ГОРЕЛКА Российский патент 1994 года по МПК F23D17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов и других топливосжигающих установках с регулируемым топочным процессом.

Известна горелка, содержащая в корпусе топливоподающую трубу и поворотную вокруг своей оси обечайку с окном [1] .

Недостатком данной горелки является низкий диапазон регулирования параметров факела.

Наиболее близкой по конструктивному выполнению к предлагаемой является выбранная в качестве прототипа горелка, содержащая центральную топливоподающую трубу и установленные коаксиально с ней первую и вторую обечайки, образующие соответственно первый и второй воздухоподающие каналы, вторая обечайка выполнена с вырезом на краю и с возможностью поворота вокруг собственной оси, причем вырез выполнен с одной стороны плоскости, проходящей через указанную ось [2] .

Путем поворота второй обечайки вокруг ее оси удается изменять положение факела в топочном пространстве, направляя факел в ту или иную сторону от оси горелки.

Поворотом факела вверх можно, например, увеличивать тепловосприятие пароперегревателя, в результате чего увеличивается температура перегрева пара, а поворотом факела вниз можно соответственно уменьшить эту температуру. Поворот факела вбок в ту или иную сторону позволяет увеличивать тепловосприятие соответствующей боковой поверхностью нагрева.

Однако, в известной горелке угол отклонения факела от оси горелки остается во всех случаях постоянным (он зависит от формы и размера выреза на второй обечайке, которые в прототипе являются величинами постоянными). В связи с этим в известной горелке не представляется возможным плавно регулировать температуру перегретого пара.

Цель изобретения - обеспечение возможности плавного регулирования температуры перегретого пара путем изменения угла отклонения факела от продольной оси горелки.

Поставленная цель достигается тем, что в горелке, содержащей центральную топливоподающую трубу и установленные коаксиально с ней первую и вторую обечайки, образующие соответственно первый и второй воздухоподающие каналы, вторая обечайка которой выполнена с вырезом на краю и с возможностью поворота вокруг собственной оси, причем вырез выполнен с одной стороны плоскости, проходящей через указанную ось, коаксиально к первым двум установлена третья обечайка с возможностью продольного перемещения, причем ее внутренний диаметр равен внешнему диаметру второй обечайки.

С целью более плавного регулирования угла отклонения факела от продольной оси, вырез на второй обечайке может быть выполнен сужающимся к краю обечайки, например, в виде равнобедренного треугольника, высота которого параллельна оси горелки и превышает по длине основание треугольника, которое перпендикулярно указанной оси, или таким образом, что боковые образующие выреза профилированы по форме экспоненты.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая горелка отличается наличием третьей обечайки, выполнением этой обечайки с возможностью продольного перемещения, а также тем, что внутренний диаметр третьей обечайки равен внешнему диаметру второй обечайки. Наличие новых существенных признаков приводит к появлению нового свойства - возможности регулирования отклонения факела от продольной оси путем перемещения третьей обечайки вдоль оси горелки.

Это позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой горелки; на фиг. 2 - то же, при выполнении выреза на второй обечайке в форме равнобедренного треугольника; на фиг. 3 - то же, в случае, когда боковые образующие указанного выреза профилированы по форме экспоненты.

Предлагаемая горелка содержит (см. фиг. 1) центральную топливоподающую трубу 1, коаксиально к которой установлены первая 2 и вторая 3 обечайки. На краю 4 обечайки 3 выполнен вырез 5, причем этот вырез целиком расположен с одной стороны плоскости, проходящей через ось 6 горелки. Обечайка 3 выполнена с возможностью поворота вокруг оси 6 горелки (привод, при помощи которого осуществляется этот поворот, не показан).

Первая обечайка 2 и топливоподающая труба 1 образуют первый, а вторая 3 и первая 2 обечайки - второй воздухоподающие каналы.

Коаксиально к обечайкам 2 и 3 установлена третья обечайка 7 с возможностью продольного перемещения (вдоль оси 6). Привод, обеспечивающий это перемещение, не показан. Внутренний диаметр обечайки 7 равен внешнему диаметру обечайки 3, т. е. обечайка 3 установлена в обечайке 7 с минимальным зазором.

Вырез 5 на второй обечайке 3 может быть выполнен сужающимся к краю 4 обечайки 3 (как это показано на фиг. 1), например, в виде равнобедренного треугольника (см. фиг. 2), высота которого параллельна оси 5 горелки и превышает по длине основание треугольника, которое перпендикулярно указанной оси 5.

Боковые образующие выреза 5 могут быть профилированы по форме экспоненты, как это показано на фиг. 3.

Предлагаемая горелка работает следующим образом.

Топливо подается по трубе 1 и смешивается с воздухом, подаваемым по первому воздушному каналу (этот канал образован внешней повеpхностью трубы 1 и внутренней поверхностью обечайки 2). Поскольку труба 1 и первый воздушный канал обладают осевой симметрией относительно оси 6, то и топливовоздушная смесь оказывается симметричной относительно этой оси 6.

Воздушный поток, подаваемый по второму воздушному каналу (образованному внутренней поверхностью обечайки 3 и внешней поверхностью обечайки 2) не обладает осевой симметрией благодаря наличию выреза 5 на краю 4 обечайки 3. Степень этой несимметрии зависит от формы и размеров (площади) выреза 5.

Размер (площадь) выреза 5 регулируется путем перемещения обечайки 7 вдоль оси 6. Так, при совмещении краев обечаек 3 и 7 осевая несимметричность воздушного потока, выходящего из второго воздушного канала равна нулю (т. е. воздушный поток однороден во всех точках, равноудаленных от оси 6). При смещении же обечайки 7 та или иная часть выреза (площадь выреза) включается в работу. При таком смещении обечайки 7, при котором вся площадь выреза 5 включается в работу, несимметричность воздушного потока, выходящего из второго воздушного канала, принимает максимальное значение.

Путем плавного смещения обечайки 7 вдоль оси 6 обеспечивается плавное изменение несимметричности указанного воздушного потока.

Несимметричность этого воздушного потока приводит к тому, что количество воздуха, истекающего из сечения второго воздушного канала со стороны выреза 5, оказывается меньшим, чем количество воздуха, истекающего из остальных точек этого сечения, что в свою очередь приводит к отклонению факела (в сторону, с которой расположен вырез 5).

Путем поворота обечайки 3 вокруг оси 6 можно направлять факел в ту или иную сторону от этой оси 6, а путем смещения обечайки 7 вдоль оси 6 можно изменять величину несимметричности воздушного потока, выходящего из второго воздушного потока, а значит, и угол отклонения факела от оси 6.

Как было указано выше, несимметричность упомянутого воздушного потока зависит от размеров (площади) и формы выреза 5.

Размер (площади) выреза 5 регулируется смещением обечайки 7 вдоль оси 6 (как описано выше), а форму выреза 5 целесообразно выбрать из следующих соображений.

При выполнении выреза 5 прямоугольной формы смещение обечайки 7 на каждую единицу длины вдоль оси 6 приводит к линейному увеличению площади выреза 5, включающего в работу: смещение обечайки 7 на 10% приводит к увеличению указанной площади на 10% , а смещение на 20% - соответственно на 20% и т. д. При этом не удается обеспечить достаточную плавность изменения этой площади.

Согласно предлагаемому изобретению вырез 5 может быть выполнен сужающимся к краю обечайки 3, например, в виде равнобедренного треугольника, основание которого расположено в плоскости, перпендикулярной оси горелки (см. фиг. 2).

Благодаря такой форме выреза 2 смещение края обечайки 7 от края 4 обечайки 3 приводит к нелинейному увеличению площади выреза 5, включаемой в работу; при равномерном смещении обечайки 7 площадь выреза 5 увеличивается сначала медленно, а потом все более и более резко. Это позволяет более плавно изменять угол отклонения факела от оси горелки (особенно в том случае, когда высота треугольника превышает по длине его основание).

Наиболее плавное такое изменение имеет место в случае, когда боковые образующие выреза 5 профилированы по форме экспоненты (см. фиг. 3).

Благодаря известной математической особенности, заключающейся в том, что производная экспоненциальной функции равна самой этой функции, при равномерном смещении обечайки 7 вдоль оси 6 за равные промежутки времени площадь выреза 5 увеличивается каждый раз на величину, пропорциональную площади выреза, уже включенной в работу.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет наиболее плавно изменять угол отклонения факела от оси горелки и тем самым наиболее плавно регулировать температуру перегретого пара.

(56) Авторское свидетельство СССР N 219064, кл. F 23 D 17/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР N 657219, кл. F 23 D 17/00, 1979.

Использование: в теплоэнергетике, например, в паровых котлах с регулируемым топочным процессом. Сущность изобретения: горелка содержит топливоподающую трубу и установленные коаксиально с ней три обечайки, средняя обечайка выполнена с вырезом на краю и с возможностью поворота вокруг своей оси, а наружная обечайка - с возможностью продольного перемещения. Вырез может быть выполнен сужающимся к краю обечайки, например, боковые образующие выреза могут быть профилированы по форме экспоненты. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ГОРЕЛКА, содержащая центральную топливоподающую трубу и установленные коаксиально с ней первую и вторую обечайки, образующие соответственно первый и второй воздухоподающие каналы, причем вторая обечайка выполнена с вырезом на краю и с возможностью поворота вокруг собственной оси, а вырез выполнен с одной стороны плоскости, проходящей через указанную ось, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности плавного регулирования температуры перегретого пара путем изменения угла отклонения факела от продольной оси, коаксиально к первым двум установлена третья обечайка с возможностью продольного перемещения, причем ее внутренний диаметр равен внешнему диаметру второй обечайки. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью более плавного регулирования угла отклонения от продольной оси, вырез на второй обечайке выполнен сужающимся к краю обечайки. 3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что вырез на второй обечайке выполнен в виде равнобедренного треугольника, высота которого параллельна оси горелки и превышает по длине основание треугольника, расположенное перпендикулярно указанной оси. 4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что боковые образующие выреза профилированы по форме экспоненты.