Горелочное устройство

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного топлива и может быть использовано, например, в черной и цветной металлургии для отопления нагревательных и термических печей. Горелочное устройство содержит воздухоподающий корпус, установленную по оси корпуса и заглушенную с выходного торца газовую трубку с выпускными отверстиями и соосно размещенный вокруг газовой трубы насадок, в полости которого выполнена камера смешения, образованная сопряженными коническим и цилиндрическим участками, насадок на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной своим большим внутренним диаметром с большим внутренним диаметром конического участка камеры смешения, внешний, больший диаметр насадка, образованный обечайкой и коническим участком насадка, выполнен равным внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса, между цилиндрическим участком камеры смешения и торцевой частью воздухоподающего корпуса выполнен кольцевой зазор, а в стенках конического участка камеры смешения и конической обечайки выполнены отверстия, наклоненные относительно оси устройства. Изобретение позволяет расширить диапазон регулирования, повысить экономичность и эксплутационную надежность горелок для отопления нагревательных и термических печей. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного топлива и может быть использовано, например, в черной и цветной металлургии для отопления нагревательных и термических печей.

Известна газовая горелка, содержащая воздухоподающий корпус с завихрителями, на выходе которого расположена центральная газовая труба, снабженная на выходном конце цилиндрическим наконечником в форме стакана, на выходе которого установлены рассекатели. Насадок имеет плавный обтекатель с воздушной стороны и участок внезапного расширения со стороны газового канала. На участке внезапного расширения расположены входные воздушные радиальные и (или) наклонные каналы (см. патент РФ 2021558, МПК 5 F 23 D 14/00, 1994).

Однако известная горелка имеет ряд недостатков. Исключается возможность широкого регулирования коэффициента избытка воздуха и тепловой мощности горелки из-за того, что воздух, поступающий в зазор между насадкой и корпусом, нарушает рециркуляцию раскаленных продуктов горения в зоне стабилизации за рассекателями, что может привести к отрыву пламени. Уменьшение зазора вызовет увеличение скорости потока воздуха, что также приведет к отрыву.

Наиболее близкой по технической сущности является газовая горелка, сжигающая газообразное топливо для отопления термических и нагревательных печей в черной и цветной металлургии, содержащая воздухоподающий корпус, установленную по оси корпуса и заглушенную с выходного торца газовую трубку с выпускными отверстиями на ее боковой поверхности, наклоненными к оси корпуса, и соосно размещенный вокруг газовой трубы насадок, в полости которого выполнена камера предварительного смешения, образованная сопряженными коническим и цилиндрическим участками. Насадок на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной своим большим внутренним диаметром с большим диаметром конического участка камеры (см. а.с. СССР 1599620, МПК 5 F 23 D 14/70, 1990). Между воздухоподающим корпусом и насадком имеется кольцевой зазор, причем соотношение наружного и внутреннего диаметров кольцевого зазора равно 1,08-1,12.

Данная горелка обладает недостатками. Наличие зазора между воздухоподающим корпусом и насадком ухудшает качество сжигания газа по следующим причинам. При колебаниях давлений газа и воздуха, подаваемых в горелку, соотношение количеств первичного воздуха, проходящего в отверстия камеры смешения, и вторичного воздуха, проходящего через кольцевой зазор, ввиду небольшого гидравлического сопротивления кольцевого зазора будет нарушаться, что ухудшит нормальные режимы горения и стабилизации. Увеличение подачи вторичного воздуха в зону горения ведет к ее охлаждению и, вследствие этого, к химическому недожогу и ухудшению стабилизационных характеристик, что приводит к ограничению диапазона регулирования, снижению экономичности и эксплуатационной надежности горелочного устройства.

Техническим результатом (задачей) изобретения является расширение диапазона регулирования, повышение экономичности и эксплутационной надежности горелок для отопления нагревательных и термических печей.

Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем воздухоподающий корпус, установленную по оси корпуса и заглушенную с выходного торца газовую трубку с выпускными отверстиями и соосно размещенный вокруг газовой трубы насадок, в полости которого выполнена камера смешения, образованная сопряженными коническим и цилиндрическим участками, насадок на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной своим большим внутренним диаметром с большим диаметром конического участка камеры смешения, внешний больший диаметр насадка, образованный обечайкой и коническим участком насадка, выполнен равным внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса, между цилиндрическим участком камеры смешения и торцевой частью воздухоподающего корпуса выполнен кольцевой зазор, а в стенках конического участка камеры смешения и конической обечайки выполнены наклонные отверстия.

На чертеже представлено горелочное устройство, содержащее воздухоподающий корпус 1, установленную по оси корпуса 1 и заглушенную с выходного торца газовую трубку 2 с выпускными отверстиями 3 на ее торцевой стороне, расположенными соосно с газовой трубкой 2. Вокруг газовой трубки 2 соосно размещен насадок 4, имеющий плавный обтекатель 5 с воздушной стороны. В полости насадка 4 выполнена камера смешения, образованная коническим участком 6 и цилиндрическим участком 7. Насадок 4 на выходе газа снабжен конической обечайкой 8, сопряженной своим большим внутренним диаметром с большим диаметром конического участка 6. Внешний больший диаметр насадка, образованный обечайкой 8 и коническим участком 6 насадка 4, выполнен равным внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса 1.

Кроме того, насадок 4 снабжен отверстиями 9, выполненными в обечайке 8, и отверстиями 10 в конической части камеры 6, оси которых наклонены к оси насадка 4 и пересекаются между собой. Между цилиндрическим участком камеры смешения 7 и торцевой частью воздухоподаюшего корпуса 1 выполнен кольцевой зазор 11.

Горелка работает следующим образом. Газ, поступающий по газовой трубе 2, через отверстия 3 попадает в полость конической обечайки 8, куда через отверстия 9 поступает воздух, подаваемый в воздухоподающий корпус 1.

Далее в насадке 4, образованном сопряженными коническим участком 6 и обечайкой 8, образуется газовоздушная смесь, которая частично попадает в отверстия 10 и затем выходит из кольцевого зазора 11, образуя при этом кольцевое пилотное пламя.

Наличие кольцевого зазора 11 гарантирует наличие кольцевого пилотного пламени, что стабилизирует горение основного потока газовоздушной смеси, выходящей из сопла горелки. Отсутствие зазора между воздухоподающим корпусом 1 и насадком 4 исключает охлаждение зоны горения, приводящее к химическому недожогу и ухудшению стабилизационных характеристик.

Газовая горелка по предлагаемому изобретению позволяет расширить диапазон регулирования, повысить экономичность и эксплутационную надежность горелки.

Формула изобретения

Горелочное устройство, содержащее воздухоподающий корпус, установленную по оси корпуса и заглушенную с выходного торца газовую трубку с выпускными отверстиями и соосно размещенный вокруг газовой трубы насадок, в полости которого выполнена камера смешения, образованная сопряженными коническим и цилиндрическим участками, насадок на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной своим большим внутренним диаметром с большим внутренним диаметром конического участка камеры смешения, отличающееся тем, что внешний, больший диаметр насадка, образованный обечайкой и коническим участком насадка, выполнен равным внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса, между цилиндрическим участком камеры смешения и торцевой частью воздухоподающего корпуса выполнен кольцевой зазор, а в стенках конического участка камеры смешения и конической обечайки выполнены отверстия, наклоненные относительно оси устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1