ГОРЕЛКА Российский патент 1994 года по МПК F23D14/00 

Изобретение относится к области сжигания газообразного топлива и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в теплоэнергетике при подогреве дымовых газов перед котлами-утилизаторами или установками денитризации.

Известны горелки, содержащие воздухоподающий короб прямоугольного поперечного сечения с отверстиями в его передней торцевой стенке, расположенный внутри короба газовый коллектор с соплами, размещенными вдоль осей указанных отверстий, а также бурты, установленные на передних торцах больших боковых стенок короба с противоположным наклоном к продольной оси последнего [1] .

Известные горелки недостаточно экономичны в работе из-за неэффективного смешения топлива с окислителем. Они имеют также пониженную эксплуатационную надежность вследствие перегрева металла периферийных участков передней стенки короба, примыкающих к буртам, и самих буртов, которые направлены в этих устройствах во внешнюю сторону от продольной оси короба.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является горелка, содержащая воздухоподающий короб прямоугольного поперечного сечения, внутри которого в плоскости его большой оси симметрии размещен газовый коллектор с группой параллельных продольной оси короба сопл, заключенных с кольцевым зазором в коаксиальные втулки, скрепленные с коллектором и передней торцевой стенкой короба, причем указанный зазор сообщен с полостью короба посредством тангенциальных каналов, выполненных в боковых стенках втулок, а на передних торцах больших боковых стенок короба с противоположным наклоном к продольной оси последнего закреплены бурты [2] .

Данная горелка по сравнению с [1] позволяет улучшить смешение топлива с окислителем за счет закрутки последнего перед выходом в зону горения. Однако интенсивность турбулентности по длине вихревых струй быстро затухает, что затрудняет дожигание смеси, особенно в средах, разбавленных значительным количеством инертного материала. Это снижает эффективность рабочего процесса. Кроме того, отмеченный для [1] недостаток, связанный с перегревом металла отдельных элементов устройства, в данной горелке не устраняется, что снижает эксплуатационную надежность.

Целью изобретения является повышение эффективности рабочего процесса за счет интенсификации дожигания, а также увеличение эксплуатационной надежности.

В горелке, содержащей воздухоподающий короб прямоугольного поперечного сечения, внутри которого в плоскости его большой оси симметрии размещен газовый коллектор с группой параллельных продольной оси короба сопл, заключенных с кольцевым зазором в коаксиальные втулки, скрепленные с коллектором и передней торцевой стенкой короба, причем указанный зазор сообщен с полостью короба посредством тангенциальных каналов, выполненных в боковых стенках втулок, а на передних торцах больших боковых стенок короба с противоположным наклоном к продольной оси последнего закреплены бурты, поставленная цель достигается тем, что бурты направлены навстречу один другому, а в передней стенке короба заподлицо с большими боковыми стенками выполнены щелевые отверстия, параллельные большой оси симметрии короба, которые попарно расположены по разные стороны от сопл в плоскостях, перпендикулярных большой оси симметрии короба и проходящих через оси сопл.

Кроме того, длина щелевого отверстия может быть больше наружного диаметра втулки.

В просмотренных источниках информации признаки, сходные с существенными отличительными признаками заявляемой горелки, не обнаружены, что дает основание сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена горелка, продольный разрез (вариант 1); на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, что и на фиг. 1 (вариант 2); на фиг. 5 - схематически тракт дымовых газов с размещенными в нем горелками.

Горелка содержит воздухоподающий короб 1 прямоугольного поперечного сечения, внутри которого в плоскости его большой оси симметрии размещен газовый коллектор 2 с группой параллельных продольной оси короба 1 сопл 3, заключенных с кольцевым зазором 4 в коаксиальные втулки 5, скрепленные с коллектором 2 и передней торцевой стенкой 6 короба 1. Зазор 4 сообщен с полостью короба 1 посредством тангенциальных каналов 7, выполненных в боковых стенках втулок 5. На передних торцах больших боковых стенок 8 короба 1 с противоположным наклоном к продольной оси короба 1 закреплены бурты 9, направленные навстречу один другому под углом 40-90^о. В передней торцевой стенке 6 короба 1 заподлицо с большими боковыми стенками 8 выполнены щелевые отверстия 10, параллельные большой оси симметрии короба 1. Отверстия 10 попарно расположены по разные стороны от сопл 3 в плоскостях, перпендикулярных большой оси симметрии короба 1 и проходящих через оси сопл 3. Длина щелевого отверстия 10 больше наружного диаметра втулки 5.

Несколько таких горелок размещено в вертикальном тракте 11 дымовых газов перед установкой денитризации (не показана).

Горелка работает следующим образом.

Дымовые газы движутся по тракту 11 в направлении снизу вверх и, омывая короб 1 и бурты 9, образуют за стенкой 6 короба 1 рециркуляционную зону, в которую вдуваются горючий газ и воздух. Часть от всего необходимого для горения воздуха (первичный воздух) из полости короба 1 поступает через каналы 7 в зазоры 4, в которых закручивается и далее смешивается с газом, поступающим через сопла 3. Из втулок 5 в зону горения вытекают закрученные струи первичной (богатой) газовоздушной смеси ( α <1,0). Остальная часть воздуха (вторичный воздух) из полости короба 1 выходит в зону горения через щелевые отверстия 10 плоскими струями, омывая бурты 9 изнутри. На некотором расстоянии от стенки 6 короба 1 центральные струи первичной смеси попадают в область соударения периферийных струй вторичного воздуха. В процессе соударения трех потоков крутка центральных струй разрушается, при этом вторичный воздух активно смешивается с недогоревшим газом. В результате создаются благоприятные условия для интенсивного дожигания топлива в высокотурбулизированном факеле.

Для предотвращения проскока продуктов неполного сгорания за пределы области соударения струй вторичного воздуха целесообразно отверстия 10 выполнять длиной, большей наружного диаметра втулок 5.

Выполнение в настоящей горелке отверстий 10 заподлицо с большими боковыми стенками 8 короба 1 в виде щелей, параллельных большой оси симметрии короба 1, позволяет получить плоские струи, устойчивые к сохранению формы и направления движения на значительной длине, что важно для обеспечения качественного смешения вторичного воздуха с продуктами неполного сгорания. Кроме того, это позволяет охладить периферийные участки стенки 6 короба 1 и бурты 9 от чрезмерного нагрева. Встречная направленность буртов 9 в данной горелке также способствует уменьшению их нагрева под действием лучистого тепла из факела.

По сравнению с горелкой-прототипом предлагаемая горелка позволяет обеспечить:
повышение эффективности рабочего процесса за счет интенсификации дожигания в высокотурбулизированном факеле;
увеличение эксплуатационной надежности за счет более эффективного охлаждения высоконапряженных элементов конструкции.

Использование: в теплоэнергетике и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: внутри воздухоподающего короба 1 прямоугольного поперечного сечения размещен газовый коллектор 2 с группой параллельных продольной оси короба 1 сопл 3, заключенных с кольцевым зазором 4 в коаксиальные втулки 5, сопряженные с коллектором 2 и передней торцевой стенкой 6 короба 1. Зазор 4 сообщен с полостью короба 1 посредством тангенциальных каналов, выполненных в боковых стенках втулок 5. На передних торцах больших боковых стенок 8 короба 1 закреплены направленные один к другому бурты 9. Заподлицо со стенками 8 в стенке 6 выполнены щелевые отверстия 10, параллельные большой оси симметрии короба 1 и попарно расположенные по разные стороны от сопл 3. Часть воздуха (первичный) из плости короба 1 через тангенциальные каналы в стенках втулок 5 попадает в зазоры 4, в которых закручивается и далее смешивается с газом, поступающим через сопла 3. Закрученные струи первичной газовоздушной смеси вытекают в зону горения, где воспламеняются. Остальная часть воздуха (вторичный) из полости короба 1 выходит в зону горения через отверстия 10 плоскими струями. Соударение центральной и периферийных струй приводит к разрушению крутки центральной струи и активному смещению вторичного воздуха с недогоревшим газом. В результате создаются благоприятные условия для интенсивного дожигания топлива. Образующиеся продукты сгорания нагревают дымовые газы, движущиеся вверх и омывающие короб 1. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГОРЕЛКА, содержащая воздухоподающий короб прямоугольного поперечного сечения, внутри которого в плоскости его большей оси симметрии размещен газовый коллектор с группой сопл, параллельных продольной оси поперечного сечения короба и заключенных с кольцевым зазором в коаксиальные втулки, скрепленные с коллектором и передней торцевой стенкой короба, причем указанный зазор сообщен с полостью короба посредством тангенциальных каналов, выполненных в боковых стенках втулок, а на передних торцах больших боковых стенок короба с противоположным наклоном к продольной оси последнего закреплены бурты, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности рабочего процесса путем интенсификации дожигания, а также увеличения эксплуатационной надежности, бурты направлены навстречу один к другому, а в передней стенке короба с примыканием к большим боковым стенкам дополнительно выполнены щелевые отверстия, параллельные большей оси симметрии короба, попарно расположенные по разные стороны от сопл в плоскостях, перпендикулярных к большей оси симметрии короба и проходящих через оси сопл. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что длина щелевого отверстия больше наружного диаметра втулки.