Пальник для уведення твердого, рідкого або газоподібного палива у зону горіння випалювальної печі

Реферат: Пальник для подачі твердого, рідкого або газоподібного палива у зону горіння випалювальної печі, наприклад, роторної випалювальної печі для виготовлення цементного клінкеру або подібного матеріалу. Пальник має декілька суттєво концентричних каналів (1, 2, 3), паралельних до головної осі (Ва) пальника і призначених для подачі палива і первинного повітря до отворів форсунок, а також декілька додаткових каналів (4, 6, 7, 8), призначених для подачі твердого, рідкого або газоподібного палива до окремих отворів форсунок і розташованих у центральній частині пальника (10). Пальник відрізняється тим, що включає засоби (4а, 5) зміни напрямку потоку палива, яке вводять через щонайменше один з додаткових каналів, розташованих у центральній частині (10) пальника у щонайменше частково висхідному напрямку відносно головної осі Ва. Це дає можливість індивідуальним частинкам палива проходити скривленим, приблизно балістичним шляхом, завдяки чому подовжується час їхнього перебування у полум'ї. Іншою перевагою такої конфігурації пальника є те, що великі частинки проходять вищим і тому довшим шляхом, оскільки менші частинки у більшій мірі, ніж великі, відхиляються первинним повітрям, яке вводиться через зовнішню кільцеву форсунку первинного повітря, розташовану паралельно до головної осі пальника. Цим забезпечується більш однорідне згоряння всіх частинок, незалежно від їх розміру. UA 97963 C2 (12) UA 97963 C2 UA 97963 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується пальника для подачі твердого, рідкого або газоподібного палива у зону горіння випалювальної печі, наприклад, обертової випалювальної печі для виготовлення цементного клінкеру або подібного продукту, який має декілька суттєво концентричних каналів, що простягаються паралельно головній осі пальника і призначені для подачі палива і первинного повітря до отворів сопел і має декілька додаткових каналів для подачі твердого, рідкого або газоподібного палива до окремих отворів сопел, розташованих у центральній частині пальника. Пальники описаного типу є відомими, наприклад, з ЕР 965 019 і ЕР 967 434. Такі пальники мають у центральній частині один або декілька каналів для палива, оточених кільцевими, концентричними каналами для подачі первинного повітря. Ці центрально розташовані канали часто використовують для подачі альтернативних палив, наприклад, твердих палив, що містять, наприклад, пластики, папір, гуму і тирсу, або рідкі палива, наприклад, олію, або суміші твердих і/або рідких палив. Коли, паливним каналом подають, наприклад, тверде паливо у полум'я у обертовій випалювальній печі для виготовлення цементу, важливо, щоб індивідуальні частинки палива утримувались у суспендованому стані якомога довше для повного згоряння більшості частинок до того, як вони опустяться на завантажений матеріал. Однак, досягти повного згоряння більшості частинок важко і вони падають у завантажений матеріал, в той час, як процес згоряння у цій зоні продовжується. У таких випадках бажано, щоб ці частинки спрямовувались у випалювальну піч якомога глибше, щоб забезпечити повне згоряння частинок до вивантаження матеріалу з випалювальної печі, завжди забезпечуючи, щоб матеріал, як у випадку типової обертової випалювальної печі для виготовлення цементу, транспортувався у напрямку, протилежному напрямку подачі палива. Якщо не дотримуватись цього, частинки, що не згоріли, можуть пошкодити матеріал, завантажений у роторну випалювальну піч. Дуже часто частинки твердих альтернативних палив дуже відрізняються одна від одної розмірами і, як правило, є менш тонко подрібненими порівняно з твердими викопними паливами. Крім того, подрібнення альтернативних палив може бути відносно складною і коштовною операцією. Тому часто пальникам надають форму, згідно з якою невелику частину первинного повітря подають по кільцевим, концентричним каналам, що оточують індивідуальні канали для альтернативного палива. Це дозволяє навіть відносно великі частинки підтримувати суспендованими до повного згоряння. У ЕР 967 434 описано окремі кільцеві канали для первинного повітря, концентрично розташовані навколо каналів для твердого палива. Така структура дозволяє збільшити тривалість перебування частинок палива у суспендованому стані, підвищуючи цим ефективність згоряння. У цій заявці було також запропоновано подавати первинне повітря з обертальним рухом, розсіюючи цим частинки палива назовні у поперечному перерізі полум'я і поліпшуючи ефективність згоряння. Однак, вадою може бути те, що подача повітря з обертанням може призвести до відкидання великих частинок назовні до їх повного згоряння. Це може викликати опускання вниз частинок палива і, як наслідок, можливе погіршення якості матеріалу у випалювальній печі. Крім того, спільною характеристикою відомих пальників є те, що, паливо подається у випалювальну піч потоком, суттєво паралельним головній осі пальника. У зв'язку з цим термін "напрямок потоку" означає усереднений напрямок руху частинок палива у паливному потоці. У випадках, коли паливо подається з обертанням, напрямок палива приблизно збігається з лінією симетрії паливного потоку. Винахід направлено на створення пальника, в якому альтернативне паливо може утримуватись у полум’ї протягом довшого часу і який не має згаданих вище вад. Винахід полягає в застосуванні пальника, описаного вище, який відрізняється тим, що в нього додано засоби зміни напрямку потоку палива, яке подають по щонайменше одному або більше додаткових каналів, розташованих у центральній частині пальника у щонайменше частково висхідному напрямку відносно головної осі пальника. Це дає можливість індивідуальним частинкам палива проходити скривленим, приблизно балістичним шляхом, завдяки чому подовжується час їх перебування у полум’ї. Іншою перевагою такої конфігурації пальника є те, що великі частинки проходять вищим і тому довшим шляхом, оскільки менші частки більшою мірою, ніж великі, відхиляються первинним повітрям, яке вводять зовнішнім кільцевим соплом первинного повітря, розташованим паралельно головній осі пальника. Отже, це дозволяє досягти більш однорідного згоряння всіх частинок, незалежно від їх розміру. Таким чином, можна змінювати шлях частинок, змінюючи швидкість або напрямок їх уведення. У принципі для зміни напрямку потоку палива можуть бути застосовані будь-які придатні для цього засоби. 1 UA 97963 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В одному з втілень винаходу засіб зміни напрямку потоку палива, яке вводять по щонайменше одному з додаткових каналів у центральній частині пальника, включає увідний канал, розташований на вихідному кінці цього додаткового каналу як його безпосереднє подовження, причому його вісь утворює кут з головною віссю пальника. Бажано, щоб увідний канал був розташований таким чином, що його напрямок угору з головною віссю пальника складає кут 1-25°, більш бажано, 5-15°, найкраще 7-10°. Крім того, бажано, щоб рівень найнижчої точки виходу увідного каналу був розташований над верхньою частиною трубок каналу. Увідний канал може в одному з втілень мати овальний поперечний переріз або іншої форми з відношенням висота/ширина менше 1. У такому випадку швидкість уведення можна змінювати зміною площі поперечного перерізу увідного каналу або зміною витрат потоку повітря, який вводять паралельно з паливом. У другому втіленні винаходу паливо вводять паралельно головній осі пальника. У цьому втіленні винаходу засіб зміни напрямку потоку палива, яке вводять по щонайменше одному з додаткових каналів у центральній частині пальника, включає повітровід, вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного зазначеного каналу або із щонайменше частковим його охопленням таким чином, що центр ваги вихідного поперечного перерізу повітроводу є зміщеним відносно центру ваги вихідного поперечного перерізу зазначеного каналу. У цьому втіленні зміна напрямку потоку палива здійснюється згідно із способом, який передбачає, що поперечний переріз виходу або, інакше кажучи, пропускна площа виходу повітроводу не рівномірно розподілена поперек виходу паливного каналу, внаслідок чого кількість повітря, що тече через вихід повітроводу, не розподіляється рівномірно по цьому отвору паливного каналу. Оскільки найбільша кількість повітря проходить через зону або зони виходу повітроводу, де швидкість проходження повітря є найвищою, повітряний потік у цій зоні або цих зонах створює фізичний вплив на паливо, внаслідок чого цей напрямок потоку змінюється на напрямок до цієї зони або цих зон. Це друге втілення винаходу може бути комбіноване з описаним вище першим втіленням. У третьому втіленні винаходу паливо також вводять паралельно головній осі пальника. У цьому втіленні засіб зміни напрямку потоку палива, яке вводять по щонайменше одному з додаткових каналів у центральній частині пальника, включає окремий повітровід, вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного зазначеного каналу, або він щонайменше частково його охоплює і простягається під кутом до головної осі пальника. У цьому втіленні напрямок потоку палива змінюється згідно із способом, яким повітря, що вводять по окремому повітроводу, розподіляє паливо у напрямку, яке визначають в залежності від кута між повітроводом і головною віссю пальника. Бажано, щоб повітровід був спрямованим угору від головної осі пальника під кутом від 8° до 80°, бажано, від 35° до 60°. У цьому втіленні напрямок і швидкість подачі змінюють, змінюючи витрати потоку повітря. Це третє втілення винаходу може бути комбіноване з одним або обома втіленнями, описаними вище. Каналу 4а, 4 може бути надано форму, в якій вихідний поперечний переріз утворює кут, відмінний від 90°, з віссю каналу. Така форма може бути використана для зміни напрямку лише паливного потоку або у комбінації з описаними вище втіленнями. Далі наведено більш докладний опис винаходу із супроводжуючими кресленнями, на яких: фіг. 1 - перше втілення винаходу, фіг. 2 - друге втілення винаходу і фіг. 3 - третє втілення винаходу. На фіг. 1-3 зображено вигляд спереду і вигляд поперечних перерізів трьох різних втілень винаходу, де пальники мають два суттєво концентричні канали 1 і 2 для подачі первинного повітря, паралельні головній осі Ва, а також концентричний канал 3 для пневматичної подачі вугільного пилу і центральну частину 10, яка має канал 4 для подачі твердого альтернативного палива і декілька додаткових каналів або трубок 6, 7 і 8 для запалювання відповідно газового пальника, олійного пальника і газового пальника. Пальники на фіг. 2 і 3 також мають повітровід 5 з каналом 4. Згідно з першим втіленням винаходу (фіг. 1), пальник має увідний канал 4а, приєднаний до каналу 4 як його подовження для подачі твердого альтернативного палива. Канал 4а спрямовано вгору відносно головної осі пальника під кутом α приблизно 8° до його осі. Як уже відзначалось, швидкість уведення палива можна змінювати, змінюючи площу поперечного перерізу увідного каналу 4а або змінюючи витрати повітряного потоку, який подають паралельно з паливом. Згідно з другим втіленням винаходу (фіг. 2), пальник включає, як уже згадувалось, повітровід 5, вихід якого охоплює канал 4, призначений для подачі твердого альтернативного палива. У цьому втіленні повітровід 5 розташовано таким чином, що центр ваги вихідного поперечного 2 UA 97963 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 перерізу повітроводу 5 зміщено вгору відносно центру ваги вихідного поперечного перерізу каналу 4. Внаслідок цього більша частина повітря протікає через верхню частину повітроводу 5, зміщуючи паливний потік угору і змінюючи цим напрямок потоку палива угору. Це зумовлено тим, що у цьому втіленні найбільша кількість повітря проходить у верхню частину виходу повітроводу 5. Як було відзначено вище, це друге втілення винаходу може бути комбіноване з першим втіленням, описаним вище (це не ілюстровано кресленнями). Згідно з третім втіленням винаходу (фіг. 3), пальник включає, як було відзначено, повітровід 5, вихід якого охоплює канал 4, призначений для подачі твердого альтернативного палива. У цьому втіленні повітровід 5 відхилено вгору під кутом приблизно 65° до головної осі пальника. Таким чином напрямок потоку палива відхиляється вгору внаслідок того, що потік повітря, що проходить повітроводом 5, зміщує паливо вгору. Як було зазначено, напрямок і швидкість уведення можна змінювати зміною витрат потоку повітря. Як було відзначено, це третє втілення винаходу можна комбінувати з одним або обома попередніми втіленнями. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Пальник для уведення твердого, рідкого або газоподібного палива у зону горіння випалювальної печі, наприклад обертової випалювальної печі для виготовлення цементного клінкеру або подібного матеріалу, який має декілька суттєво концентричних каналів (1, 2, 3), паралельних головній осі (Ва) пальника, для подачі палива і первинного повітря до окремих соплових отворів, і декілька додаткових каналів (4, 6, 7, 8) для подачі твердого, рідкого або газоподібного палива до окремих соплових отворів і розташованих у центральній частині пальника (10), який відрізняється тим, що має засіб (4а, 5) для зміни напрямку потоку палива, яке уводять по щонайменше одному з додаткових каналів, розташованих у центральній частині (10) пальника, у щонайменше частково висхідному напрямку відносно головної осі (В а) пальника. 2. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що засіб зміни напрямку потоку палива, яке подається по щонайменше одному із додаткових каналів у центральній частині пальника, має увідний канал (4а), розташований на вихідному кінці одного із зазначених каналів як безпосереднє продовження цього каналу, причому його вісь утворює кут з головною віссю (В а) пальника. 3. Пальник за п. 2, який відрізняється тим, що увідний канал спрямовано вгору відносно головної осі (Ва) пальника під кутом 1-25°, бажано, 5-15°, найкраще 7-10°. 4. Пальник за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що засіб зміни напрямку потоку палива має повітровід (5), вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного додаткового каналу або із щонайменше частковим охопленням зазначеного каналу, утворюючи кут із головною віссю (Ва) пальника. 5. Пальник за п. 4, який відрізняється тим, що повітровід (5) спрямовано вгору відносно головної осі під кутом 8-80°, бажано, 35-60°. 6. Пальник за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що засіб зміни напрямку потоку палива має повітровід (5), вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного додаткового каналу або із щонайменше частковим охопленням зазначеного каналу, таким чином, що центр ваги вихідного поперечного перерізу повітроводу (5) зміщено відносно центра ваги вихідного поперечного перерізу каналу (4а). 7. Пальник за п. 6, який відрізняється тим, що повітровід (5) утворює кут із головною віссю (В а) пальника. 8. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що засіб зміни напрямку потоку палива, яке подають по щонайменше одному із додаткових каналів у центральній частині пальника, має повітровід (5), вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного додаткового каналу або із щонайменше частковим охопленням зазначеного каналу таким чином, що центр ваги вихідного поперечного перерізу повітроводу (5) зміщено відносно центра ваги вихідного поперечного перерізу зазначеного каналу. 9. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що засіб зміни напрямку потоку палива, яке подають по щонайменше одному із додаткових каналів у центральній частині пальника, має окремий повітровід (5), вихід якого розташовано безпосередньо на виході щонайменше одного додаткового каналу або із щонайменше частковим охопленням зазначеного каналу, утворюючи кут із головною віссю (Ва) пальника. 10. Пальник за п. 9, який відрізняється тим, що повітровід (5) спрямовано вгору відносно головної осі пальника під кутом 8-80°, бажано, 35-60°. 3 UA 97963 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4