СМЕСИТЕЛЬ ГАЗОВ Российский патент 1996 года по МПК B01F5/04 B01J19/26 

Изобретение относится к энергетической технике, в частности к устройствам для эжектирования, смешивания и подачи газообразного топлива к технологическим агрегатам, и может быть использовано в металлургической промышленности для вдувания в горн доменной печи, например, смесей природного и коксового газов, природного и колошникового, коксового и колошникового, природного и кислорода или дутья с различным содержанием кислорода и т.п.

Известен смеситель, содержащий приемную камеру с центральным соплом, распределенными по окружности периферийными соплами, и смесительную камеру, соосно установленную с центральным соплом, при этом оси периферийных сопел сходятся под острым углом внутри смесительной камеры.

Недостаток известного смесителя при применении его на доменной печи заключается в том, что он не обеспечивает стабильного состава смеси газов при изменении расходов ее компонентов и меняющемся перепаде давления на соплах, что приводит к повышению расхода топлива на выплавку чугуна и низкой устойчивости работы смесителя.

В качестве прототипа взят известный смеситель, содержащий приемную камеру, центральное сопло с распределительными по окружности периферийными соплами и смесительную камеру, соосно установленную с центральным соплом, при этом периферийные сопла имеют оси, сходящиеся под острым углом внутри смесительной камеры, отношение угла между осью смесителя и осью каждого из боковых сопел к углу раскрытия сопла равно 1-2,5.

Недостатком известного смесителя является то, что данная конструкция не обеспечивает заданного регулируемого соотношения и расхода смеси газов при изменяющихся расходах компонентов. При изменяющихся расходах газа не обеспечивается постоянство условий всасывания из-за непостоянства скоростей истечения и создаваемого разрежения, что приводит к повышению расхода топлива на выплавку чугуна и ухудшает работоспособность смесителя вплоть до прекращения всасывания подмешиваемого компонента.

Цель изобретения обеспечение заданного регулируемого соотношения компонентов смеси газов и повышение работоспособности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в смесителе газов, содержащем трубопровод подачи рабочего газа с центральным соплом, приемную камеру с периферийным подводом и смесительную камеру, установленную соосно с центральным соплом, согласно изобретению, выходной конец сопла выполнен из не менее трех конических секторов, установленных с возможностью радиального перемещения относительно оси сопла и снабженных приводом их разведения.

При этом конические секторы соединены между собой, например, эластичной связкой или накладками; вокруг центрального сопла установлены секторные заслонки, снабженные приводом их перемещения; приемная камера соединена с трубопроводом подачи рабочего газа.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретения "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлен смеситель газов, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Смеситель содержит центральное сопло 1, выполненное из трех и более конических секторов 2 с возможностью радиального перемещения в пределах их наклона к продольной оси сопла, соединенных между собой, например, эластичной связкой или накладками и связанных кинематически с приводом (на черт. не показаны), приемную камеру 3 с периферийным подводом, смесительную камеру 4, установленную с центральным соплом. Вокруг центрального сопла установлены секторные заслонки 5, связанные с приводом (на черт. не показано). Приемная камера 3 сообщается с трубопроводом рабочего газа 6 при помощи дополнительного трубопровода 7. К приемной камере подведен трубопровод эжектируемого газа 8. Смеситель заканчивается диффузором смесительной камеры 9.

Смеситель работает следующим образом.

По трубопроводу 6 рабочий газ через центральное сопло 1 подают в смесительную камеру 4. Под эжектируемым действием струи рабочего газа через трубопровод 8 и приемную камеру 3 подсасывается в смесительную камеру 4 эжектируемый газ. В смесительной камере 4 газы смешиваются, после чего смесь газов определенного состава поступает в диффузор 8 смесительной камеры и далее по газопроводу к потребителю, например, к коллектору для подачи на фурмы доменной печи (на черт.не показано). Давление эжектируемого газа в ходе его поступления по трубопроводу может изменяться от 0,06 до 0,12 атм. Для поддержания его содержания в смеси на заданном уровне используют секторные заслонки 5. В случае возникновения необходимости снижения доли эжектируемого газа ниже предела, обеспечивающего характеристиками смесителя, через трубопровод 7 вводится рабочий газ, давление которого снижено до давления эжектируемого на дросселях и задвижке (на черт. не показано). По технологии требуется изменять расход топливной добавки (в нашем случае смеси газов). При снижении расхода ниже оптимального скорость истечения рабочего газа и разрежения в смесительной камере будет падать, т.е. рабочий газ может пойти в магистраль эжектируемого газа. Для исключения этого положения центральное сопло выполнено с изменяющимся сечением, например, составным из не менее трех конусных секторов с возможностью радиального перемещения в пределах их наклона к продольной оси сопла от 5 до 13^o, в результате чего струя не отрывается от стенки сопла. Соединение конических секторов при помощи эластичной связки или накладок способствует более плотному их соединению и более рациональной организации потоков рабочего и эжектируемого газов.

Предлагаемая конструкция смесителя газов имеет повышенную работоспособность и обеспечивает заданное регулируемое соотношение компонентов смеси газов.

Использование: в энергетической технике, в частности в устройствах для эжектирования, смешивания и подачи газообразного топлива к технологическим агрегатам, и может быть использовано в металлургической промышленности для вдувания в горн доменной печи, например, смесей природного и коксового газов с обеспечением заданного регулируемого соотношения компонентов смеси газов и уменьшения работоспособности устройства. Сущность изобретения: в смесителе газов, содержащем трубопровод подачи рабочего газа с центральным соплом, приемную камеру с периферийным подводом, и смесительную камеру, установленную соосно с центральным соплом, выходной конец сопла выполнен из не менее трех конических секторов, установленных с возможностью радиального перемещения относительно оси сопла и снабженных приводом их разведения, конические секторы соединены между собой эластичной связкой либо накладками, вокруг центрального сопла установлены секторные заслонки, снабженные приводом их перемещения, а приемная камера соединена с трубопроводом подачи рабочего газа. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Смеситель газов, содержащий трубопровод подачи рабочего газа с центральным соплом, приемную камеру с периферийным подводом и смесительную камеру, установленную соосно с центральным соплом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения заданного регулируемого соотношения компонентов смеси газов и повышения работоспособности устройства, выходной конец сопла выполнен из не менее трех конических секторов, установленных с возможностью радиального перемещения относительно оси сопла и снабженных приводом их разведения. 2. Смеситель по п.1, отличающийся там, что конические сектора соединены между собой эластичной связкой. 3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что конические секторы соединены между собой накладками. 4. Смеситель по пп.1 3, отличающийся тем, что вокруг центрального сопла установлены секторные заслонки, снабженные приводом их перемещения. 5. Смеситель по пп.1 4, отличающийся тем, что приемная камера соединена с трубопроводом подачи рабочего газа.