Многофакельная горелка для котла
Изобретение относится к области энергетики, касается особенностей конструктивного выполнения горелок для сжигания газообразного топлива и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, в том числе и теплообменных аппаратах, предназначенных для нагрева изделий. Сущность изобретения состоит в следующем. Многофакельная горелка, содержащая закрытую с одной стороны камеру смешения, включающую наружную и внутреннюю перфорированные трубы и представляющую собой цилиндрическое устройство типа “труба в трубе”, согласно изобретению, снабжена устройством для равномерного распределения газовоздушной смеси, которое представляет собой конус, установленный во внутренней трубе горелки вершиной навстречу потоку газовоздушной смеси, причем отношение диаметра внешней трубы к диаметру внутренней трубы составляет не менее 1,2, а отношение площади отверстий внутренней перфорированной трубы к площади отверстий внешней перфорированной трубы составляет не менее 1,7. Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, состоит в повышении безопасности и надежности работы многофакельной горелки путем предотвращения проскока пламени, а также в повышении устойчивости работы горелки путем обеспечения равномерного распределения потока газовоздушной смеси и, следовательно, равномерного его горения по всей длине предлагаемой многофакельной горелки. 1 ил.
Изобретение относится к области энергетики, касается особенностей конструктивного выполнения горелок для сжигания газообразного топлива и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, в том числе и теплообменных аппаратах, предназначенных для нагрева изделий.
Из (1) известна многофакельная горелка, содержащая камеру смешения, закрытую с одной стороны и предназначенную для подготовки газовоздушной смеси, а также наружную и внутреннюю перфорированные трубы. Данная многофакельная горелка представляет собой цилиндрическое устройство типа “труба в трубе”, принимаемое за прототип.
Недостатками такой горелки являются неустойчивость ее работы, обусловленная возможностью проскока пламени через отверстия перфорированных труб внутрь насадки и в смеситель, а также неравномерность распределения газовоздушной смеси по длине трубчатой насадки и, как следствие, неравномерное горение факелов в самом начале и в конце трубчатой насадки.
Из (2) известна многофакельная горелка, содержащая устройство для равномерного распределения газовоздушной смеси, выполненное в виде конуса, установленного во внутренней перфорированной трубе газовой горелки вершиной навстречу потоку поступающей в нее газовоздушной смеси.
В данной многофакельной горелке обеспечивается, как и в предлагаемом изобретении, образование множественных факелов, равномерно распределенных по поверхности внутренней перфорированной трубы горелки, что ведет к увеличению площади нагрева газовой горелки. Кроме того, перфорации трубы, во внутренней полости которой установлено устройство равномерного распределения газовоздушной смеси, предлагается выполнять с проходным сечением, меньшим критического, что обеспечивает, как и в предлагаемом изобретении, предохранение горелки от проскока пламени в ее газораспределительную камеру. Однако данная горелка не обладает достаточной надежностью и безопасностью работы.
Однако ни одна из упомянутых выше многофакельных горелок не может характеризоваться высокой надежностью и безопасностью одновременно с высокой устойчивостью ее работы и экономичностью расхода газовоздушной смеси.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, состоит в повышении безопасности и надежности работы многофакельной горелки путем предотвращения проскока пламени, а также в повышении устойчивости работы горелки путем обеспечения равномерного распределения потока газовоздушной смеси и, следовательно, равномерного его горения по всей длине предлагаемой многофакельной горелки.
Данный технический результат достигается тем, что многофакельная горелка, содержащая закрытую с одной стороны камеру смешения, включающую наружную и внутреннюю перфорированные трубы и представляющую собой цилиндрическое устройство типа “труба в трубе”, согласно изобретению, снабжена устройством для равномерного распределения газовоздушной смеси, которое представляет собой конус, установленный во внутренней трубе горелки вершиной навстречу потоку газовоздушной смеси, причем отношение диаметра внешней трубы к диаметру внутренней трубы составляет не менее 1,2, а отношение площади отверстий внутренней перфорированной трубы к площади отверстий внешней перфорированной трубы составляет не менее 1,7.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана предлагаемая многофакельная горелка, которая содержит камеру смешения, включающую внешнюю 1 и внутреннюю 2 трубы, и представляет собой цилиндрическое устройство коаксиального типа “труба в трубе”, закрытое с одной стороны донышком 4 и открытое с другой стороны, куда подается подготовленная газовоздушная смесь. Отношение диаметров упомянутых внешней 1 и внутренней 2 коаксиальных труб составляет не менее 1,2. В полости внутренней трубы 2 для обеспечения равномерного распределения газовоздушной смеси по всей длине многофакельной горелки на донышке 4 камеры смешения установлен конус 3 острием навстречу потоку подготовленной газовоздушной смеси. Стенки внешней 1 и внутренней 2 труб перфорированы отверстиями с определенным диаметром, причем отношение площади отверстий внутренней трубы 2 и внешней трубы 1 составляет не менее 1,7.
Многофакельная горелка работает следующим образом.
В полость внутренней трубы 2 под давлением подается поток подготовленной газовоздушной смеси, который, равномерно распределяясь с помощью конуса 3, через перфорированную поверхность внутренней трубы 2 подается в межтрубное пространство. Дополнительно перемешиваясь в межтрубном пространстве, поток газовоздушной смеси выходит через перфорацию наружной трубы 1 в зону горения и поджигается, образуя равномерно распределенные по цилиндрической поверхности горелки множественные факелы. При соблюдении соотношения диаметров внешней 1 и внутренней 2 коаксиальных труб не менее 1,2, а также соотношения площади отверстий внутренней трубы 2 к площади отверстий внешней трубы 1 не менее 1,7 в предлагаемой многофакельной горелке обеспечивается равномерно исходящий из перфораций наружной трубы 1 поток газовоздушной смеси, исключающий проскок пламени, так как скорость истечения газовоздушной смеси при этих соотношениях всегда выше скорости распространения пламени по газо-воздушной смеси.
Многофакельные горелки предложенной конструкции характеризуются повышенной безопасностью и надежностью их работы за счет предотвращения проскока пламени, а также обеспечивают экономию топлива (подготовленной газовоздушной смеси) за счет повышения устойчивости работы многофакельной горелки и расширения пределов регулирования площади нагрева.
Источники информации:
1. DE 3831624 A1, 08.04.1989
2. RU 2186293 С1, 27.07.2002
Многофакельная горелка, содержащая камеру смешения, закрытую с одной стороны, которая включает наружную и внутреннюю перфорированные отверстиями трубы и представляет собой цилиндрическое устройство типа “труба в трубе”, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для равномерного распределения газовоздушной смеси, которое представляет собой конус, установленный во внутренней трубе горелки вершиной навстречу потоку газовоздушной смеси, при этом отношение диаметра внешней трубы к диаметру внутренней трубы составляет не менее 1,2, а отношение площади отверстий внутренней перфорированной трубы к площади отверстий внешней перфорированной трубы составляет не менее 1,7.
