Газовая горелка

 

Изобретение м.б. использовано в высокоскоростных горелках, обладающих повьшенной устойчивостью факела. Цель изобретения - повышение качества сжигания топлива. Горелка работает в диапазоне регулирования тепловой мощности, равном 2,5:1, и поддерживает устойчивость факела в процессе равномерного и полного выгорания топлива во всем диапазоне регулирования . Смеситель 1 кислородсодержащего газа име ет смесительную камеру 2, а стабилизатор (С) 3 пламени снабжен запальной свечой 4, установленной в нем сбоку. К С 3 примыкает цилиндрическая камера 5 сгорания, размещенная внутри огнеупорного горелочного камня . Отношение диаметра.камеры 5 к выходному диаметру С 3 составляет ,70, а отношение эффективной длины камеры 5 к ее диаметру; - 1,2 - , 3, /. Длина горелочного камня составляет 1,2-2,0 эффективной длины камеры 5. Такие соотношения размеров горелки обеспечивают улучшение устойчивости факела, уменьшение уровня загрязнения в расплавленной меди и уменьшение износа камеры сгорания. 1 3.п. ф-лы, 4 ил. to О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сЮ 4 F 23 D 14/00

H ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4028949/24-06 (86) PCT/US 85/01039 (03.06.85) (22) 02.02.87 (46) 23.03.89. Бюл. N - 11 (71) Асарко Инкорпорейтед (US) (72) Виктор Литл (мл.) и Чарльз

Л.Томас (uS) (53) 662.951.2(088,8) (56) Патент ClHA У 3199977, кл. 75-76, опублик. 1962. (54) ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА (57) Изобретение м.б. использовано в высокоскоростных горелках, обладающих повышенной устойчивостью факела.

Цель изобретения — повышение качества сжигания топлива. Горелка работает в диапазоне регулирования тепловой мощности, равном 2,5:1, и поддерживает устойчивость факела в процессе равномерного и полного выгорания

„,SU „„1468429 А 3 топлива во всем диапазоне регулиро— вания. Смеситель 1 кислородсодержащего газа имеет смесительную камеру 2, а стабилизатор (С) 3 пламени снабжен запальной свечой 4, установленной в

I нем сбоку. К С 3 примыкает цилиндрическая камера 5 сгорания, размещенная внутри огнеупорного горелочного камня. Отношение диаметра камеры 5 к выходному диаметру С 3 составляет

1,35- 1,70, а отношение эффективной длины камеры 5 к ее диаметру — 1,2

3,7. Плина горелочного камня составляет 1,2-2,0 эффективной длины камеры 5. Такие соотношения размеров горелки обеспечивают улучшение устой- Я чивости факела, уменьшение уровня загрязнения в расплавленной меди и уменьшение износа камеры сгорания.

1 з п. ф лы, 4 ил.

1468429

Изобретение относится к высокоскоростным газовым горелкам, обладающим повышенной устойчивостью факела, Цель изобретения — повышение каS чества сжигания топлива.

На фиг. 1 изображена газовая горелка, общий вид; на фиг. 2 — камера сгорания; на фиг ° 3 — устройство шахтной плавильной печи; на фиг. 4 — 10 разрез А"А на фиг. 3.

Газовая горелка, работающая в диапазоне регулирования тепловой мощности 2, 5: 1 при поддержании устойчивого факела в процессе равномерного 15 и полного выгорания газового топлива во всем диапазоне регулирования, содержит смеситель 1 кислородсодержащего газа с газообразным топливом со смесительной камерой 2, стабилизатор 20

3 пламени с выходным диаметром D„ снабженный запальной свечой 4, установленной. сбоку в стабилизаторе 3 и предназначенной для поджигания смеси, цилиндрическую камеру 5 сгорания, 25 примыкающую к стабилизатору 3 пламени, с диаметром В и эффективной длиной L размещенную внутри огнеупорного горелочного камня 6, имеющего длину L

В горловине стабилизатора 3 пламени, снабженного отверстиями 7 и 8 для отбора проб горючей смеси,, установлен стабилизирующий стержень 9.

Кроме .того, газовая камера содержит трубопровод 10 для подачи кислородсодержащего газа (воздуха), снабженный перфорированной пластиной 11 и смотровым отверстием 12, закрытым прозрачным элементом 13. Трубопровод 40

10 подключен к смесительной камере 2, выполненной с перфорацией 14, размер и количество отверстий которой определяет расход топлива.

Вокруг смесительной камеры 2 45 расположена кольцевая камера 15 с .входным патрубком 16 для подачи газообразного топлива. Камера 5 сгорания монтируется на фланце 17, упираясь в буртик .18 стабилизатора 3 плаО мени.

В горелочном камне 6, выполненном из карбида кремния, установлена цилиндрическая гильза 19 толщиной

1/2 дюйма (12,5 мм), изготовленная из твердого, абразивностойкого огнеупорного материала, преимущественно

Я С, который может длительное время д выдерживать температуру 1540 С. Гиль" за 19 может быть выполнена как съемной, так и в виде единого элемента с горелочным камнем 6. Применение гильзы 19 позволяет осуществлять замену изношенных или подвергшихся эрозии элементов, причем можно также менять размеры камеры 5 сгорания в

1 зависимости от изменения производительности печи. Горелка выполнена со следующими соотношениями размеров

«О = 1ь35 1э70

Р

Lñ

1 2-3 7 р У Э У

L = (1,2-2,0)L где D — диаметр камеры сгорания;

D — выходной диаметр стабилизатора пламени;

1. — эффективная длина камеры сгорания;

Ьг — длина горелочного камня.

На фиг. 3 и 4 изображена шахтная плавильная печь 20, содержащая желоб

21, а также соответствующие трубопроводы для питания нескольких горелок

22, расположенных по окружности в два ряра. Печь снабжена огнеупорной футеровкой 23, охваченной обшивкой

24, выполненной иэ соответствующего материала, предпочтительно стали, причем обшивка 24 выполнена газоплотной благодаря сварке. В боковых стенках печи 20 выполнено несколько проходов 25 для горелок 22, Боковые стенки печи 20 в нижней части 26 выполнены сходящимися внутрь, а подина 27 наклонена к летке 28. Кроме того, печь 20 содержит вентилятор

29, регулирующую заслонку 30, распределяющую. воздух по трубам 31, трубу

32 для подачи газообразного топлива, снабженную нагревателем 33, управляющие клапаны 34, болты 35, прижимающие горелочную плиту 36 каждой горелки 22 плотно к обшивке 24.

Горелка работает следующим образом.

Кислородсодержащий гаэ подают через трубопровод 10 в смесительную камеру 2, куда из кольцевой камеры

15 через перфорацию 14 подается газообразное топливо. Далее смесь кислородсодержащего газа с газообразным топливом подается в стабилизатор 3

1468429 пламени, на выходе из которого поджигается запальной свечой 4 и сгорает в камере 5 сгорания, Конструктивное .соотношение

D, Пг

- предназначено для регулирования степени расширения горючей смеси, когда она проходит стабилизатор 3 и поступает в камеру 5 сгорания. Это 10 регулируемое расширение обеспечивает воспламенение и посадку пламени на уступ, образованный стабилизатором 3 и сечением камеры 5 сгорания. При надлежащем соблюдении размеров камеры 5 сгорания, а именно в отношении стабилизатора 3 (D> /D }, можно обеспечить устойчивый факел, тем самым поддерживая плавильную способность горелки на оптимальном уровне, созда-20 вая факел, который плавит металл в первую очередь за счет конвекции.

Поддержание устойчивого факела является необходимым условием, поскольку длинное неустойчивое пламя 25 характеризуется относительно низкой степенью выгорания топлива с кислородом. Такое пламя позволяет откладываться большему количеству меди в камере, при этом возрастает содержа- 30 ние кислорода в меди до нежелательного уровня. В. противоположность этому, короткое стабильное пламя характеризуется значительно большей полнотой выгорания топлива внутри камеры

5 сгорания. Еще одним следствием неполного выгорания топлива является существенное изменение температуры по горелочному камню 6, что вызывает неравномерный износ огнеупора, сокра- 40 щая ресурс его работы.

Предпочтительным диапазоном отно- шений диаметров камеры 5 сгорания и выходного диаметра стабилизатора 3 (D /DÄ ) являются соотношения 1,35- 45

1,70, оптимально 1,40-1,45, например

1,43.

Отношение эффективной длины камеры

5 сгорания к диаметру гильзы 19

Là

- камеры 5 обеспечивает надлежащую 50

Э геометрию камеры 5 сгорания, способствующую сгоранию и поддержанию нагретыми стенок камеры 5 по всей их длине. Это соотношение зависит от тепловой мощности (БТЕ/ч) (Кал/ч) горелки, причем при увеличении тепловой мощности необходимое отношение уменьшается. Таким образом, диапазон, 1,2-3,7 можно считать подходящим для предлагаемого изобретения, причем наилучшие результаты получают при отношении (L /D ) в диапазоне 1,853,70,. е оптимальным является диапазон

2,5-3,5, например 3,0 для малоразмерных горелок тепловой мощностью менее 10х10 БТЕ/ч (0,454 Гкал/ч), например 0,5x10 — 4х10 БТЕ/ч (0,1261,0 Гкал/ч). Для горелок большей мощности, например больше 10х10

БТЕ/ч (0,454 Гкал/ч), предпочтительным диапазоном является 1,2-1,7, например 1,3-1,6.

Отношение суммарной длины горелочного камня 6 (Ь,) камеры 5 сгорания к эффективной длине Ь (Ь„/L ) обеспечивает то, что гильза 19 заданной длины обеспечивает получение необходимь х результатов для конкретной горелки. Наилучшие результаты получа" ют, когда указанное отношение меняется в диапазоне 1,2-2,00, при этом длина огнеупорного горелочного камня

6 составляет около 11 дюймов (279 мм), а гильза 19, выполненная из карбида кремния, имеет длину 6-9 дюймов (152-228 мм), оптимально 7,5 дюйма (190 мм), что обеспечивает величину соотношения 1,47.

Другим существенным параметром является скорость протекания продуктов сгорания через камеру 5. В предлагаемой горелке скорость продуктов сгорания на выходе из нее приблизительно в два раза больше, чем в известных горелках. Это достигается путем поддержамая указанных соотношений при увеличенном выгорании топлива °

Таким образом, соотношение размеров горелки в соответствии с предлагаемым изобретением, благодаря которому получается оптимальная камера 5 сгорания, способствует улучшению устойчивости факела в диапазоне рабочего регулирования тепловой мощности приблизительно 2,5:1 что приводит к уменьшению уровня загрязнения в расплавленной меди, а также к существенному уменьшению износа камеры

5 сгорания.

Формула изобретения

1. Газовая горелка, работающая в диапазоне регулирования тепловой мощности 2,5: 1 при поддержании устой14б

1,35-1,70; р Э

1,2-3,7. р У

Т. = (1,2-2,0) L т

15 процессе равномер чиво ф го факела в про о ания газового о и полного выгорани ного и азоне регулиротоплива во всем диапаз ель кислородсо е жащая смесител вания, содер газа с газоо р б азным топ" содержащего га амени с выходм стабилизатор пламени с в ливом м, абженный запальным диаметро м 0, сна свечой, и примыкающую к .ст ной свечо индрическую кализатору плам амени цили

D и эфсгорания с диаметром и иной L, размещенную фективной длино ного горелочно ьнутри огпсупор отлиимеющ о ину 1,, о т л ч а ю щ а я с я тем, что, с це

8429 гания топлива, ения качества сжи повыше со следующими горе елка выполнена со сл отношениями

1 отлича2. Горелка по п. то длина горелочю щ а я с я тем, что ного камня

1468429

Фиа 4

Составитель О. Староверова

Редактор П. Гереши Техрер Л.Сердюкова Корректор Л. Патай

Заказ 1220/59 Тираж 488 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° r. Ужгород, ул. Гагарина, 101