Радиационная газовая горелка инфракрасного излучения

Изобретение относится к газовым горелкам для нагревательных устройств различного назначения, применяемых в различных областях техники и промышленности и использующих тепло сжигаемых газов. Сменная радиационная газовая горелка инфракрасного излучения состоит из корпуса в виде каркаса из неразъемно-соединенных друг с другом верхних и нижних трубчатых элементов с сообщающимися сквозными полостями. В каркасе образованы гнезда основной и дополнительных секций. В гнезде каждой из секций размещен горелочный насадок. Гнезда каркаса соединены посредством диффузоров смесителей с эжектором на участке раздачи газоводушной смеси. Каждый горелочный насадок выполнен в виде газопроницаемой пластины из уложенных на решетчатый каркас из переплетенных и образующих ячейки элементов фибр из жаропрочного и жаростойкого материала с образованием открытой объемной пористости в виде сквозных лабиринтных каналов. Газовое сопло установлено на газ в подводящем патрубке и охватывается передней частью эжектора. Передняя по ходу подачи природного газа часть эжектора снабжена воздухозаборником и регулятором подачи воздуха. На нижних трубчатых элементах каркаса по их периметру установлен охватывающий эжектор и соединенный с нагнетателем атмосферного воздуха герметичный воздуховод в виде съемного кожуха. Полость съемного кожуха сообщается с воздухозаборником эжектора и сквозными полостями верхних и нижних трубчатых элементов каркаса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к газовым горелкам для нагревательных устройств различного назначения, применяемых в различных областях техники и промышленности и использующих тепло сжигаемых газов.

Известно из патента США № 5.326.631, кл. F23D 14/12, 1993 г. устройство для преобразования энергии горения углеводородов в газообразной фазе в энергию инфракрасного излучения, содержащее матрицу из спеченных металлических и керамических волокон со связующим агентом, образующую пористую структуру.

Недостатками вышеуказанного технического решения являются малый диапазон устойчивой работы и малый диапазон регулирования, обусловленный опасностью проскока пламени на периферии матрицы (где скорость газовоздушной смеси минимальна) при снижении исходного давления углеводородов в газообразной фазе и изменении режимов работы.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предложенной радиационной газовой горелки инфракрасного излучения является известная из патента Российской Федерации № 2193731, кл.⁶F23D 14/12, 2002 г. радиационная газовая горелка инфракрасного излучения, содержащая, по крайней мере, один сменный горелочный насадок в виде объединенных в единое целое несущего решетчатого каркаса и слоя фибр из жаропрочного и жаростойкого материала с открытой объемной пористостью в виде сквозных лабиринтных каналов, размещенный в охватывающем его корпусе, соединенном со смонтированным на подводящем патрубке газовым соплом через охватывающий последний эжектор с воздухозаборником, имеющим регулятор подачи воздуха, и смеситель газовоздушной смеси, в диффузоре которого размещен обращенный выпуклостью в сторону набегающей струи газовоздушный рассекатель.

Недостатками вышеуказанной радиационной газовой горелки инфракрасного излучения является ее низкие удельные теплоэнергетические характеристики, ее неустойчивая работа в теплонапряженных агрегатах с ограниченными возможностями отвода тепла от элементов конструкции горелки, что инициирует перегрев элементов горелки и эффект проскока пламени.

Задачами предлагаемого изобретения являются повышение коэффициента полезного действия, снижение теплопотерь, интенсификация процессов теплопередачи и повышение надежности.

Решение указанных задач достигается тем, что радиационная газовая горелка инфракрасного излучения, содержащая, по крайней мере, один сменный горелочный насадок в виде объединенных в единое целое несущего решетчатого каркаса и слоя фибр из жаропрочного и жаростойкого материала с открытой объемной пористостью в виде сквозных лабиринтных каналов, размещенный в охватывающем его корпусе, соединенном со смонтированным на подводящем патрубке газовым соплом через охватывающий последний эжектор с воздухозаборником, имеющим регулятор подачи воздуха, и смеситель газовоздушной смеси, в диффузоре которого размещен обращенный выпуклостью в сторону набегающей струи газовоздушный рассекатель, снабжена нагнетателем воздуха с воздуховодом в виде охватывающим корпус с эжектором съемного корытообразного кожуха, и выполнена составной из последовательно расположенных основной и дополнительных секций, корпус - в виде образованного из неразъемно соединенных друг с другом верхних и нижних трубчатых элементов со сквозными сообщающимися друг с другом каналами каркаса с гнездами, в каждом из которых размещен выполненный с окантовкой сменный горелочный насадок одной из секций, несущий решетчатый каркас каждого из упомянутых насадков - из переплетенных и образующих ячейки элементов с профилированным поперечным сечением, причем полость корытообразного съемного кожуха сообщается с воздухозаборником эжектора и сквозными каналами трубчатых элементов каркаса, а толщина Н каждого упомянутого насадка составляет 0,05-0,20 его длины L, при этом размер d профилированного поперечного сечения элементов, образующих несущие решетчатые каркасы упомянутых насадков, и размер h каждой ячейки каркасов последних составляют соответственно 0,01-0,1 и 0,2-1,0 толщины Н ранее упомянутых насадков.

Кроме того, радиационная газовая горелка инфракрасного излучения может быть выполнена охлаждаемой, а окантовка каждого сменного горелочного насадка из охватывающих последний по периметру и связанных друг с другом неразъемным соединением верхней и нижней с Z-образным поперечным сечением обечаек, причем высота t окантовки составляет 0,8-0,9 толщины Н сменного горелочного насадка.

Сущность изобретения поясняется чертежами: где на фиг.1 схематично изображен общий вид горелочного устройства с радиационной газовой горелкой инфракрасного излучения в разрезе; на фиг.2 - поперечный разрез фиг.1; на фиг.3 схематично изображен общий вид горелочного насадка в разрезе; на фиг.4 - поперечный разрез фиг.3 в увеличенном масштабе.

Радиационная газовая горелка инфракрасного излучения состоит из корпуса в виде прямоугольного каркаса 1 из неразъемно-соединенных друг с другом верхних 2 и нижних 3 трубчатых элементов с сообщающимися сквозными полостями 4. В прямоугольном каркасе 1 образованы гнезда 5 последовательно расположенных основной и дополнительных секции. В гнезде 5 каждой из секций размещен сменный горелочный насадок 6. Гнезда 5 прямоугольного каркаса 1 соединены посредством смесителей, в раструбах диффузоров 7 которых размещены выпуклые рассекатели 8, обращенные выпуклостями в сторону набегающих струй газовоздушной смеси, герметично с эжектором 9 на участке раздачи газовоздушной смеси. Каждый сменный горелочный насадок 6 выполнен в виде прямоугольной газопроницаемой пластины из уложенных на решетчатый каркас 10 из переплетенных и образующих ячейки элементов 11 с профилированным поперечным сечением, и соединенных в единое целое фибр 12 из жаропрочного и жаростойкого материала с образованием открытой объемной пористости в виде сквозных лабиринтных каналов 13. Газовое сопло 14 установлено на газ подводящем патрубке 15 и охватывается передней по подачи природного газа частью эжектора 9. Передняя по ходу подачи природного газа часть эжектора 9, предназначенная для образования газовоздушной смеси, снабжена воздухозаборником 16 и регулятором 17 подачи атмосферного воздуха. На нижних трубчатых 2 элементах прямоугольного каркаса 1 по их периметру установлен охватывающий эжектор 9 и соединенный с нагнетателем 18 атмосферного воздуха герметичный воздуховод в виде съемного корытообразного кожуха 19. Полость 20 корытообразного съемного кожуха 19 сообщается с воздухозаборником 16 эжектора 9 и сквозными полостями 4 верхних 2 и нижних 3 трубчатых элементов прямоугольного каркаса 1. Толщина Н каждого упомянутого насадка 6 составляет 0,05-0,20 его длины L. Размер d профилированного поперечного сечения элементов 11, образующих несущие решетчатые каркасы 10 упомянутых насадков 6 и размер h каждой ячейки решетчатых каркасов 10 последних составляют соответственно 0,01-0,1 и 0,2-1,0 толщины Н ранее упомянутых насадков 6.

Работает сменная радиационная газовая горелка инфракрасного излучения следующим образом. Включают нагнетатель 18 атмосферного воздуха и подают природный газ из газподводящего патрубка 15 коллектора в газовое сопло 14. Струя газа, истекая из последнего, эжектирует атмосферный воздух, поступающий от нагнетателя 18 атмосферного воздуха по герметичному воздуховоду в виде полости 20, образованной между прямоугольным каркасом 1 и корытообразным съемным кожухом 19, и направляет его через воздухозаборник 16 в эжектор 9 для образования газовоздушной смеси. Образующаяся в эжекторе 9 газовоздушная смесь поступает через каналы 21 участка раздачи газовоздушной смеси эжектора 9 в раструбы диффузоров 7 основной и дополнительных секций, где поле скоростей по сечению струи газовоздушной смеси выравнивается, а выпуклый рассекатель 8 распределяет струю газовоздушной смеси равномерно по площади горелочного насадка 6, размещенного в гнезде 5 прямоугольного каркаса 1. В раструбе диффузора 7 смесителя каждой секции обеспечивается также восстановление давления газовоздушной смеси, необходимое для преодоления сопротивления при ее истечении через лабиринтные каналы 13 газопроницаемой пластины сменного горелочного насадка 6. В передней части по ходу движения струи газовоздушной смеси сквозь лабиринтные каналы 11 газопроницаемой пластины сменного горелочного насадка 6 заканчивается смешение и разогрев газовоздушной смеси до температуры воспламенения. В результате горения газовоздушной смеси в объеме сквозных лабиринтных каналов 11 в приповерхностной зоне высотой 1,5-2,0 мм передней части (по направлению движения газовоздушной смеси) сменного горелочного насадка 6 происходит разогрев поверхностного слоя фибр 12 до температуры 950-1050°С.

Замена вышедшего из строя сменного горелочного насадка 6 производится путем вывода его из гнезда 5 прямоугольного каркаса и заменой на сменный горелочный насадок 6, пригодный к эксплуатации.

1. Радиационная газовая горелка инфракрасного излучения, содержащая, по крайней мере, один сменный горелочный насадок из объединенных в единое целое несущего решетчатого каркаса и слоя фибр из жаропрочного и жаростойкого материала с открытой объемной пористостью в виде сквозных лабиринтных каналов, размещенный в охватывающем его корпусе, соединенном со смонтированным на подводящем патрубке газовым соплом через охватывающий последний эжектор с воздухозаборником, имеющим регулятор подачи воздуха, и смеситель газовоздушной смеси, в диффузоре которого размещен обращенный выпуклостью в сторону набегающей струи газовоздушный рассекатель, отличающаяся тем, что она снабжена нагнетателем воздуха с воздуховодом в виде охватывающего корпус с эжектором съемного корытообразного кожуха и выполнена составной из последовательно расположенных основной и дополнительных секций, корпус - в виде образованного из неразъемно соединенных друг с другом верхних и нижних трубчатых элементов со сквозными сообщающимися друг с другом каналами каркаса с гнездами, в каждом из которых размещен выполненный с окантовкой сменный горелочный насадок одной из секций, несущий решетчатый каркас каждого из упомянутых насадков из переплетенных и образующих ячейки элементов с профилированным поперечным сечением, причем полость корытообразного съемного кожуха сообщается с воздухозаборником эжектора и сквозными каналами трубчатых элементов каркаса, а толщина Н каждого упомянутого насадка составляет 0,05-0,20 его длины L, при этом размер d профилированного поперечного сечения элементов, образующих несущие решетчатые каркасы упомянутых насадков, и размер h каждой ячейки каркасов последних составляют соответственно 0,01-0,1 и 0,2-1,0 толщины Н ранее упомянутых насадков.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что окантовка каждого сменного горелочного насадка выполнена из охватывающих последний по периметру и связанных друг с другом неразъемным соединением верхней и нижней с Z-образным поперечным сечением обечаек, причем высота t окантовки составляет 0,8-0,9 толщины Н сменного горелочного насадка.

3. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена охлаждаемой.