ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F23D14/12 

Изобретение относится к устройствам для сжигания газа в беспламенном режиме и может быть использовано для сушки помещений при строительстве и капитальном ремонте.

Известна газовая горелка инфракрасного излучения ГК-1-38 [1] содержащая насадку, инжекционный смеситель, сопло, рассекатель, штуцер для подвода газа, подставку и автоматику безопасности.

Насадка, имеющая форму призмы, склеена по металлическому каркасу из 50 перфорированных керамических плиток.

Рассекатель направляет газовоздушную смесь к поверхности насадки.

Автоматика безопасности контролирует процесс горения.

Газ подают через штуцер и сопло в инжекционный смеситель, где его смешивают с воздухом, поступающим под действием инжекции. Из смесителя смесь направляется рассекателем в ячейки керамических плиток, при выходе из которых сгорает на поверхности насадки, которая нагревается до 1000^оС и излучает инфракрасные лучи. Горелка работает на природном и сжиженном газе и имеет тепловую мощность 23 кВт.

Данная конструкция горелки имеет следующие недостатки:
хрупкость плиток, из которых состоит насадка, и трудоемкость их изготовления;
неравномерность нагрева излучающей поверхности;
неустойчивость и неравномерность процесса горения;
повышенное содержание окиси углерода в продуктах сгорания.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является горелка ГИИС-20 [2] содержащая конусную металлосетчатую насадку из нержавеющей стали, инжекционный смеситель с периферийной подачей газа, кольцевой газовый коллектор, стабилизатор пламени, экран, служащий для направления газовоздушной смеси к поверхности насадки и защиты горелки от перегрева, сопла и автоматика безопасности, отключающая подачу газа при нарушении нормального процесса горения.

Газ подается в кольцевой газовый коллектор, а затем через три сопла в центральный газовоздушный канал, куда инжекцией поступает также воздух. Образовавшаяся в инжекционном смесителе газовоздушная смесь проходит через ячейки насадки и сгорает на ее поверхности. Выделившееся при этом тепло нагревает насадку до 900^оС и превращает ее в мощный источник излучения. Горелка работает на природном и сжиженном газе и имеет тепловую мощность 23,2 кВт.

Конструкция горелки-прототипа имеет следующие недостатки:
деформацию металлической насадки при разогреве и снижение ее надежности;
неравномерность нагрева излучающей поверхности, поскольку ее внутренняя поверхность нагревается почти до такой же температуры, что и наружная, что в свою очередь приводит к перегреву горелки, а значит и к нарушению устойчивого процесса горения.

Для предотвращения перегрева и повышения устойчивости горения при более высокой температуре смесителя в конструкцию горелки были введены экран и стабилизатор пламени, но и они не улучшили устойчивость процесса горения. Неустойчивость и неравномерность процесса горения обусловлены тем, что в верхней части этой горелки сгорает значительно большее количество смеси, чем в нижней, так как для газовых горелок с вертикальным расположением излучателя характерна значительная неравномерность распределения смеси по поверхности насадки из-за действия естественной тяги. Кроме того, повышено содержание окиси углерода в продуктах сгорания как следствие неравномерности и неустойчивости процесса горения.

Целью изобретения является повышение равномерности и стабильности горения при одновременном повышении надежности работы горелки.

Это достигается тем, что в газовой горелке инфракрасного излучения, содержащей металлосетчатый излучатель, наружную сетку, смесители, коллекторы, сопла, излучатель выполнен цилиндрической формы из сшитых между собой проволокой металлических сеток с излучающими боковой поверхностью и верхним основанием, а горелка дополнительно снабжена смесераспределителем цилиндрической формы с теплоизоляцией как внутри перфорированной боковой поверхности, так и верхнего основания, и плотно установленной с внутренней стороны многослойной сетки, а также стойками, кольцами, установленными на стойках и сопрягающимися по внутреннему диаметру со смесераспределителем, и ограничителями перемещения колец, выполненными в виде втулок и установленными на стойках между кольцами, и образующими совместно со стойками и кольцами каркас, к которому прикреплены с возможностью перемещения относительно направляющих горелки излучатель и наружная сетка, выполненная цилиндрической формы и с верхним основанием, а совместно с поверхностями смесераспределителя и излучателя-секции равномерного распределения газовоз- душной смеси по поверхности излучателя.

На чертеже показана газовая горелка инфракрасного излучения, разрез.

Предлагаемая конструкция газовой горелки инфракрасного излучения содержит излучатель цилиндрической формы из сшитых между собой проволокой металлических сеток с излучающими боковой поверхностью 1 и верхним основанием 2, наружную сетку 3, выполненную цилиндрической формы и с верхним основанием, основание горелки 4, смесители газовоздушной смеси 5, сопла 6, коллектор газовый 7, фильтр газовый 8, коллектор воздушный 9, фильтр воздушный 10, смесераспределитель 11 цилиндрической формы с теплоизоляцией как внутри перфорированной боковой поверхности, так и верхнего основания, плотно установленную с внутренней стороны смесераспределителя многослойную сетку 12, стойки 13, кольца 14, установленные на стойках и сопрягающиеся по внутреннему диаметру со смесераспределителем, ограничители 15 перемещения колец 14, выполненные в виде втулок, установленные на стойках между кольцами и образующие совместно с кольцами 14, стойками 13 каркас, к которому прикреплены с возможностью перемещения относительно направляющих основания горелки 4 излучатель и наружная сетка 3, электромагнитный клапан 16, термопару 17, а стойки 13, кольца 14, втулки 15 совместно с поверхностями смесераспределителя 11 и излучателя 1 образуют секции равномерного распределения газовоздушной смеси по поверхности излучателя, 18-верхнее основание наружной сетки, 19 верхнее основание смесераспределителя, 20 теплоизоляция.

Излучатель и наружная сетка, выполненные в виде цилиндра с верхним основанием, позволяют поддерживать более высокую температуру горения, в результате чего происходит догорание продуктов сгорания над поверхностью верхнего основания излучателя.

Теплоизоляция в смесераспределителе устраняет проскок пламени внутрь горелки за счет того, что уменьшается температура смеси внутри горелки.

Внутренняя многослойная сетка, плотно прилегающая к поверхности смесераспределителя, также уменьшает вероятность проскока пламени внутрь горелки через перфорированные отверстия.

Перфорированные отверстия в боковой поверхности смесераспределителя имеют различные диаметры и количество, полученные экспериментальным путем, и соответствуют определенной секции равномерного распределения смеси по поверхности излучателя. Кроме того, образованные секции позволяют также уменьшить величину теплового потока внутрь излучателя.

Компенсация температурных деформаций излучателя и наружной сетки обеспечивается зазором, который образуется в результате их крепления к основанию с помощью каркаса, образованного стойками, кольцами и втулками. Таким образом, каркас с одной стороны препятствует деформации боковых стенок излучателя при его нагреве и охлаждении, а с другой стороны позволяет боковым стенкам излучателя и наружной сетки перемещаться относительно направляющих основания горелки при тепловом расширении и сжатии деталей.

Предлагаемая конструкция горелки работает следующим образом.

Газ из магистрали или баллона поступает через электромагнитный клапан 16 и газовый фильтр 6 в газовый коллектор 7, где газ равномерно распределяется по четырем соплам 6, расположенным соосно смесителям. Благодаря инжекции воздух через воздушный фильтр 10 поступает в четыре смесителя, где перемешивается с газом. Образовавшаяся смесь равномерно распределяется по поверхности излучателя смесераспределителем 11. После розжига горелки поверхность излучателя нагревается через 1-2 мин и становится источником теплового излучения. Образовавшиеся продукты сгорания поднимаются по поверхности излучателя, собираются над его верхним основанием и догорают при участии вторичного воздуха благодаря действию естественной конвекции и высокой температуры. Сетка 3 раскаляется и увеличивает температуру в зоне горения, что повышает скорость горения и обеспечивает наиболее полное сгорание смеси. В результате повышается температура насадки, а мощность ее излучения увеличивается.

Наружная сетка 3, кроме того, предохраняет насадку от повреждений.

Предлагаемая конструкция газовой горелки инфракрасного излучения позволяет повысить равномерность и стабильность горения при одновременном повышении устойчивости и надежности работы горелки.

Кроме того, при такой конструкции горелки устранено повышенное содержание окиси углерода в продуктах сгорания благодаря их дожиганию над верхним основанием излучателя, а также повышена ветроустойчивость горелки и устойчивость самого процесса сгорания, что обусловлено конструкцией смесераспределителя.

Использование: в энергетике, в частности для сжигания газа. Сущность изобретения: горелка дополнительно снабжена цилиндрическим перфорированным смесераспределителем 11 с перфорированным верхним основанием 19, при этом внутренние боковые поверхности и верхнее основание 19 смесераспределителя 11 снабжены теплоизоляцией 20 и плотно прилегающей многослойной сеткой 12, наружная сетка 3 имеет верхнее основание 18. Горелка также снабжена стойками 13, кольцами 14, установленными на стойках 13 и сопряженными своими внутренними поверхностями со смесераспределителем 11, ограничителями 15 перемещения колец 14, выполненными в виде втулок и установленными коаксиально на стойках 13 между кольцами 14 и образующими совместно со стойками 13 и кольцами 14 каркас, к которому прикреплены с возможностью вертикального перемещения излучатель и наружная сетка 3. 1 ил.

ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащая цилиндрический металлосетчатый излучатель с боковыми излучающими поверхностями, наружную цилиндрическую сетку, смесители, газовый и воздушный коллекторы, сопла, отличающаяся тем, что излучатель имеет верхнее излучающее основание, а горелка дополнительно снабжена цилиндрическим перфорированным смесераспределителем с перфорированным верхним основанием, при этом внутренние боковые поверхности и верхнее основание смесераспределителя снабжены теплоизоляцией и плотно прилегающей многослойной сеткой, наружная сетка имеет верхнее основание, горелка также снабжена стойками, кольцами, установленными на стойках и сопряженными своими внутренними поверхностями со смесераспределителем, ограничителями перемещения колец, выполненными в виде втулок и установленными коаксиально на стойках между кольцами и образующими совместно со стойками и кольцами каркас, к которому прекреплены с возможностью вертикального перемещения излучатель и наружная сетка, а совместно со стойками, кольцами, поверхностями смесераспределителя и излучателя секции равномерного распределения газовоздушной смеси по поверхности излучателя.