along the additional tangential channel 11 in a counter flow at an acute angle 16 to the flow direction of the resulting air-fuel mixture. The fuel oil supply pressure in the channel 11 is also equal to not more than 0.3 air or steam supply pressure. In the secondary mixer 5, the same process as in the main mixer 4 occurs. When the flows of the fuel-air mixture obtained in the main mixer 4 and the fuel oil, additionally supplied through the channel 11, meet the torque of the fuel particles, which under the action of centrifugal force it picks up and carries away the air-fuel mixture, enriches it with fuel oil, additionally supplied, and enters the gas-oil burner as an enriched mixture 15. The limitation of the supply pressure of fuel oil in the amount of 0.3 from the air pressure is selected from the condition To ensure safe operation of the device. If heavy oil is supplied with high pressure, the air-fuel mixture will be re-enriched, which will result in the fuel oil entering the steam line and then into the steam boiler or into the compressor.

Использование предлагаемого решения позволило снизить содержание окислов азота и серы в продуктах сгорания, исключить задымленность окружающей среды, улучшить дисперсионные характеристики топлива, тем самым повысить качество сжигания топлива, а также повысить экономию топлива и улучшить экологию окружающей среды. Using the proposed solution allowed to reduce the content of nitrogen and sulfur oxides in the combustion products, to exclude smokiness of the environment, to improve the dispersion characteristics of the fuel, thereby improving the quality of fuel combustion, and also to increase fuel economy and improve the environment.

Claims

1. A method of burning fuel oil by mixing it with air or steam, characterized in that the secondary mixing of the obtained primary fuel-air mixture with fuel oil is carried out, which is additionally fed by a swirling counter flow at an acute angle to the direction of supply of the fuel-air mixture.

2. A device for burning fuel oil containing tangential channels for supplying fuel oil and air or steam, a receiver with a blade swirl, a mixer, characterized in that it is equipped with a secondary mixer and an additional tangential channel for supplying fuel oil, the secondary mixer is installed coaxially with the main mixer, and the feed channel air or steam into the main mixer is made in the form of an injector, and the main mixer and the secondary mixer are interconnected via a channel, which is made in the form of an injector, and additional tangential fuel oil supply passage is brought to a secondary mixer.

3. The device according to p. 2, characterized in that the main and additional tangential channels for the supply of fuel oil have a separate feed through the pressure regulators and, on parts of the length, are arranged to counter feed the fuel oil into the mixer by swirling countercurrent at an acute angle to the direction of supply of air or steam, respectively, and fuel-air mixture.

4. The device according to claim 2, characterized in that the additional tangential fuel oil supply channel is placed symmetrically to the main fuel oil supply channel.