Газовая горелка

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газовым горелкам с принудительной подачей воздуха, и может быть использовано как топливосжигающее устройство широкого применения в промышленном, сельскохозяйственном, коммунально-бытовом и другом газовом оборудовании. Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь напора в воздушном тракте, снижение уровня шума, упрощение конструкции и монтажа горелки. Газовая горелка с принудительной подачей воздуха содержит камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу. Камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газовым горелкам с принудительной подачей воздуха, и может быть использовано как топливосжигающее устройство широкого применения в промышленном, сельскохозяйственном, коммунально-бытовом и другом газовом оборудовании.

Известна горелка [1], содержащая подключенный к источнику воздуха корпус и установленную в нем газоподводящую трубу, сообщенную с кольцевым газовым коллектором с соплами. На выходе горелки установлен стабилизатор горения, выполненный в виде пластинчатого кольца, в котором выполнены отверстия, расположенные соосно соплам кольцевого газового коллектора. Кольцо стабилизатора скреплено с коллектором посредством стержней, размещенных снаружи и внутри пластинчатого кольца.

Известная горелка позволяет стабилизировать факел при больших избытках воздуха, однако обладает значительной металлоемкостью и трудоемкостью изготовления.

Известно также горелочное устройство [2], содержащее установленные в корпусе смесительные трубы, снабженные тангенциальными воздухоподводящими патрубками, в которых выполнены отверстия, сообщающие полости патрубков с газовой камерой. За счет предварительного перемешивания топлива и воздуха в патрубках смесителей температура горения газовоздушной смеси приближается к средней, что позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах сгорания.

К недостаткам известного горелочного устройства следует отнести высокий уровень шума и сложность конструкции.

Наиболее близкой к заявляемой горелке по совокупности существенных признаков является газовая горелка [3], содержащая камеру для подвода воздуха от вентилятора, камеру для подачи газа под давлением, установленные в камере для подвода воздуха смесители, выполненные в виде цилиндрических трубок с отверстиями в боковых стенках, и жаровую трубу, полость внутри которой сообщена с камерой для подвода воздуха.

В торцовых стенках камеры для подачи газа и примыкающей к одной из них стенке камеры для подвода воздуха выполнены соосно расположенные отверстия, в которых герметично установлены сопла для подачи струи газа вдоль оси смесительной трубки и технологические заглушки, расположенные на внешней торцовой стенке газовой камеры.

При работе горелки воздух, нагнетаемый вентилятором, разделяется на два потока, один из которых (первичный воздух) коаксиально со струей газа подается в смесительную трубку, а другой (вторичный воздух) поступает непосредственно из камеры для подвода воздуха в полость жаровой трубы коаксиально смесителям.

К недостаткам известной газовой горелки следует отнести: потери напора в воздушном тракте и повышенный уровень шума из-за большого аэродинамического сопротивления последнего вследствие поворотов воздушного потока, а также сложность конструкции и монтажа горелки, обусловленные, в частности, необходимостью обеспечения строгой соосности газовых сопел и трубок смесителей.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь напора в воздушном тракте, снижение уровня шума, упрощение конструкции и монтажа горелки.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, согласно изобретению, камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа.

Кроме того, суммарная площадь упомянутых радиальных отверстий составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок.

Отверстия в боковых стенках смесительных трубок могут быть выполнены радиальными или в виде тангенциальных каналов.

Указанное расположение и форма выполнения камеры для подачи газа позволяют реализовать прямоточную схему движения воздушного потока, характеризующуюся минимальными потерями напора в воздушном тракте и низким уровнем шума, а также упростить конструкцию и облегчить монтаж горелки.

Выполнение в боковой цилиндрической стенке камеры для подачи газа радиальных отверстий, отношение суммарной площади которых к общей площади отверстий в стенках смесительных трубок находится в указанных выше пределах, позволяет уменьшить содержание NO_x в продуктах сгорания за счет двухстадийного сжигания газа.

Различные ориентации отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок (радиальные или тангенциальные), позволяют реализовать предпочтительный вариант смешения в зависимости от вида применяемого газообразного топлива и требуемого соотношения расходов газа и воздуха.

Охарактеризованное указанными выше существенными признаками изобретение на дату подачи заявки не известно в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".

Изобретение может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с совокупностью отличительных признаков заявляемого изобретения, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображена предлагаемая газовая горелка; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Газовая горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором (не показан), камеру 2 для подачи газа, установленную между камерой 1 и жаровой трубой 3 и сообщенную с источником газа посредством газоподающей трубы 4.

В торцовых стенках 5 и 6 камеры 2 для подачи газа выполнены оппозитно расположенные отверстия, в которых герметично установлены смесительные трубки 7 с кольцевым рядом радиальных или тангенциальных отверстий (каналов) 8 в каждой из них, расположенных внутри камеры 2 для подачи газа.

Камера 2 для подачи газа установлена с образованием кольцевого зазора δ между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой 3, при этом в боковой стенке выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 9.

Суммарная площадь радиальных отверстий 9 составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий 8, выполненных в боковых стенках смесительных трубок 7.

Горелка снабжена запальным устройством 10, размещенным внутри одной из смесительных трубок 7.

Газовая горелка работает следующим образом.

Включают вентилятор, нагнетающий воздух в камеру 1. Через смесительные трубки 7 и кольцевой зазор δ воздух поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 3. По окончании продувки топочного пространства подается высоковольтное напряжение на электрод поджига запального устройства 10. Одновременно осуществляется подача газа по газоподводящей трубе 4 в камеру 2, а из нее через отверстия 8 в смесительные трубки 7 и через отверстия 9 - в кольцевой зазор δ.

Расход газа через отверстия 8 уменьшен на величину расхода газа через радиальные отверстия 9 (на 30-50% - в соответствии с отношением суммарных площадей отверстий 8 и 9). Для предлагаемой конструкции горелки экспериментально установлено, что при расходе газа через отверстия 9, составляющем менее 30% от расхода газа через смесительные трубки 7, недопустимо возрастает содержание NO_x, а при указанном соотношении расходов газа, превышающем 50%, плавный розжиг горелки сильно затруднен.

Образующаяся в полостях смесительных трубок 7 обедненная газовоздушная смесь воспламеняется искрой от запального устройства 10, а затем от факела воспламеняется газовоздушная смесь, образованная в кольцевом зазоре δ.

Благодаря наличию радиальных отверстий 9, выполненных в боковой цилиндрической поверхности камеры 2, установленной в жаровой трубе 3 с кольцевым зазором δ, реализуется двухстадийное сжигание газообразного топлива, позволяющее снизить температуру его горения и уменьшить тем самым содержание оксидов азота (NO_x) в продуктах сгорания.

Наличие участка внезапного расширения при переходе кольцевого зазора δ в полость жаровой трубы 3 вызывает отклонение потока газовоздушной смеси, образующейся в зазоре δ, от стенки жаровой трубы 3 к центральной продольной оси горелки. Возникающая при этом турбулентность срывающегося с границы торцовой стенки 6 камеры 2 вихря способствует стабилизации факела горелки.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1545025, МПК F 23 D 14/02, опубл. 1990 г.

2. Патент РФ 1768871, МПК F 23 D 14/00, опубл. 1992 г.

3. Проспект фирмы Walter Dreizler GmbH (Германия), 1998 г. - прототип.

Формула изобретения

1. Газовая горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, отличающаяся тем, что камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа.

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что суммарная площадь упомянутых радиальных отверстий составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок.

3. Горелка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отверстия в боковых стенках смесительных трубок выполнены радиальными.

4. Горелка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отверстия в боковых стенках смесительных трубок выполнены в виде тангенциальных каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2