Дуттьовий пальник для спалювання газового та рідкого палива

Дуттьовий пальник для спалювання газового та рідкого палива, що містить циліндричний повітряний корпус з патрубками для підведення повітря, всередині якого коаксіально розміщено газовий корпус, а в ньому рідкопаливний з форсункою для 3 повітряний корпус з патрубком, для підведення повітря, всередині якого коаксіально розміщено газовий корпус, а в ньому рідкопаливний з форсункою для рідкого палива, згідно пропозиції, газовий корпус виконано кільцевим з кільцевою заглушкою з рівномірно розташованими по колу соплами на вхідному кінці, а на вихідному кінці газового і повітряного корпусів встановлено конусні заглушки з аналогічними соплами, причому всередині рідкопаливного корпусу розташовано трубу для розпилювача, на його вихідному кінці встановлено форсунку з отворами по колу в кількості, рівній газовим та повітряним соплам, а їх осі розташовані під кутом 5 30° до осі повітряних сопел і виконані в одній площині з повітряними і газовими соплами. Відмінні ознаки пропозиції дозволяють вирішити поставлену задачу, тому, що осі сопел (повітряні, газові і рідкопаливні) розташовано під кутом до осі пальника, що дозволяє організувати розгорнуте багато факельне об'ємне горіння, при чому розміщення сопел повітряних, газових і рідкопаливних в одній площині, а між собою під кутом 5 ÷ 30° дозволяє струменям повітря і палива стикатись між собою на відстані від пальника, поступово змішуватись між собою і створювати розгорнуте горіння, яке знижує температуру факелів і, як наслідок, зменшує утворення оксидів азоту і значно зменшує шум при горінні. На Фіг.1 представлено повздовжній розріз запропонованого пальника, на Фіг.2 - вигляд пальника зі сторони пічного об'єму. Пальник вміщує циліндричний повітряний корпус 1 з патрубком 2 для підведення повітря на вхідному кінці. На вихідному кінці корпусу виконано заглушку 3 у вигляді конусу з рівномірно розташованими по колу повітряними соплами 4. Всередині повітряного корпусу співвісно встановлено газовий корпус 5, виконаний у вигляді двох концентричних труб. Кільцевий проміжок між ними на вхідному кінці закрито плоскою заглушкою 6, а на вихідному кінці - конусною заглушкою 7 у вигляді товстостінного конусу з рівномірно розташованими по колу отворами-соплами, осі яких виконано під кутом 5 30° до осі повітряних сопел. На вхідному кінці газового корпусу радіально розташовано патрубок 8 для підведення газу. Всередині газового корпусу співвісно розміщено корпус 9 для підводу рідкого палива. Корпус містить дві паливні труби - 10 і 11, до яких відповідно приєднано патрубки 12 і 13 для подачі рідкого палива і розпилювача. На вихідному кінці корпусу 9 розташована форсунка 14, отвори якої розміщені рівномірно по колу і в такій же кількості, як і кількість газових і повітряних сопел, причому їх осі розташовані під кутом 5÷30° до осі повітряних сопел і виконані в одній площині з 49701 4 повітряними та газовими соплами. Пальник встановлено у футерівку печі 15 на каркасі 16 за допомогою фланця 17, причому кінці повітряних сопел розташовані врівень з внутрішньою поверхнею футерівки. Пальник працює таким чином. Він може працювати в трьох режимах: газовому, рідкопаливному і сумісному. При роботі в газовому режимі повітря із магістралі подають в повітряний корпус 1. Потім повітря із корпусу витікає через сопла 4 в простір печі багатьма струменями в кількості, рівній кількості сопел. Газ подають через патрубок 8 в міжтрубний простір газового корпусу 5, далі з нього газ витікає в простір печі через отвори в заглушці 7 також кількістю струменів, як і кількість повітряних струменів. Оскільки осі кожної пари сопел (повітряного і газового) розташовані в одній площині, перпендикулярній осі пальника, а відносно осі пальника осі сопел розташовано під кутом і між собою 5÷30°, то в просторі печі кожна пара струменів буде перетинатись, газ з повітрям буде поступово змішуватись і згорати. В цілому загальне полум'я буде розгорнутим і складатись із багатьох невеликих факелів. Подібним чином при роботі пальника в рідкопаливному режимі струмені розпиленого рідкого палива з розпилювачем будуть змішуватись з повітрям і згорати. Такий же процес буде відбуватись при сумісному спалюванні: струмені газу і розпиленого рідкого палива будуть змішуватись між собою і повітрям і згорати в просторі печі. Відомий та запропонований пальники були випробувані на шатровій трубчастій печі для підігріву нафти на одному із нафтопереробних заводів України. Дослідження як прототипу, так і запропонованого пальника були проведені при трьох режимах спалювання - при спалюванні газу, мазуту і сумісному спалюванні газу і мазуту при рівних співвідношеннях теплової потужності, тобто в % 50/50. Потужність обох пальників була однаковою і дорівнювала 2,5 Мвт. Пальники спалювали газ нафтопереробки (склад газу в % об'ємних: Н225,0; СН4 - 18,5; С2Н2 - 7,7; С2Н6 - 9,2; С2Н8 - 21,8; С3Н8 -8,7; C4H10 - 3,9; С4Н8 - 2,8; С5Н12- 0,9; H2S 1,5; густина газу 1,11 кг/м3) і мазут марки 100, підігрітий до 95 105 °С. Дослідження пропонованого пальника проводили при різних кутах нахилу повітряних сопел до осі пальника - 20, 40 і 60°, а також при різних кутах нахилу повітряних сопел і сопел газових або рідкопаливних - 3,5,20,30 і 35°. Візуально через отвори в печі спостерігали процес горіння, розміри і характер полум'я. Результати досліджень приведені в таблицях 1 і 2. 5 49701 6 Таблиця 1 Характеристика роботи пальника конструкції «Оргэнергонефть» потужністю 2,5 Мвт (прототипу) Розміри полум'я (довжина діаметр) 6 (0,6 1,8) 8 (0,6 2,0) 8,5 (0,6 2,0) № Режим п/п 1 газ 2 мазут 3 газ/мазут 50/50 Стійкість полуОксиди азоту, NOx Шум, dB м'я мг/м3 посередня 82 124 стійка 86 135 посередня 86 130 Таблиця 2 Характеристика роботи запропонованого пальника № п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Режим 2 газ -«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«мазут -«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«-«газ/мазут, % (50/50) -«-«-«-«-«-«-«-«-« Кут між осями Розміри поКут між осями повітря- повітряних лум'я, м них сопел і пальника в сопел і сопел (довжина градусах газових або діаметр) рідкопаливних 3 4 5 20 3 -«5 2,5 3,5 -«20 2,0 3,8 -«30 1,8 3,9 -«35 40 3 -«5 2,3 3,2 -«20 1,7 3,9 -«30 1,6 4,0 -«35 60 3 -«5 2,0 3,5 -«20 1,9 4,2 -«30 1,5 4,5 -«35 20 3 -«5 2,7 3,7 -«20 2,2 3,9 -«30 1,8 4,0 -«35 40 3 -«5 2,4 3,6 -«20 2,0 4,2 -«30 1,8 4,5 -«35 60 3 -«5 2,2 3,8 -«20 2,1 4,5 -«30 1,6 4,7 -«35 20 3 -«-«-«-«40 -«-«-«-« 5 20 30 35 3 5 20 30 35 2,6 3,6 2,2 3,9 1,9 4,2 2,3 3,5 2,0 4,2 1,7 4,4 Характеристика полум'я 6 зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку зрив стійке -«-«натікає на стінку Шум, dB NOх мг/м3 7 51 49 50 50 50 50 51 49 50 48 51 51 53 53 52 53 54 52 53 53 51 53 52 50 8 22 20 25 22 23 24 25 21 22 20 23 23 24 23 25 26 27 25 26 29 24 25 29 24 52 53 50 51 52 54 52 52 27 28 26 29 25 30 29 27 7 49701 8 Продовження Таблиці 2 1 41 42 43 44 45 2 -«-«-«-«-« 3 60 -«-«-«-« 4 3 5 20 30 35 Як видно з таблиці 1, прототип давав подовжене полум'я до 6 - 8,5 м, діаметр його біля пальника - 0,6 м, а в кінці - 1,8 – 2,0 м. Така довжина полум'я призводить до перегріву протилежних теплосприймаючих поверхонь. З таблиці 2 видно, що полум'я при роботі запропонованого пальника було об'ємним, розгорнутим у вигляді розетки, довжина від 1,5 до 2,7 м, а діаметр від 3,2 до 4,7 м. Заявлені межі кута між осями повітряних сопел і сопел газових і рідкопаливних 5÷30° дають максимальний результат, бо якщо менше 5° - полум'я зриває, більше 30° полум'я натікає на стінку і на повітряні сопла. Якщо кожні три сопла - повітряне, газове та рідкопаливне розташувати не в одній площині, то змішування буде відбуватись на далекій відстані 5 2,2 3,9 1,9 4,3 1,6 4,5 -« 6 зрив стійке -«-«натікає на стінку 7 53 50 51 52 8 29 31 28 28 від сопла, внаслідок чого буде нестійке горіння або зрив полум'я. Теж саме буде, якщо ці три сопла розташувати між собою в одній площині і кут між ними становитиме менше 5°. При збільшенні кута понад 30° будуть підгорати повітряні сопла. В пальнику-прототипі конструкції «Оргэнергонефть» шум був 82-86 dB, між тим у заявленому нижче - 48-54 dB. Відповідно оксидів азоту NOX: 124 ÷135 мг/м3 проти 20÷31 мг/м3. Таким чином, запропонований пальник має значні переваги над відомим пальником і його успішно використовують в печах нафтопереробки. Він може бути також використаний в інших галузях промисловості. 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 49701 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601