Нецентровая кислородно-топливная горелка для стеклоплавильных систем

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для использования в камере горения печи или форкамере содержит элемент подачи газа для подачи газообразного окислителя, элемент подачи топлива для подачи топлива, имеющий участок, расположенный во внутреннем пространстве элемента подачи газа и смещенный от продольной оси элемента подачи газа, а также фланцевый узел, механически связанный с элементами подачи газа и топлива, при этом фланцевый узел содержит газовый фланцевый участок, соединенный с элементом подачи газа и содержащий первое множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного газового фланцевого участка, топливный фланцевый участок, соединенный с элементом подачи топлива и содержащий второе множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного топливного фланцевого участка, при этом газовый и топливный фланцевые участки выполнены подвижными относительно друг друга для выравнивания первого и второго множеств отверстий для выставления относительно друг друга для закрепления с возможностью разъема газового и топливного фланцевых участков для соответствующих элементов подачи газа и топлива друг к другу для создания пятна пламени в выбранном местоположении в камере горения. Изобретение позволяет достичь оптимальное покрытие пламенем поверхность расплава, снизить выброс NO_x. 13 з.п. ф-лы, 27 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение касается горелок для печей и печных систем.

Конические концентрические кислородно-топливные горелки используются в своде стеклоплавильных печей для плавки шихты в печах. Когда отверстие с заданным положением высверлено в своде печи и блок горелки установлен в отверстии, имеются ограниченные возможности, если вообще имеются, изменить направление турбулентного пламени, испускаемого горелкой. Если пламени требуется придать иное направление, необходимо высверлить и оборудовать альтернативное (другое) отверстие для горелки, чтобы изменить положение горелки, а значит и пламени. Существующие конструкции печей при имеющихся соединениях стального каркаса и расширения свода часто ограничивают возможности расположения горелок в печи и, как следствие, не всегда удается достичь оптимального покрытия пламенем, либо блоки размещаются под чрезмерно большим углом, так что пламя горелки используется менее эффективно. Концентрические кислородно-топливные горелки создают коническое пламя, перпендикулярное расплаву, что, в свою очередь, образует круговые формы пламени на расплаве. Результирующая форма пламени, создаваемая множеством разнесенных горелок, ограничивает общее покрытие пламенем на поверхности расплава. Концентрические горелки обеспечивают однородное горение в зоне горения над расплавом. Эта однородность и интенсивность горения могут создавать «чрезмерное» горение в свободном пространстве между сводом и расплавом, что приводит к неоптимальному теплопереносу и более высокому содержанию оксидов азота (NO_x) на поверхности расплава. Вышеупомянутые ограничения и недостатки характерны также для горизонтальных горелок и горелок, используемых в форкамерах печей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложена горелка, такая как кислородно-топливная горелка, для печи или форкамеры, включающая в себя элемент подачи газа, а также элемент подачи топлива, имеющий участок, расположенный во внутреннем пространстве элемента подачи газа и смещенный от продольной оси элемента подачи газа.

В одном из предложенных вариантов осуществления изобретения элемент подачи газа представляет собой газовую трубку, а элемент подачи топлива представляет собой топливную трубку.

Предложен также способ для осуществления горения продукта в печи или форкамере, содержащий создание потока газообразного окислителя вдоль первого пути течения в печь или форкамеру, создание потока газообразного топлива вдоль второго пути течения, смещенного от первого пути течения, в печь или форкамеру, предоставление доступа второму пути течения к первому пути течения, а также обеспечение горения газообразного окислителя и газообразного топлива для создания некруговой области горения.

Предложена также горелка, в которой один или более элементов подачи газа и топлива могут совершать поворот вокруг своих соответствующих продольных осей для регулирования угла выброса пламени горелки и результирующей некруговой области горения.

Дополнительно предложен фланцевый узел для ориентации элемента подачи газа и элемента подачи топлива относительно друг друга, а также закрепления этих элементов в неподвижном положении относительно друг друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания изобретения предоставлены ссылки на следующие чертежи, предложенные в сочетании с подробным описанием, где:

на фигуре 1A показан частичный вид сверху в разрезе горелки по изобретению, предназначенной для использования совместно с печью;

на фигуре 1B показано сечение горелки по линии 1B-1B, указанной на фигуре 1A;

на фигуре 2A показана схема другого варианта осуществления горелки по изобретению;

на фигуре 2B показана схема сечения по линии 2B-2B, указанной на фигуре 2A;

на фигуре 3A показана схема другого варианта осуществления горелки по изобретению;

на фигуре 3B показана схема сечения по линии 3B-3B, указанной на фигуре 3A;

на фигуре 4 показано пятно пламени, создаваемое горелками по изобретению;

на фигуре 5A показана схема другого варианта осуществления горелки по изобретению;

на фигуре 5B показана схема сечения по линии 5B-5B, указанной на фигуре 5A;

на фигуре 6A показан частичный вид сверху в разрезе другого варианта осуществления горелки по изобретению, предназначенной для использования совместно с печью;

на фигуре 6B показано сечение горелки по линии 6B-6B, указанной на фигуре 6A;

на фигуре 7A показан частичный вид сверху в разрезе еще одного варианта осуществления горелки по изобретению, предназначенной для использования совместно с печью;

на фигуре 7B показано сечение горелки по линии 7B-7B, указанной на фигуре 7A;

на фигуре 8A показан частичный вид сверху в разрезе другого варианта осуществления горелки по изобретению, предназначенной для использования совместно с печью;

на фигуре 8B показано сечение горелки по линии 8B-8B, указанной на фигуре 8A;

на фигуре 9 показан частичный вид сверху в разрезе горелки по изобретению, установленной в блоке горелки печи;

на фигуре 10 показан частичный вид сверху в разрезе другого варианта осуществления горелки для использования совместно с печью;

на фигуре 11A показан вид по линии 11A-11A, указанной на фигуре 10;

на фигурах 11B и 11C показаны схематичные виды элементов фигуры 11A, расположенных в различных положениях;

на фигурах 12A-12C показаны схематичные виды, соответствующие видам, представленным на фигурах 11A-11C соответственно;

на фигурах 13-15 показаны компоненты фланцевого узла для вариантов осуществления горелки, представленных на фигурах 10 и 16;

на фигуре 16 показан частичный вид сверху в разрезе другого варианта осуществления горелки для использования совместно с печью.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фигурах 1A и 1B показана горелка 10 по изобретению для использования совместно с печью, такой как кислородно-топливная стеклоплавильная печь, или форкамерой печи. Использование горелки совместно с печью также включают в себя использование горелки совместно с форкамерой. Горелка 10 состоит из газовой трубки 12 или газовой магистрали, например, для подачи газообразного кислорода, имеющей наружную боковую стенку 14, выполненную с возможностью расположения в блоке горелки печи. Газ, подаваемый в газовую трубку 12 и поступающий по ней, представляет собой газообразный окислитель, например газообразный кислород, со степенью чистоты 85-100%, при этом если содержание кислорода составляет менее 100%, остальное может приходиться на азот и/или другие благородные газы либо их сочетание. Внутреннее пространство 16 газовой трубки 12 по размеру и форме является достаточным для приема топливной трубки 18 или топливной магистрали, которая в ней расположена. Топливная трубка 18 имеет наружную боковую стенку 20, а также внутреннее пространство 22.

Газовая трубка 12, например трубка подачи окислителя, изогнута, тем самым образуя колено 24 в газовой трубке 12. Трубка 12 сообщается по текучей среде с источником подачи газа (не показан). Резьбовой наружный конец 26 газовой трубки 12 обеспечивает разъемное соединение с источником подачи газа. Противоположный или дистальный конец 28 газовой трубки 12 заканчивается в блоке горелки печи (не показан) и расположен в выбранном положении над расплавом продукта в печи. Подаваемый газообразный окислитель может представлять собой одиночный окислитель, такой как кислород, а также может выбираться из композиции газов.

Внутреннее пространство 16 газовой трубки 12 выполнено с возможностью приема топливной трубки 18, которая в ней должна располагаться, как показано на фигурах 1A и 1B. Топливная трубка 18 выполнена из материала, способного работать в среде окислителя в газовой трубке 12. Топливная трубка 18 имеет конец, или проксимальный конец, 30, продолжающийся от проксимальной части колена 24 газовой трубки 12, в то время как противоположный, или дистальный, конец 32 топливной трубки 18 заканчивается примерно в том же положении, что и конец 28 газовой трубки 12. Газовая трубка 12 и топливная трубка 18 могут заканчиваться в одном и том же месте. Топливная трубка 18 сообщается по текучей среде с источником подачи газообразного топлива, такого как природный газ, пропан, сжиженный нефтяной газ (LPG), синтетический газ (получаемый из органических источников твердых, жидких и/или газообразных веществ или их сочетания), а также их комбинации. Используемое топливо может состоять из единственного газообразного топлива или топливной композиции. Конец 30 топливной трубки 18, выступающий из газовой трубки 12, также может быть резьбовым 31 для разъемного соединения с источником (не показан) газообразного топлива.

Предусмотрены разделительные или опорные элементы 34, 36, 38 для поддержки топливной трубки 18 в газовой трубке 12 и для обеспечения разнесенного положения между ними, не прерывая потока газа через газовую трубку 12. Предусмотрен сварной шов или уплотнитель 40 для уплотнения периферии отверстия 42 в газовой трубке 12, через которое введена топливная трубка 18.

На фигуре 1B также более ясно показано расположение топливной трубки 18 во внутреннем пространстве 16 газовой трубки 12. Газовая трубка 12 и топливная трубка 18, по существу, параллельны друг другу от точки, в которой газовая трубка 12 переходит от колена 24 к линейной схеме расположения. Однако, как можно видеть, расположение топливной трубки 18 в газовой трубке 12 не является концентрическим, т.е. газовая трубка 12 и топливная трубка 18 не имеют общей продольной оси. Точнее говоря, продольная ось 44 газовой трубки 12 смещена относительно продольной оси 46 топливной трубки 18, как будет дополнительно рассмотрено ниже, для создания пламени горелки и области пятна пламени применительно к конкретной печи и конкретному продукту, подвергаемому плавке в печи. Горелка может регулироваться для изменения пятна пламени. Это можно осуществить благодаря тому, что газовая трубка и топливная трубка в силу конструкции и расположения их компонентов выполнены с возможностью совершать поворот вокруг своих соответствующих продольных осей 44, 46.

Горелка 10 на фигурах 1A и 1B может быть также выполнена в виде цельного блока, что позволяет совершать поворот объединенного блока газовой трубки и топливной трубки в блоке горелки для избирательного регулирования расположения области пятна пламени, испускаемого горелкой 10 в печь.

Другие примеры вариантов осуществления горелки, выполненной согласно изобретению, проиллюстрированы соответственно на фигурах 2A, 2B, 3A, 3B, 6A, 6B, 7A, 7B и 8A, 8B. Элементы, показанные на этих чертежах, соответствующие элементам, описанным выше в отношении фигур 1A, 1B, обозначены соответствующими ссылочными позициями, увеличенными на 100, 200, 300, 400 и т.д. соответственно.

На фигурах 2A и 2B схематично показан другой вариант осуществления горелки 110, представленной на фигурах 1A, 1B. На фигурах 2A и 2B топливная трубка 118 расположена в газовой трубке 112 под углом, т.е. не параллельно, так что пламя, испускаемое горелкой в печь, также создает некруговое пятно на расплаве в печи. Горелка 110 может иметь газовую трубку 112 и топливную трубку 118, выполненные в виде цельного блока, благодаря чему может иметь место поворот блока, представленный стрелкой 60, чтобы расположить пятно пламени в выбранных местоположениях на расплаве в печи. Поворот блока горелки может выполняться на 360°. На фигуре 2A показан, например, поток газообразного окислителя и поток газообразного топлива в печь.

Топливная трубка 218 может также иметь достаточный наклон в газовой трубке 212, чтобы дистальный конец 232 топливной трубки соприкасался с дистальным концом 228 газовой трубки 212. Такая схема расположения показана на фигурах 3A и 3B.

На фигуре 4 показано множество пятен 62 пламени, создаваемых в вариантах осуществления горелки 10 (110, 210 и т.д.), представленных на этих чертежах. Каждое некруговое пятно 62 или «обжигаемая» область представляет пятно от соответствующей горелки.

На фигурах 5A и 5B показана горелка 310, в которой топливная трубка 318 расположена во внутреннем пространстве 316 газовой трубки 312.

На фигурах 6A и 6B горелка 410 схожа со схемой горелки 110, показанной на фигурах 2A и 2B. В частности, топливная трубка 418 помещена в газовую трубку 412 под углом 48, так что прямые или линейные участки газовой трубки 412 и топливной трубки 418 не параллельны и не концентричны. Смещение топливной трубки 418 относительно газовой трубки 412 показано на фигуре 6B.

На фигурах 7A и 7B показано множество топливных трубок 518, расположенных в газовой трубке 512. Множество топливных трубок 518 может располагаться в виде отдельных «дискретных» трубок или по альтернативному варианту выполненных или расположенных в виде гнездообразного множества или цельного блока топливных трубок, как показано на фигуре 7B. Топливные трубки 518 на фигуре 7B расположены параллельно друг другу и линейному участку газовой трубки 512, в которой топливные трубки 518 размещены. Как и в других вариантах осуществления изобретения, множество топливных трубок 518 и газовая трубка 512 могут быть выполнены в виде интегрированного блока для установки в блоке горелки и последующего поворота в блоке горелки с целью регулировки области 562 пятна пламени на расплаве в печи. Смещение топливных трубок 518 относительно газовой трубки 512 показано на фигуре 7B. Группа топливных трубок 518 может иметь общий резьбовой участок 531 для разъемного соединения топливных трубок 518 с источником топлива.

На фигурах 8A и 8B показана топливная трубка 631, размещенная в концентрически расположенных газовых трубках. А именно первичная наружная газовая трубка 612 имеет внутреннее пространство, по форме и размеру приспособленное для приема вторичной внутренней газовой трубки 50. Внутренняя газовая трубка 50 имеет внутреннее пространство 52, по форме и размеру приспособленное для приема топливной трубки 618. Внутренняя газовая трубка 50 имеет входное отверстие 54, выставленное по входному отверстию 642 наружной газовой трубки 612, так чтобы топливную трубку 618 можно было ввести во внутреннюю газовую трубку 50. На фигурах 8A и 8B внутренняя газовая трубка 50 и топливная трубка 618 имеют общую продольную ось 646 вдоль заднего участка каждой, а потому являются концентрическими. Ориентационное расположение топливной трубки 618 и газовых трубок 612, 50 также показано на фигуре 8B. Как и в других вариантах осуществления настоящего изобретения, горелка 610 на фигуре 8A может быть выполнена в виде цельного блока для установки в блоке горелки печи. Смещение топливной трубки 618 относительно газовых трубок 612, 50 показано на фигуре 8B.

На фигуре 9 показан участок свода 56 печи 57, на котором установлен блок 58 горелки. Горелка 10, представленная на фигуре 1A, расположена в блоке 58 горелки. Следует понимать, что горелка (110, 210, 310, 410, 510, 610) по другим вариантам осуществления, раскрытым в настоящем описании, может быть также установлена в блоке 58 горелки. Горелки 10 и др. выполнены с возможностью перемещения в направлении стрелок 66, 68. Что касается стрелки 66, горелку 10 можно переместить в выбранное положение в зависимости от уровня сгорания, которое требуется осуществить в блоке 58 горелки. Дистальные концы топливной трубки или топливных трубок 18, а также газовой трубки или газовых трубок 12, как показано, заканчиваются в пределах блока 58 горелки, иначе тепло атмосферы печи расплавило бы трубки, если бы те выступали из блока 58 горелки. Позиционирование горелки 10 в блоке 58 горелки оказывает влияние на сгорание в блоке 58 горелки, что, в свою очередь, воздействует на импульс и выброс пламени, обеспечиваемые горелкой. Чем больше импульс, тем меньше площадь пятна 62, создаваемого пламенем, чем меньше импульс, тем больше площадь пятна 62, создаваемого пламенем. В области 70 наблюдается пониженная концентрация окислителя, поскольку он расходуется при сжигании газообразного топлива, при этом газообразное топливо «стремится найти» область 72, в которой имеется более высокая концентрация окислителя, используемого для горения.

Как показано на фигуре 9, из горелки подается обогащенное пламя на дистальном конце горелки там, где топливная трубка расположена максимально близко к боковой стенке газовой трубки. Окисленное пламя, обедненное горючим, подается из дистального конца горелки там, где топливная трубка расположена дальше от боковой стенки газовой трубки. Последнее обеспечивает увеличенную или более расширенную кислородную зону для сгорания, тем самым создавая относительно удлиненную форму, в отличие от круглой формы, для области 62 горения или пятна пламени, воздействующего на расплав в печи. Это можно также видеть на фигуре 4.

Некруговые пятна, показанные на фигуре 4, могут также быть созданы любым из вариантов осуществления горелок, представленных на чертежах, или их сочетанием.

Горелки по изобретению могут использоваться для плавки стекла, рафинирования и распределения стекломассы. Выходное отверстие топливных трубок не является концентрическим относительно кислородных трубок, а имеет отступ или смещение. Данное смещение и/или поворот горелок позволяет изменять направление пламени, также как и результирующее пятно пламени. Степень или величина отступа или смещения будет увеличивать величину направленности пламени, которую можно достичь. Смещение может быть дополнительно усилено угловым расположением топливного канала относительно кислородного канала. Например, в данном случае газовые и топливные трубки имеют круговое сечение, однако в конструкции горелки могут быть предусмотрены газовые и топливные трубки, имеющие другие формы сечения, в том числе, но не только, эллиптическую, квадратную, треугольную, гексагональную и т.д. Форма сечения топливной трубки может быть иной, чем у газовой трубки. Могут также применяться многоствольные или ступенчатые трубки.

Стрелки 66, 68 относятся ко всем вариантам осуществления горелок 10 и др. по изобретению, имеющим возможность совершать поворот в блоке 58. Такой поворот может осуществляться индивидуальными компонентами газовых трубок и топливных трубок либо цельными блоками, образованными газовой трубкой или газовыми трубками, а также топливной трубкой или топливными трубками.

В процессе сгорания топливо реагирует с окислителем. Путем смещения трубок 12, 18 создается богатое топливом пламя в точке, где трубки располагаются наиболее близко друг к другу, а также бедная топливом область в точке, где трубки находятся на наибольшем удалении. Богатый топливом участок пламени реагирует с окислителем на стороне, бедной топливом. Такая технология позволит также уменьшить образование оксидов азота (NO_x) и увеличить теплоперенос. Данная технология снижает уровень предварительного сгорания в блоке 58 горелки и уменьшает импульс пламени, поступающего из блока горелки. Поскольку пламя турбулентно, уменьшение импульса пламени снизит скорость на поверхности шихты и уменьшит улетучивание компонентов шихты, в том числе, но не только, бора и свинца.

Уменьшение импульса пламени в отношении печи увеличивает продолжительность пребывания углерода в топливе, а также повышает световую эффективность и теплоперенос посредством излучения через нагар. Основное преимущество изобретения заключается в том, что смещение соответственно газовых и топливных трубок 12, 18, а значит потоков газа и топлива, замедляет смешивание газообразного топлива и газообразного окислителя до соударения пламени с поверхностью 64 исходной шихты. Избыточный кислород из обедненного участка пламени продолжает движение в главном своем направлении в стороне от остающихся компонентов топлива. Результирующее пятно 62 пламени или область горения являются некруговыми, как показано на фигурах 4 и 9. Некруговая область горения пламени позволяет направить в зону плавления большее количество энергии.

Уменьшение импульса пламени в отношении форкамеры или распределителя для печи позволяет пламени не соударяться с поверхностью расплава, а скорее «плавно изогнуться» или изменить направление, чтобы стать, по существу, параллельным поверхности расплава.

На фигурах 10-16 раскрыты другие варианты осуществления внецентровой кислородно-топливной горелки для печи или форкамеры печи.

На фигуре 10 показана горелка под общей позицией 700 для использования в печи (не показана) или форкамере (не показана) печи. Горелка 700 включает в себя трубку 702 подачи окислителя и трубку 704 подачи топлива (называемую также топливной трубкой 704). Трубка 702 подачи окислителя в данном варианте осуществления имеет «T-образную форму», при этом конец 706 трубки 702 подачи окислителя на фигуре 10 имеет резьбу для разъемного соединения трубки 702 с удаленным источником окислителя (не показан). Используемый окислитель может быть схож с тем, что используется в вариантах осуществления на фигурах 1-9. В данном варианте осуществления трубка 702 подачи окислителя разветвляется в точке 708 для создания приемного участка 710, в который вводится трубка 704 подачи топлива вдоль внутренней части 712 трубки 702 подачи окислителя. Конец 714 топливной трубки 704 также имеет резьбу для разъемного соединения с удаленным источником топлива (не показан). Используемое топливо может быть схожим с тем, что используется в вариантах осуществления на фигурах 1-9. Участок топливной трубки 704 искривлен или имеет угол наклона выше по потоку от фланцевого узла (будет рассмотрен ниже) до введения во внутреннюю часть 712 трубки 702 подачи окислителя и прохождения через нее, как показано на фигуре 10.

Центральная продольная ось 716 трубки 702 подачи окислителя и центральная продольная ось 718 топливной трубки 704, будучи параллельными, смещены относительно друг друга. А именно, как, например, показано на фигуре 10, топливная трубка 704 расположена в трубке 702 подачи окислителя так, что их соответствующие продольные оси смещены относительно друг друга, располагаясь не по центру. Разделители 720 соединены, например, с помощью сварки, с наружной поверхностью трубки 704 подачи топлива, выступая во внутреннее пространство 712 трубки 702 подачи окислителя, для создания опоры для топливной трубки 704 и ее выравнивания по линии с целью расположения со смещением в трубке подачи окислителя. Соответственно продольная ось 716 трубки 702 подачи окислителя проходит через центр как подвижного фланца 722, так и неподвижного фланца 730. Продольная ось 718 топливной трубки 704 смещена или является внецентровой относительно продольной оси 716 благодаря разделителям 720.

На фигурах 11A-11C также показан фланцевый узел для использования с трубкой 702 подачи окислителя и топливной трубкой 704. В отношении топливной трубки 704 фланцевый узел включает в себя подвижный фланец 722 топливной части, крепящийся к наружной части топливной трубки. Фланец 722 имеет множество сквозных отверстий 726, в которых могут располагаться механические крепления 728, например гаечно-болтовые детали, для закрепления с возможностью разъема фланца 722, как будет рассмотрено ниже. Поворот топливной трубки 704 вокруг продольной оси 716 трубки 702 подачи окислителя приводит к повороту подвижного фланца 722 топливной части одновременно с поворотом топливной трубки. Поскольку топливная трубка 704 смещена или является внецентровой, т.е. расположена не по центру подвижного фланца 722 топливной части, когда топливный фланец разблокирован и совершает поворот, фланец 722 и топливная трубка 704 совершают поворот вокруг продольной оси 716 трубки 702 подачи окислителя, сама же продольная ось 716 расположена по центру как подвижного фланца 722 топливной части, так и фланца 730 окислительной части. Это дополнительно показано на фигурах 11A-11C и 12A-12C.

Как показано на фигурах 13-14, трубка 702 подачи окислителя оборудована неподвижным фланцем 730 окислительной части, представляющим собой часть фланцевого узла, установленным на трубке подачи окислителя. Неподвижный фланец 730 имеет множество сквозных отверстий 732 по числу соответствующих множеству отверстий 726 подвижного фланца 722 топливной части. Отверстия 732 неподвижного фланца 730 также выполнены с возможностью приема механических креплений 728. Механические крепления 728 выполняют функцию крепежного узла для закрепления с возможностью разъема фланцев 722, 730 друг к другу.

Участок горелки 700 установлен в блоке 734 горелки, как показано на фигуре 10. Блок 734 горелки включает в себя корпус 736 блока горелки и имеет пространство 738, в котором может располагаться трубка 702 подачи окислителя, как показано на фигуре 10. Корпус 736 для блока 734 горелки включает в себя, по меньшей мере, одно механическое крепление 746, такое как установочный винт, для крепления корпуса 736 к блоку 734 горелки. На трубке 702 подачи окислителя закреплено ограничительное кольцо 740 с механическим креплением 742, таким как винт, что не позволяет трубке подачи окислителя проскальзывать ниже по потоку из своего положения в блоке 734 горелки.

Блок 734 горелки как таковой установлен в муфте 744, сама же муфта расположена в своде (не показан) печи или форкамере печи. Вокруг наружной поверхности 750 трубки 702 подачи окислителя между корпусом 736 блока горелки и упомянутой поверхностью 750 расположена втулка 748 или переходное кольцо. Втулка 748 также оборудована механическим креплением 752 для закрепления с возможностью разъема горелки 700 на своем месте относительно корпуса 736 блока горелки. На корпусе 736 блока горелки предусмотрено механическое крепление 754 для закрепления с возможностью разъема корпуса блока горелки на втулке 748.

В то время как муфта 744 и блок 734 горелки непосредственно подвергаются воздействию атмосферы горения печи, соответствующие концы трубки 702 подачи окислителя и топливной трубки 704 утоплены в блоке 734 горелки, так чтобы непосредственно не соприкасаться с атмосферой печи.

Механические крепления 728, 742, 752, 754 и 746 могут входить в зацепление с возможностью расцепления, чтобы позволить горелке 700 полностью совершать поворот в блоке 734 горелки и муфте 744.

Неподвижный фланец 730 окислительной части закреплен, например, с помощью сварки на горелке 700. Топливная трубка 704 может совершать поворот относительно трубки 702 подачи окислителя, в то время как трубка подачи окислителя может совершать поворот относительно блока 734 горелки, как будет показано ниже.

На фигурах 11A-11C и 12A-12C показано ориентационное положение топливной трубки 704 относительно трубки 702 подачи окислителя, предусмотренное подвижным фланцем 722 топливной части и неподвижным фланцем 730 окислительной части. Механические крепления 728 могут быть разблокированы, тем самым позволяя топливной трубке 704 совершать поворот вокруг продольной оси 716 трубки 702 подачи окислителя вместе с перемещением фланца 722 топливной части, совершаемым одновременно с топливной трубкой, описывая окружностью центральную продольную ось 716 трубки 702 подачи окислителя, как показано на фигурах 12A-12C. Когда топливная трубка 704 совершила поворот в требуемое положение, например показанное на фигурах 11B и 11C, соответствующие отверстия 726, 732 каждого из фланцев 722, 730 выставляются относительно друг друга, после чего механические крепления 728 вводятся в зацепление или приводятся в действие для закрепления фланца 722 топливной трубки 704 относительно фланца 730 трубки 702 подачи окислителя. Диапазон разрешенного поворота топливной трубки 704, а также различные положения, которые упомянутая трубка может занимать относительно трубки 702 подачи окислителя, ограничиваются лишь количеством соответствующих отверстий 726, 732, созданных во фланцах 722, 730. Иными словами, чем больше отверстий образовано в подвижном и неподвижном фланцах 722, 730, которые могут быть выставлены относительно друг друга, тем больше диапазон положений, которые топливная трубка 704 может занимать относительно трубки 702 подачи окислителя. Разделители 720 соединены с наружной поверхностью 724 топливной трубки 704 или могут продолжаться из нее, при этом соответственно на фигурах 12A-12C показано, каким образом они удерживают топливную трубку в смещенном или внецентровом положении относительно трубки 702 подачи окислителя.

На фигурах 13-15 показана схема уплотнения между подвижным фланцем 722 топливной части и неподвижным фланцем 730 окислительной части, включающая в себя уплотнитель 756, например кольцевой уплотнитель, установленный в выемке 758, образованной в неподвижном фланце 730 окислительной части, для взаимодействия с соответствующим участком подвижного фланца 722 топливной части. Выемка 758 является «посадочным местом» уплотнителя 756 для удерживания его в контакте с подвижным фланцем 722 топливной части. Уплотнитель 756 эффективно предотвращает любые утечки, которые могли бы иметь место с учетом разъемного зацепления фланцев 722, 730 относительно друг друга.

На фигуре 16 показан другой вариант осуществления горелки под общей позицией 800. Единственное отличие между вариантом осуществления на фигуре 16 и вариантом осуществления на фигуре 10 заключается в том, что трубка 804 подачи топлива имеет прямолинейную форму выше по потоку от фланцевого узла, в отличие от искривленного или расположенного под углом участка в варианте осуществления, показанном на фигуре 10, до захода в трубку 802 подачи окислителя. Все остальные признаки и функции схожи с теми, что описаны в варианте осуществления на фигуре 10.

Еще один вариант осуществления горелки, имеющей признаки, аналогичные тем, что представлены на фигурах 10 и 16, включает в себя трубки 704, 804 подачи топлива, расположенные под углом, также как в варианте осуществления на фигурах 2A-2B и 3A-3B. Иными словами, трубки 704, 804 подачи топлива не параллельны и не концентричны трубке 802, 804 подачи окислителя. Все остальные его признаки и функции схожи с теми, что рассмотрены выше в вариантах осуществления на фигурах 10 и 16.

Газообразное топливо и газообразный окислитель, используемые в вариантах осуществления на фигурах 10-16, аналогичны тем, что использованы в вариантах осуществления на фигурах 1-9.

Во всех вариантах осуществления, рассмотренных выше на фигурах 1-16, концы трубок подачи топлива и окислителя могут не иметь резьбы для соединения с источниками топлива и окислителя. Например, такие концы могут иметь фланцы, зажимы или сварные швы для соединения трубок с подобными источниками топлива и окислителя.

Следует понимать, что представленные в настоящем описании варианты осуществления являются лишь примерами, при этом специалист в данной области техники сможет предложить многочисленные изменения и модификации без отхода от сущности и объема изобретения. Предполагается, что все подобные изменения и модификации включены в объем формулы изобретения по настоящему описанию. Следует понимать, что вышеописанные варианты осуществления не являются лишь альтернативными, но могут также объединяться.

1. Горелка для использования в камере горения печи или форкамере, содержащая элемент подачи газа для подачи газообразного окислителя, элемент подачи топлива для подачи топлива, имеющий участок, расположенный во внутреннем пространстве элемента подачи газа и смещенный от продольной оси элемента подачи газа, а также фланцевый узел, механически связанный с элементами подачи газа и топлива, при этом фланцевый узел содержит:
газовый фланцевый участок, соединенный с элементом подачи газа и содержащий первое множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного газового фланцевого участка,
топливный фланцевый участок, соединенный с элементом подачи топлива и содержащий второе множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного топливного фланцевого участка,
при этом газовый и топливный фланцевые участки выполнены подвижными относительно друг друга для выравнивания первого и второго множеств отверстий для выставления относительно друг друга для закрепления с возможностью разъема газового и топливного фланцевых участков для соответствующих элементов подачи газа и топлива друг к другу для создания пятна пламени в выбранном местоположении в камере горения.

2. Горелка по п.1, в которой участок элемента подачи газа и участок элемента подачи топлива параллельны друг другу.

3. Горелка по п.1, в которой только элемент подачи топлива может совершать поворот во фланцевом узле.

4. Горелка по п.1, в которой элемент подачи газа представляет собой газовую трубку.

5. Горелка по п.1, в которой элемент подачи топлива представляет собой топливную трубку.

6. Горелка по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один опорный элемент, расположенный в элементе подачи газа для поддержания элемента подачи топлива разнесенным от элемента подачи газа и смещенным от продольной оси элемента подачи газа во время поворотного перемещения для закрепления с возможностью разъема элементов подачи газа и топлива.

7. Горелка по п.1, в которой первое множество отверстий в газовом фланцевом участке и второе множество отверстий в топливном фланцевом участке выполнены с возможностью выставления относительно друг друга после поворотного перемещения газового и топливного фланцевых участков в выбранное положение относительно друг друга; и дополнительно содержащая крепежный узел для закрепления с возможностью разъема газового и топливного фланцевых участков друг с другом в выбранном положении.

8. Горелка по п.7, в которой топливный фланцевый участок зафиксирован на элементе подачи топлива для поворота вместе с ним.

9. Горелка по п.8, в которой элемент подачи топлива является поворачиваемым для очерчивания траектории вокруг центральной продольной оси элемента подачи газа.

10. Горелка по п.7, дополнительно содержащая уплотнитель, установленный на один из, по меньшей мере, газового фланцевого участка или топливного фланцевого участка для обеспечения уплотненного зацепления газового и топливного фланцевых участков.

11. Горелка по п.7, дополнительно содержащая кольцо, установленное на наружной поверхности элемента подачи газа, при этом кольцо имеет соответствующее механическое крепление для закрепления с возможностью разъема кольца на наружной поверхности элемента подачи газа с целью предотвращения перемещения элемента подачи газа в печь или форкамеру.

12. Горелка по п.1, в которой газообразный окислитель выбирается из группы, состоящей из кислорода, кислорода и азота, кислорода и других благородных газов, а также их сочетания; при этом топливо выбирается из группы, состоящей из природного газа, пропана, сжиженного нефтяного газа, синтетического газа, а также их сочетания.

13. Горелка по п.7, в которой крепежный узел содержит механические крепления для взаимодействия с газовым и топливным фланцевыми участками.

14. Горелка по п.1, в которой элемент подачи газа выполнен неподвижным, а элемент подачи топлива выполнен подвижным для выборочного выставления первого и второго множества отверстий.