Газовая горелка

 

Использование: для сжигания топлива в топках печей и котлов. Сущность изобретения: внутри камеры дополнительно установлено устройство для сжигания топлива при малых производительностях, причем отношение внешнего диаметра корпуса устройства для сжигания топлива к диаметру вихревой камеры составляет 0,45 - 0,8, отношение длины цилиндрической части устройства к диаметру вихревой камеры 0,6 - 1,5, отношение дискового отражателя к диаметру сопла горелки 0,5 - 0,75 и угол перехода от цилиндрического корпуса к оси горелки не более 30 . 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива в топках печей и котлов.

Известна горелка, предназначенная для сжигания газообразного топлива, разработанная Институтом Газа АН УССР. Эта горелка имеет смеситель, эжектор, сопло, футеровку сферической формы, на которой происходит горение топливо-воздушной смеси. Топливо-воздушная смесь в этих горелках готовится внутри корпуса, сгорание топлива происходит на выходе из горелки с максимальной местной теплонапряженностью топочного пространства [1] Недостатком чашеобразных горелок является чрезмерная локальная концентрация излучения, особенно в центральной части панели, что приводит к местным перегревам продуктового змеевика.

Эти недостатки устранены в центробежных горелках с настилом пламени на гладкую излучающую поверхность топки.

Наиболее близкой к предлагаемой является центробежная горелка, содержащая вихревую смесительную камеру с тороидальной выходной амбразурой, против которой установлен дисковый отражатель, завихритель с газовыми каналами в виде многозаходной спирали, сформированными внутренней поверхностью корпуса газовой горелки и прорезями на внешнем контуре завихрителя [2] Вращающийся поток топливного газа способствует образованию зоны разрежения в центре вихревой смесительной камеры, что обеспечивает подсос части воздуха, необходимого для горения, в корпус газовой горелки, а регулировкой кольцевого зазора между тороидальной выходной амбразуpой и дисковым отражателем в зависимости от производительности обеспечивается оптимальный расход воздуха, топливо-воздушная смесь на выходе из сопла под действием центробежной силы разворачивается в плоский горящий ореол пламени, равномерно настилающийся на излучающую поверхность.

Недостатком этой газовой горелки является появление объемного горения топливо-воздушной смеси при малых производительностях по топливному газу, когда из-за недостатка центробежной силы горящий факел имеет аксиальное направление, в частности при разогреве кладки, в период пуска и останова печи, при выжиге кокса в продуктовом змеевике и т.д. что приводит к нарушению теплового режима в топке и снижению эффективности ее работы.

Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания газообразного топлива в широком диапазоне производительности; равномерное распределение топливо-воздушной смеси на излучающей кладке топки печи во всех режимах работы в период пуска и останова, при выжиге кокса, в эксплуатационном режиме; улучшение эксплуатации материальной части печных агрегатов сырьевых змеевиков, подвесок и т.д.

Предлагаемая газовая горелка имеет следующие отличительные признаки: размещение в дисковом отражателе устройства для сжигания топлива при малых производительностях с разворотом факела на 180о; установление отношения внешнего диаметра цилиндрической части устройства для сжигания топлива к диаметру вихревой камеры равным d/D 0,45-0,8; установление отношения длины цилиндрической части устройства для сжигания топливного газа, входящей в вихревую камеру, к диаметру вихревой камеры равным l/D 0,6-1,5; установление отношения диаметра дискового отражателя к диаметру сопла горелки равным D1/D2 0,5-0,75;
установление угла перехода от внутреннего цилиндра к оси газовой горелки на более 30о.

На чертеже показана газовая горелка, продольный разрез.

Горелка содержит корпус 1, внутри которого расположена вихревая смесительная камера 2, заканчивающаяся тороидальной выходной амбразурой 3, против которой соосно установлен дисковый отражатель 4, завихритель с газовыми каналами 5; внутри смесительной камеры установлено устройство для сжигания топлива при малых производительностях, содержащее газовую трубу 6, корпус 7, внутри которого расположены газовые каналы 8 для топлива; устройство для сжигания топлива крепится на скобе 8.

Газовая горелка работает следующим образом.

Топливный газ по газовой трубе 6 поступает в газовые каналы 8 устройства для сжигания топлива при малых производительностях; закрученный поток выходит на отражатель 4, разворачивается в плоский диск, перемешивается с воздухом и горит в режиме настильного пламени. Подача топлива в корпус 7 обеспечивает стабильную работу печи на малых производительностях по топливному газу, что необходимо для обеспечения режимов пуска печи, выжига кокса и т.д. когда нужно подать в печь 10-30% топливного газа от оптимального при сохранении настильного горения без всплесков пламени и объемного горения. При выводе печи на режим топливный газ подается в патрубок 10, газовые каналы 5 и смесительную камеру 2; закрученный поток топливного газа создает разрежение по оси горелки, куда подсасывается из окружающей среды воздух, необходимый при горении топливного газа; топливо-воздушная смесь равномерным слоем по периметру вихревой смесительной камеры 2 поступает на тороидальную амбразуру 3, разворачивается в плоский диск и подается на горение. Предусмотрены возможность работы газовой горелки в эксплуатационный период без подключения устpойства для сжигания топливного газа, а также совместная их работа.

Заявляемые отношения геометрических размеров элементов газовой горелки объясняются следующим образом.

При отношении диаметров d/D > 0,8 из-за значительного сужения щели между цилиндрической частью устройства для сжигания топлива и поверхностью вихревой смесительной камеры резко возрастает сопротивление закрученному топливо-воздушному потоку, падает энергия закрутки, настильное сжигание топлива на выходе из горелки переходит в объемное. При отношении диаметров d/D < 0,45 не обеспечиваются условия для размещения в смесительной камере устройства с необходимыми для топливного газа каналами, обеспечивающими подачу 10-30% топлива от номинального значения.

При отношении длины цилиндрической части устройства для сжигания топлива к диаметру вихревой камеры l/D > 1,5 из-за значительного сопротивления движению топливного газа с воздухом в щели длиной l резко падает центробежная сила на выходе из сопла газовой горелки, нарушается тепловой режим в топке печи. При отношении l/D <0,6 не успевает стабилизироваться закрученный топливо-воздушный поток в канале между устройством для сжигания топлива и поверхностью смесительной камеры, что проявляется в неравномерности плотности газового потока по периметру газового сопла, приводящей к местным перегревам элементов огневых нагревателей.

При отношении диаметра дискового отражателя к диаметру сопла горелки более 0,75 газовый закрученный поток из устройства для сжигания топлива, попадая на настильную поверхность сопла, не успевает стабилизироваться в плоский ореол из-за малого диаметра сопла горелки; по краю сопла образуется зона завихрения, сопровождающаяся объемным сжиганием топливного газа. При отношении менее 0,5 у края сопла диаметром D2 при малых производительностях топливного устройства для сжигания топливного газа начинается процесс горения, приводящий к обгоранию металла и выходу из строя всей газовой горелки.

При угле перехода от внутреннего цилиндра топливного устройства к оси горелки более 30о закрученный поток топливно-воздушной смеси газовой горелки из-за значительного сопротивления в месте перехода смесительной камеры к топливному устройству встречает большое сопротивление, образуются вихревые потоки, приводящие к нарушению аэродинамики на выходе из сопла и, как следствие, всего теплового режима горелки.


Формула изобретения

ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА, содержащая расположенную в корпусе вихревую смесительную камеру с тороидальной выходной амбразурой, а также дисковый отражатель, отличающаяся тем, что в смесительной камере установлено устройство для сжигания топлива при малых производительностях с цилиндрическим и коническим участками, причем отношения внешнего диаметра и длины цилиндрического участка устройства для сжигания топлива к диаметру вихревой смесительной камеры соответственно составляет 0,45 0,8 и 0,6 1,5, отношение диаметра дискового отражателя к внешнему диаметру тороидальной выходной амбразуры равно 0,5 0,75, а угол наклона образующей конического участка устройства для сжигания топлива к оси горелки не превышает 30o.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в малых топках отопительных котлов, печей и других аппаратов бытового назначения

Изобретение относится к газовым горелкам атмосферного типа и может быть использовано при установке их в отопительных котлах

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в огнетехнических устройствах, преимущественно горелках

Изобретение относится к теплотехнике, в частности, для оборудования бытовых газовых агрегатов, духовых шкафов газовых плит, проточных водонагревателей и других

Изобретение относится к области энергетики для сжигания газообразного топлива и может быть использовано для оборудования бытовых газовых плит

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразных топлив

Изобретение относится к инжекционным горелкам и может быть использовано в химической промышленности для сжигания газов, при пониженном давлении или разрежении

Изобретение относится к теплотехнике и теплоэнергетике, точнее - к горелочным устройствам воздухоподогревателей, используемых для подогрева воздуха перед подачей его в горелки

Изобретение относится к металлургическому производству, а точнее к устройствам для отопления горнов агломерационных и обжиговых машин при производстве окускованного сырья, в которых в качестве топлива используются запыленные газы с низкой теплотой сгорания и низким давлением

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано преимущественно в качестве запальника при сжигании содержащих вредные вещества газообразных выбросов промышленных предприятий

Изобретение относится к установке для сжигания газообразного топлива и, в частности, к способу подачи газа к установке, которая включает в себя горелку атмосферного типа, и к устройству, реализующему этот метод

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива в топках печей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к инжекционным горелкам для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах, аппаратах и других агрегатах

Изобретение относится к инжекционным горелкам и может быть использовано в технологических нагревателях преимущественно взрыво- и пожароопасных объектов нефтехимических производств, а также для повышения безопасной эксплуатации газового оборудования, например в подогревателях природного газа на газораспределительных станциях, размещенных в зонах с умеренным и холодным климатом

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топливного газа в топках печей нефтехимических предприятий
Наверх