устройство для сжигания топлива

Формула изобретения

1. Устройство для сжигания топлива, содержащее по меньшей мере одну горелку и камеру сгорания, а также по меньшей мере один стержень, расположенный непараллельно оси факела, отличающееся тем, что стержень расположен в зоне ядра факела горелки, а его поверхность выполнена из материала с непрерывным спектром излучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество стержней больше количества горелок, при этом стержни, проходящие через ядро одного и того же факела, размещены в шахматном порядке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетическому оборудованию, а именно к устройствам для сжигания жидкого, газообразного или пылевидного топлива.

Известно устройство для сжигания топлива, содержащее по меньшей мере одну горелку и камеру сгорания, а также по меньшей мере один стержень, расположенный непараллельно оси факела [1].

Недостатками этого устройства являются создание условий для образования окислов азота в топочной камере и низкий КПД использования топлива.

Техническим результатом изобретения является снижение образования окислов азота в топочной камере и повышение КПД использования топлива.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для сжигания топлива, содержащем по меньшей мере одну горелку и камеру сгорания, а также по меньшей мере один стержень, расположенный непараллельно оси факела, согласно изобретению, стержень расположен в зоне ядра факела, а его поверхность выполнена из материала с непрерывным спектром излучения.

Это позволяет уменьшить количество образующихся окислов азота за счет снижения температуры в ядре факела и повысить КПД использования топлива за счет увеличения теплоотдачи от продуктов сгорания к стенкам топочной камеры.

В предпочтительном варианте количество стержней больше количества горелок, при этом стержни, проходящие через ядро одного и того же факела, размещены в шахматном порядке.

Это позволяет дополнительно уменьшить или исключить образование окислов азота за счет повышения температурной однородности ядра факела и повысить КПД использования топлива за счет увеличения конвективной теплоотдачи от продуктов сгорания.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Устройство для сжигания топлива содержит по меньшей мере одну (показана одна) горелку 1 и топочную камеру 2, в которой размещен по меньшей мере один (показано несколько) стержень 3, поверхность которого выполнена из материала с непрерывным спектром излучения, проходящим через ядро факела горелки 1. Стержни 3 могут быть размещены в шахматном порядке (фиг. 2). Материалом поверхности стержня 3 может быть выбран электроизоляционный материал или полупроводник, например керамика или оксид металла.

При работе устройства жидкое испаренное или распыленное топливо, газообразное топливо или распыленное пылевидное топливо и воздух подают через горелки 1 в камеру 2 сгорания. В процессе горения образуется факел, расположение которого определяется конструктивными параметрами горелки 1 и камеры 2. Как известно, наибольшая температура достигается в ядре факела. В этой зоне горения температура оказывается достаточной для окисления азота кислородом воздуха. Достижение этой температуры обусловлено тем, что основные продукты сгорания топлива, вода и двуокись углерода излучают и поглощают энергию в отдельных полосах инфракрасной области спектра, часть из которых перекрывается. В итоге часть излучения одного газа поглощается другим. В результате возрастает температура ядра факела и в нем происходит окисление азота кислородом воздуха. В случае размещения стержней 3 в ядре факела ими поглощается часть излучения продуктов сгорания. Поглощенная энергия частично путем теплопроводности передается стержнями 3 к обогреваемым элементам камеры 2 и частично излучается в непрерывном спектре. Вторичное излучение стержней 3 не способно вызвать столь же интенсивного разогрева продуктов сгорания, как их саморазогрев, поэтому температура ядра факела падает, а КПД передачи тепловой энергии от факела к камере 2 сгорания возрастает.

Падение температуры в ядре факела приводит к снижению или исключению образования окислов азота в факеле.

Экспериментальным путем установлено, что размещение стержней 3 по оси факела приводит к увеличению размеров и смещению факела к устью горелки 1, увеличению его ядра и зоны образования окислов азота, а эффективность теплоотдачи и снижение образования окислов азота достигаются тем лучше, чем ближе расположение стержней 3 к вертикальной прямой, перпендикулярной оси факела.

Поскольку для заданного снижения температуры ядра факела необходима определенная излучающая поверхность, а ядро факела является сравнительно небольшой зоной факела, то целесообразно использовать не один, а несколько стержней 3 в ядре каждого факела. В этом случае шахматное расположение является наиболее предпочтительным с точки зрения максимизации конвективной теплоотдачи от факела к стержням 3. В частности, конвективная теплоотдача от факела стержням 3 при их шахматном расположении на 20-25% выше, чем при их коридорном расположении, что позволяет достичь наиболее равномерного снижения температуры в ядре факела и исключить возможность образования его локального перегрева, в котором способны образовываться окислы азота.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить или исключить образование окислов азота при сжигании топлива и повысить КПД его использования.