Газовая горелка

Изобретение относится к газогорелочным устройствам, предназначенным для сжигания шихты в агломерационных машинах, а также для сжигания природного газа в топках. Газовая горелка, например, агломерационной машины содержит воздухоподающий трубопровод с насадкой, внутри которого соосно с последней расположен газоподающий трубопровод, конический смеситель, причем концевая часть воздухоподающего трубопровода выполнена с рядом отверстий, равномерно расположенных по воздухоподающему трубопроводу под острым углом к оси газовой горелки, причем ось отверстия направлена, например, на выполненную не менее чем одну тороидальную, например кольцевую, проточку на внутренней цилиндрической поверхности насадки, а газоподающий трубопровод снабжен головкой с эксцентрично и равномерно расположенными к оси горелки не менее шестью отверстиями под острым углом к оси горелки и развернутыми в плоскости сечения своей осью по спирали. В воздухоподающем трубопроводе отверстия выполнены под острым углом, равным 30-60°, к оси газовой горелки. Отверстия газоподающего трубопровода выполнены под острым углом, равным 30-60° к оси горелки. Изобретение позволяет обеспечить устойчивый процесс горения при изменяющихся скоростях газовоздушной смеси, повысить КПД от полного сгорания газовоздушной смеси, значительно сократить расход природного газа и снизить выбросы СО в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к газогорелочным устройствам, предназначенным для сжигания шихты в агломерационных машинах. Кроме этого, газогорелочное устройство может быть использовано для сжигания природного газа в топках и может быть использовано в теплоэнергетических установках различного назначения.

Известны газовые горелки типа ГНП, предназначенные для зажигания шихты на аглолентах, установленные на передней торцевой стенке. Такие горелки устанавливаются на агломерационных машинах. (Смотри газогорелочное устройство, чертеж МОСГАЗНИИПРОЕКТ. ГГУ 12.00.80, 1998 г.).

При остановке агломерационной машины, для устранения незначительных неисправностей, например, при ремонте, когда горение не прекращается, бывают случаи отрыва пламени в связи с изменением скорости газовоздушной смеси и скорости распространения пламени при прямоструйном движении и снижении количества газа. Опыты показывают, что чем больше турбулентность газового потока, тем больше скорость распространения пламени и быстрота сгорания газовоздушной смеси.

Известна также газовая горелка (см. авторское свидетельство бывшего СССР №269392, кл. F 23 d 13/00, от 17.4.1970 г.), содержащая камеру горения и стабилизатор с наконечником, который выполнен с вогнутыми в направлении факела нишами.

Недостаток известной конструкции в том, что в насадках горелок отсутствуют устройства, способствующие стабилизации горения пламени при минимальном расходе газа, из-за отсутствия качественного смешивания газовоздушной смеси.

В качестве прототипа рассматривается стабилизатор пламени горелок (см. В.М.Чепель, “Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий”. Недра, 1965), а также разработки Ленинградского ГИПРОШАХТПРОЕКТ, 1968 г., серия 4905-1.

В рассматриваемом прототипе выходная часть горелки является конусной, что увеличивает количество поступающей смеси в кольцевой канал и увеличивает ее скорость, что ухудшает условия горения в кольцевом канале, т.к. возможность отрыва пламени увеличивается.

С повышением скорости вылета газовоздушной смеси понижается устойчивость пламени, и оно отрывается от горелки.

Задача, стоящая перед авторами, заключается в создании конструкции газовой горелки, чтобы при остановке агломерационной машины не происходил обрыв пламени, а для поддержания пламени не увеличивался расход газа.

Задача изобретения - добиться стабилизации пламени на холостом ходу агломерационной машины за счет лучшего перемешивания газовоздушной смеси, а также для поддержания горения пламени при минимальном расходе газа.

Поставленная задача решается тем, что газовая горелка, например, агломерационной машины, содержащая воздухоподающий трубопровод с насадкой, внутри которого соосно с последней расположен газоподающий трубопровод, конический смеситель, причем концевая часть воздухоподающего трубопровода выполнена с рядом отверстий, равномерно расположенных по окружности воздухоподающего трубопровода под острым углом γ к оси газовой горелки, причем ось отверстия направлена, например, на выполненную не менее чем одну тороидальную, например кольцевую, проточку на внутренней цилиндрической поверхности насадки, а газоподающий трубопровод снабжен головкой с эксцентрично и равномерно расположенными к оси горелки не менее шестью отверстиями под острым углом α к оси горелки и развернутыми в плоскости сечения своей осью по спирали. Газовая горелка имеет в воздухоподающем трубопроводе отверстия, выполненные под острым углом γ, равным 30-60°, к оси газовой горелки, а отверстия газоподающего трубопровода выполнены под острым углом α, равным 30-60° градусов, к оси горелки и развернуты в плоскости сечения своей осью по спирали под острым углом ϕ, который может быть выбран равным 10-45° к оси горелки.

Тороидальные кольцевые проточки могут быть выполнены на внутренней цилиндрической поверхности.

Технический результат достигается за счет повышения устойчивости пламени при помощи насадки, примененной в качестве стабилизатора пламени. (См. фиг.1 поз.2.). Насадка представляет собой устройство, закрепленное на выходной части горелки газоподающего трубопровода, создающее у корня факела зажигательное кольцо за счет горения части газовоздушной смеси, которая отводится в кольцевой канал с пониженными скоростями через боковые отверстия 8.

На Фиг.1 изображена газовая горелка. На фиг.2 изображено сечение А-А (на фиг.1). На фиг.3 изображено сечение В-В (на фиг.2).

Газовая горелка состоит из воздухоподающего трубопровода 1, с закрепленной на ее конце насадкой 2, газоподающего трубопровода 3 с головкой 4 и коническим смесителем 5. На газоподающем трубопроводе 3 эксцентрично к оси горелки выполнено не менее 6-ти отверстий, равномерно расположенных по окружности.

На конце воздухоподающего трубопровода крепится насадка посредством не менее 3-х болтов 6, равномерно расположенных по окружности.

Внутри насадки 2 на внутренней цилиндрической поверхности выполнены не менее одной тороидальной кольцевой проточки 7. На конце воздухоподающего трубопровода 1 выполнены отверстия, расположенные по окружности под острым углом γ (составляющим 30-60°) к оси горелки.

На головке 4 эксцентрично к оси горелки выполнено не менее 6-ти отверстий 9, равномерно расположенных по окружности, под углом α к оси горелки и развернутых своей осью по спирали в плоскости сечения, проходящей через отверстия, под острым углом ϕ к оси, проходящей по касательной к окружности диаметром d.

Газовая горелка работает следующим образом. Воздух поступает по воздухоподающему трубопроводу 1, газ по газоподающему трубопроводу 3, расположенному соосно внутри воздухоподающего трубопровода. Регулирование подачи воздуха и газа осуществляется принудительно с помощью специальной регулирующей аппаратуры, дистанционно. Смешивание газовоздушной смеси происходит в концевой части газоподающего трубопровода, где газовая труба заканчивается головкой 4, коническим смесителем 5. Из отверстий 9 головки 4 газ пронизывает воздушный поток под острым углом α, равным 30-60°. при этом газовому потоку создается направленное вращательное движение за счет смещения отверстий 9 в головке 4, с углом разворота отверстий по спирали, составляющим острый угол ϕ в 10-45 градусов к оси отверстия по касательной к окружности, выполненной диаметром d. Конический смеситель 5 создает турбулентность в газовоздушном потоке для окончательного перемешивания. Смешанная газовоздушная смесь поступает в горн агломерационной машины, а часть ее через боковые отверстия 8, симметрично расположенные под острым углом (30-60°) относительно оси газовой горелки, поступает газовоздушная смесь с меньшими скоростями в тороидальные кольцевые проточки 7, что позволяет затормозить проход газовоздушной смеси и таким образом поддержать устойчивое горение пламени, с минимальным расходом газа на холостом ходу.

Для лучшего перемешивания компонентов газ-воздух для получения газовоздушной смеси отверстия для выхода газа из головки выполнены под углом γ, равным 30-60°, к оси горелки, с углом разворота по спирали ϕ, равным 10-45 градусов. Выходная часть горелки имеет цилиндрическую форму, а отверстия, через которые поступает газовоздушная смесь в кольцевой канал насадки, расположены под острым углом γ, равным 30°-60, к оси горелки, поэтому количество поступающей газовоздушной смеси является минимальным и достаточным для поддержания горения горелки.

Регулирование устойчивого пламени осуществляется перемещением насадки 2 по оси головки в пределах размера С с помощью не менее 3-х болтов 6, расположенных равномерно по окружности. Насадки обычно выполняются из жаропрочной стали.

Насадка 2 выполняет функции зажигательного кольца, которое снабжено отверстиями 10, через которые выполняют сверление отверстия в воздухоподающем трубопроводе 1, для исключения увода сверла, т.е. оно дополнительно выполняет роль кондуктора, после чего в отверстия 10 запресовывают заглушки.

Предложенное устройство способствует устойчивому процессу горения при изменяющихся скоростях газовоздушной смеси и снижению количества газа. Таким образом, технический результат заключается в том, что для улучшения перемешивания газовоздушной смеси применено вращение внутренней струи газа, которая пронизывает верхний слой подающего воздуха и быстро с ним перемешивается (см. фиг.3), что позволяет повысить КПД от полного сгорания газовоздушной смеси, значительно сократить расход природного газа и снизить выбросы СО в атмосферу за счет более интенсивного перемешивания и дожигания газа СО до СО₂.

На поверхности цилиндрической насадки выполнены тороидальные кольцевые проточки для увеличения стабилизации пламени при минимальном расходе газа, когда агломашина находится на холостом ходу.

Предложенная насадка является, как бы, стабилизатором пламени к горелке, может устанавливаться на любую горелку, фиксируется с помощью винтов поз.6 в 3-х точках, расположенных по окружности под углом 120°. Настройка на размер “С” осуществляется с помощью винтов поз.6, ослабив которые, можно перемещать насадку поз.2 в осевом направлении, обеспечивая наиболее стабильное горение пламени.

Экономическая эффективность от использования изобретения только на ММК им. Ильича составит, за счет экономии природного газа, более 500 тысяч гривен.

1. Газовая горелка, например, агломерационной машины, содержащая воздухоподающий трубопровод с насадкой, внутри которого соосно с последней расположен газоподающий трубопровод, конический смеситель, отличающаяся тем, что концевая часть воздухоподающего трубопровода выполнена с рядом отверстий, равномерно расположенных по воздухоподающему трубопроводу под острым углом к оси газовой горелки, причем ось отверстия направлена, например, на выполненную не менее чем одну тороидальную, например, кольцевую проточку на внутренней цилиндрической поверхности насадки, а газоподающий трубопровод снабжен головкой с эксцентрично и равномерно расположенными к оси горелки не менее шестью отверстиями, под острым углом к оси горелки и развернутыми в плоскости сечения своей осью по спирали.

2. Газовая горелка по п.1, отличающаяся тем, что в воздухоподающем трубопроводе отверстия выполнены под острым углом, равным 30-60°, к оси газовой горелки.

3. Газовая горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что отверстия газоподающего трубопровода выполнены под острым углом, равным 30-60°, к оси горелки.