Газогорелочное устройство
Изобретение относится к энергетике и промышленной теплотехнике и может быть использовано при сжигании газообразных топлив в котлах и печах различного назначения. Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение полноты сгорания газа во всем диапазоне нагрузок газогорелочного устройства, повышение надежности топливосжигающего оборудования и соответственно улучшение технико-экономических показателей. Указанный технический результат обеспечивается тем, что в газогорелочном устройстве, включающем прямоугольный короб с расположенными в нем горизонтальными разделительными перегородками, образующими щелевые воздушные каналы, и коллекторами для подводами газа, разделительные перегородки выполнены полыми в виде обтекаемого тела в поперечном сечении, одна из торцовых сторон которого расположена под углом 90° к горизонтальной стенке перегородки, при этом полости горизонтальных разделительных перегородок соединены с коллекторами для подачи газа, а в горизонтальных стенках разделительных перегородок выполнены газораздаточные отверстия. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к энергетике и промышленной теплотехнике и может быть использовано при сжигании газообразных топлив в котлах и печах различного назначения.
Широко известны вихревые газовые горелки, например, вихревая газовая горелка, содержащая трубопровод подвода газообразного топлива с коаксиально расположенным за его выходом цилиндрическим смесителем топлива и воздуха с воздушным лопаточным завихрителем на входе в смеситель, при этом внутри трубопровода подвода газообразного топлива перед его выходом вдоль продольной оси размещен выходной участок трубки подвода воды с завихрителем воды (см. патент РФ № 2267705, опубл. 10.01.2006 г.).
Недостатками вихревых газовых горелок являются повышенная тепловая нагрузка фронтовой стены топки, что ведет к быстрому разрушению амбразур, самих горелок и перенапряжению экранов, повышенному аэродинамическому сопротивлению - в 3-4 раза больше, чем в прямоточных, и соответственно к завышенному расходу энергии на собственные нужды. Кроме того, вихревые горелки не обеспечивают полного сгорания топлива при пониженных и нередко и расчетных нагрузках.
Известны прямоточные газогорелочные устройства. Например, газогорелочное устройство, включающее прямоугольный короб с расположенными в нем горизонтальными разделительными перегородками, образующими щелевые воздушные каналы, и коллекторы для подводами газа (Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения топочного устройства, - М.: Энергия, стр 203, рис.11-9).
Известное газогорелочное устройство имеет следующие недостатки.
Неравномерное распределение температур по поверхности нагрева из-за увеличенной длины факела, недостаточно полное сгорание газа из-за неравномерного распределения газа в потоке воздуха и их смешения, а также трудности в стабилизации факела, которая осуществляется за счет больших объемов зоны рециркуляции в топочном пространстве, а это связано с трудностью запуска огневого агрегата.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение полноты сгорания газа во всем диапазоне нагрузок газогорелочного устройства, повышение надежности топливосжигающего оборудования и соответственно улучшение технико-экономических показателей.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в газогорелочном устройстве, включающем прямоугольный короб с расположенными в нем горизонтальными разделительными перегородками, образующими щелевые воздушные каналы, и коллекторы для подводами газа, разделительные перегородки выполнены полыми в виде обтекаемого тела в поперечном сечении, одна из торцевых сторон которого расположена под углом 90° к горизонтальной стенке перегородки, при этом полости горизонтальных разделительных перегородок соединены с коллекторами для подачи газа, а в горизонтальных стенках разделительных перегородок выполнены газораздаточные отверстия.
А также тем, что газораздаточные отверстия расположены в виде одного или нескольких рядов.
А также тем, что газораздаточные отверстия расположены уступами и разделены посредством вертикальных перегородок, размещенных в щелевых воздушных каналах.
А также тем, что нижний щелевой воздушный канал разделен посредством вертикальных перегородок с образованием зажигательной дорожки.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен поперечный разрез газогорелочного устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на горизонтальную разделительную перегородку с газораздаточными отверстиями, расположенными рядами; на фиг.4 - вид снизу на нижнюю горизонтальную разделительную перегородку, например, при выполнении газораздаточных отверстий, расположенных уступами.
Газогорелочное устройство состоит из прямоугольного короба 1 с расположенными в нем горизонтальными разделительными перегородками 2, образующими щелевые воздушные каналы 3. Горизонтальные разделительные перегородки 2 выполнены в виде полого обтекаемого тела 4 в поперечном сечении. Одна из торцевых стенок 5 обтекаемого тела 4 расположена под углом 90° к горизонтальной стенке 6 разделительной перегородки 2.
Полости горизонтальных разделительных перегородок 2 соединены с коллекторами 7 для подачи газа. В горизонтальных стенках разделительных перегородок 2 выполнены газораздаточные отверстия 8.
Газораздаточные отверстия могут выполняться в виде одного или нескольких рядов или газораздаточные отверстия могут располагаться уступами. В последнем случае щелевые воздушные каналы 3 разделяются посредством вертикальных перегородок 9 с образованием зажигательной дорожки 11.
Устройство работает следующим образом.
Воздух внешним побудителем прокачивается через прямоугольный короб 1, где, обтекая горизонтальные разделительные перегородки 2, разбивается по щелевым каналам 3. Газ через коллекторы 7 подается внутрь полостей горизонтальных разделительных перегородок 2, где, проходя через газораздаточные отверстия 8, попадает в щелевые воздушные каналы 3 и струями пронизывает плоские потоки воздуха. Образовавшаяся топливная смесь первично зажигается от внешнего факела (не показан), а в дальнейшем за счет «срыва» потока топливной смеси на кромке торцевых стенок 5 образуется зона 10 обратных потоков топливной смеси с пониженным давлением. В зону 10 подсасываются раскаленные продукты сгорания, обеспечивая тем самым постоянное зажигание свежей топливной смеси.
При расположении газораздаточных отверстий 8 в ряд (фиг.3) для зажигания внешний факел (не показан) вносится в зону 10 обратных потоков топливной смеси, а в случае расположения газораздаточных отверстий 8 уступом (фиг.4) внешний факел (не показан) вносится между вертикальными перегородками 9 и образуется зажигательная дорожка 11.
Наличие газораздаточных отверстий позволяет не только улучшить качество топливной смеси за счет равномерного распределения газа в потоке воздуха и их смешение, но и осуществить микродиффузионный механизм горения, близкий по своим характеристикам (интенсивности, химической кинетике) к горению гомогенной смеси.
При использовании газогорелочного устройства в топках аэродинамика образующегося факела и его небольшая длина улучшает защищенность амбразуры и внутренних поверхностей топки от высокотемпературных воздействий, способствует повышению надежности как газогорелочного устройства, так и огневого агрегата в целом. Кроме того, газогорелочное устройство обеспечивает широкий диапазон автоматического управления процессом сжигания с сохранением высоких технико-экономических и экологических показателей во всем объеме регулирования.
1. Газогорелочное устройство, включающее прямоугольный короб с расположенными в нем горизонтальными разделительными перегородками, образующими щелевые воздушные каналы, и коллекторами для подвода газа, отличающееся тем, что разделительные перегородки выполнены полыми в виде обтекаемого тела в поперечном сечении, одна из торцевых сторон которого расположена под углом 90° к горизонтальной стенке перегородки, при этом полости горизонтальных разделительных перегородок соединены с коллекторами для подачи газа, а в горизонтальных стенках разделительных перегородок выполнены газораздаточные отверстия.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газораздаточные отверстия расположены в виде одного или нескольких рядов.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газораздаточные отверстия расположены уступами.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что нижний щелевой воздушный канал разделен посредством вертикальных перегородок с образованием зажигательной дорожки.
