ГОРЕЛКА Российский патент 1994 года по МПК F23D17/00 

Изобретение относится к области сжигания горючих низкокалорийных газов - побочных продуктов различных производств, например, в химической промышленности, металлургии, энергетике.

Известны горелки, содержащие корпус с тангенциальным воздухоподающим патрубком на входе, разделенный соосной обечайкой, установленной с аксиальным зазором относительно заднего торца патрубка, на центральный и периферийный каналы, последний из которых снабжен газоподающими трубами [1].

В известных горелках необходимый для горения воздух подается через центральный и периферийный каналы закрученными потоками. Это приводит к быстрому смешению всего воздуха с топливом в корневой зоне факела, вызывая повышенную генерацию в процессе сгорания топлива оксидов азота.

Наиболее близком по технической сущности к заявляемой является горелка, содержащая корпус с тангенциальным воздухоподводящим патрубком на входе, разделенный на части длины соосной обечайкой, установленной с аксиальным зазором относительно заднего торца патрубка, на центральный и периферийный каналы, размещенные в центральном канале по окружности с зазорами относительно друг друга газоподающие трубы, имеющие параллельные оси корпуса входные участки, пропущенные через патрубок, и сообщенные с полостью корпуса выходные участки, расположенные за выходным срезом обечайки, причем центры передних торцов труб размещены в одной плоскости, а также прямоугольные пластины [2].

В данной горелке газоподающие трубы, размещенные в центральном канале, выполнены с перпендикулярными образующей обечайки выходными участками, сообщенными с полостью корпуса через срезы труб. Это позволяет перепустить газ в периферийный закрученный поток воздуха и получить первичную топливовоздушную смесь, отделенную за счет закрутки в корневой зоне факела от воздуха, проходящего прямотоком через центральный канал, что способствует уменьшению образования оксидов азота. Однако выполнение труб с выступающими в поток поперечными выходными участками, направленными к периферии корпуса, приводит к усиленному разрушению крутки периферийного потока воздуха, что, во-первых, снижает эффективность прикорневого отделения закрученной периферийной смеси от центрального потока воздуха, а во-вторых, затрудняет смешение продуктов неполного сгорания с центральным потоком воздуха в глубине топочного пространства. В результате снижается качество сжигания из-за недостаточно эффективного подавления оксидов азота и неполного выжига топлива. Кроме того, данная горелка имеет пониженную эксплуатационную надежность вследствие недостаточной жесткости пучка газоподающих труб.

Целью изобретения является повышение качества сжигания и эксплуатационной надежности.

В горелке, содержащей корпус с тангенциальным воздухоподводящим патрубком на входе, разделенный на части длины соосной обечайкой, установленной с аксиальным зазором относительно заднего торца патрубка, на центральный и периферийный каналы, размещенные в центральном канале по окружности с зазорами относительно друг друга газоподающие трубы, имеющие параллельные оси корпуса входные участки, пропущенные через патрубок, и сообщенные с полостью корпуса выходные участки, расположенные за выходным срезом обечайки, причем центры передних торцов труб размещены в одной плоскости, а также прямоугольные пластины, поставленная цель достигается тем, что выходные участки труб расположены соосно их входным участкам и скреплены между собой посредством дополнительно установленного с примыканием к передним торцам труб кольцевого диска, перекрывающего в свету проходные сечения труб, упомянутые пластины расположены на расстоянии от заднего торца патрубка в зазорах между трубами с примыканием торцовыми кромками к диску и боковыми кромками к образующим труб с образованием с боковыми стенками последних сужающихся к периферии корпуса тангенциальных отсеков, направление которых совпадает с направлением закрутки потока в патрубке, при этом в диске по профилю указанных отсеков выполнены вырезы, а выходные участки труб сообщены с полостью корпуса через образованные в их боковых стенках проемы, примыкающие к пластинам и направленные вдоль них к периферии корпуса.

В просмотренных источниках информации признаки, сходные с существенными отличительными признаками заявляемого устройства, не обнаружены, что дает основание сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия",
На фиг.1 изображена горелка, продольный разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Горелка содержит корпус 1 с улиточным воздухоподводящим патрубком 2 на входе, разделенный на части длины соосной обечайкой 3, установленной с аксиальным зазором относительно заднего торца 4 патрубка 2, на центральный и периферийный каналы 5, 6. В центральном канале 5 по окружности с зазорами относительно друг друга и с примыканием к обечайке 3 размещены газоподводящие трубы 7, имеющие параллельные оси корпуса 1 входные участки 8, пропущенные через патрубок 2 и подключенные к коллектору 9 низкокалорийного газа, и выходные участки 10, расположенные за выходным срезом обечайки 3 соосно входным участка 8 и скрепленные между собой установленным с примыканием к передним торцам труб 7 кольцевым диском 11, перекрывающим в свету проходные сечения труб 7. На расстоянии от торца 4 патрубка 2 в зазорах между трубами 7 расположены прямоугольные пластины 12, примыкающие торцовыми кромками к диску 11 и боковыми кромками к образующим труб 7 с образованием с боковыми стенками труб 7 сужающихся к периферии корпуса 1 тангенциальных отсеков 13, направление которых совпадает с направлением закрутки потока в патрубке 2. В диске 11 по профилю отсеков 13 выполнены вырезы. Выходные участки 10 труб 7 сообщены с полостью корпуса 1 через образованные в боковых стенках труб 7 проемы 14, примыкающие к пластинам 12 и диску 11 и направленные вдоль пластин 12 к периферии корпуса 1. На входе обечайки 3 с зазором относительно торца 4 патрубка 2 установлена конфузорная насадка 15. Кроме того, горелка снабжена узлом подачи дополнительного топлива, состоящим из коллектора 16 высококалорийного газа и распределенных по стенке корпуса 1 выпускных трубок 17. Обечайка 3 может быть установлена с возможностью продольного перемещения.

Горелка работает следующим образом.

Воздух, подаваемый на горение, закручивается в патрубке 2 и разделяется на две части. Одна его часть закрученным потоком направляется к выходу через периферийный канал 6. Другая его часть, обтекая трубы 7 и частично теряя при этом крутку, поступает в центральный канал 5. Небольшое количество поступающего в канал 5 воздуха далее движется прямотоком через периферийные отсеки, образованные трубами 7, пластинами 12 и обечайкой 3. Основная же доля поступающего в канал 5 воздуха проходит через центральную зону канала. По мере прохождения воздуха через эту зону потока, частично сохраняющий крутку, окончательно теряет тангенциальную составляющую скорости при попадании в отсеки 13 и выходит из горелки прямоточной струей. По ходу движения воздуха через канал 6 в него вводится через трубки 17 небольшое количество вспомогательного топлива - высококалорийного газа, а в образующуюся смесь на выходе из канала 6 через проемы 14 труб 7 подается тангенциальными потоками основное топливо - низкокалорийный газ. Благодаря центробежному эффекту топливовоздушная смесь по выходе в топку отделяется от центральной струи воздуха. Топливо сгорает в периферийной закрученной части факела с образованием продуктов неполного сгорания. Последние в глубине топочного пространства смешиваются с центральным потоком воздуха и догорают. Таким образом, горелка обеспечивает двухступенчатое сжигание топлива.

Предлагаемая горелка по сравнению с горелкой-прототипом благодаря тангенциальному подводу значительных по импульсу потоков низкокалорийного газа в периферийный закрученный поток воздуха позволяет усилить крутку этого потока и таким образом обеспечить более эффективное отделение топливовоздушной смеси от центральной струи воздуха в корневой зоне факела при одновременном улучшении условий для догорания топлива в глубине топочного пространства, что повышает качество сжигания в целом. За счет высокой жесткости пространственной решетки газоподающих труб, скрепленных диском и пластинами, обеспечивается повышение эксплуатационной надежности горелки.

Использование: для сжигания горючих низкокалорийных газов - побочных продуктов производств химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: корпус 1 с тангенциальным воздухоподводящим патрубком 2 на входе разделен обечайкой 3 на центральный 5 и периферийный 6 каналы. В канале 5 по окружности с зазорами относительно друг друга размещены газоподающие трубы 7, имеющие параллельные оси корпуса 1 входные участки 8, пропущенные через патрубок 2 и подключенные к коллектору 9 низкокаллорийного газа, и выходные участки 10, расположенные за выходным срезом обечайки 3 и скрепленные между собой установленным с примыканием к передним торцам труб 7 кольцевым диском 11, перекрывающим в свету проходные сечения труб 7. На расстоянии от заднего торца 4 патрубка 2 в зазорах между трубами 7 расположены прямоугольные пластины 12, примыкающие торцовыми кромками к диску 11 и боковыми кромками к образующим труб 7 с образованием с боковыми стенками труб сужающихся к периферии конуса 1 тангенциальных отсеков, направление которых совпадает с направлением закрутки воздуха в патрубке 2. В диске 11 по профилю указанных отсеков выполнены вырезы. Выходные участки 10 труб 7 сообщены с полостью корпуса 1 через образованные в трубах проемы 14, примыкающие к пластинам 12 и направленные вдоль них к периферии корпуса 1. Воздух закручивается в патрубке 2 и разделяется на две части. Одна часть закрученным потоком направляется в периферийный канал 6, другая часть, обтекая трубы 7 и частичнро теряя при этом крутку, - в центральный канал 5. По мере прохождения через канал 5 воздушный поток окончательно теряет тангенциальную составляющую скорости при попадании в сужающиеся отсеки и выходит из горелки прямоточной струей. В закрученный периферийный поток воздуха на выходе из канала 6 тангенциально вводится через проемы 14 труб 7 низкокалорийный газ. В этот же поток подают небольшое количество высококалорийного газа. В корневой зоне факела закрученный периферийный поток топливовоздушной смеси отделяется от центральной воздушной струи, вследствие чего уменьшается выход оксидов азота. Перемешивание продуктов неполного сгорания с центральной струей и дожигание их происходит в глубине топочного пространства. 3 ил.

ГОРЕЛКА, содержащая корпус с тангенциальным воздухоподводящим патрубком на входе, разделенный соосной обечайкой, установленной с аксиальным зазором относительно заднего торца патрубка, на центральный и периферийный каналы, размещенные в центральном канале по окружности с зазорами относительно одна другой газоподающие трубы, имеющие параллельные оси корпуса входные участки, пропущенные через патрубок, и сообщенные с полостью корпуса выходные участки, расположенные за выходным срезом обечайки, причем центры передних торцов труб размещена в одной плоскости, а также прямоугольные пластины, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сжигания и эксплуатационной надежности, выходные участки труб расположены соосно с их входными участками и скреплены между собой посредством кольцевого диска, дополнительно установленного с примыканием к передним торцам труб и перекрывающего в свету проходные сечения этих труб, упомянутые пластины расположены на расстоянии от заднего торца патрубка в зазорах между трубами с примыканием торцевыми кромками к диску и боковыми кромками к образующим труб с образованием с боковыми стенками последних сужающихся к периферии корпуса тангенциальных отсеков, направление которых совпадает с направлением закрутки потока в патрубке, при этом в диске по профилю указанных отсеков выполнены вырезы, а выходные участки труб сообщены с полостью корпуса через образованные в их боковых стенках проемы, примыкающие к пластинам и направленные вдоль них к периферии корпуса.