ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК F23D17/00 

Изобретение относится к горелочным устройствам и может быть использовано в химической промышленности для совместного сжигания природного и отбросных горючих газов химических производств.

Известно горелочное устройство, содержащее корпус с улиточным завихрителем на входе и установочным фланцем на выходе, обечайку, установленную в корпусе с кольцевым зазором к нему и с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, кольцевые газовые коллекторы с газовыдающими трубками, расположенные между улиточным завихрителем и установочным фланцем, причем газовыдающие трубки расположены в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, а газовые коллекторы расположены снаружи корпуса, и таким образом газовыдающие трубки выведены внутрь корпуса через его стенку. (Авторское свидетельство N 1135967, МПК F 23 D 17/00 1985 г.).

Недостатком этой горелки является повышенный выход оксидов азота в продуктах сгорания.

Данная конструкция предусматривает деление подаваемого через улиточный завихритель воздуха на сжигание газа на две части первичный воздух, проходящий по кольцевому зазору между корпусом и обечайкой, и вторичный воздух, проходящий внутри обечайки.

Вследствие того, что газовыдающие трубки расположены в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, проходящий между ними поток первичного воздуха теряет свою крутку и выходит аксиально, а так как обечайка не имеет никаких устройств для снятия крутки, выходящий из нее поток вторичного воздуха вращается с большой скоростью; это приводит к тому, что вторичный воздух бурно перемешивается с первичной газовоздушной смесью, что приводит к сгоранию газов в ограниченном объеме с высокой температурой, что в свою очередь приводит к повышенному выходу оксидов азота.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является горелочное устройство, содержащее корпус с улиточным завихрителем на входе и установочным фланцем на выходе, обечайку, установленную в корпусе с кольцевым зазором к нему и с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, кольцевые газовые коллекторы с газовыдающими трубками, имеющие общую стенку и расположенные между улиточным завихрителем и установочным фланцем в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, причем трубки первого по ходу воздуха коллектора выведены через полость второго коллектора в газовыдающие трубки последнего, при этом газовые коллекторы расположены с кольцевыми зазорами как к корпусу, так и к обечайке (Авторское свидетельство N 1213312, МПК F 23 D 17/00, 1986 г.).

Эта горелка также дает повышенный выход оксидов азота в продуктах сгорания.

Данная конструкция предусматривает аналогичное вышеописанной конструкции деление подаваемого на сжигание воздуха на две части первичный воздух и вторичный воздух.

Вследствие того, что газовые коллекторы с газовыдающими трубками расположены в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, проходящий между ними поток первичного воздуха теряет свою крутку и выходит аксиально; а вследствие того, что обечайка не имеет никаких устройств для снятия крутки, выходящий из нее поток вращается с большой скоростью; это приводит к тому, что вторичный воздух за счет центробежных сил бурно перемешивается с первичной газовоздушной смесью, что приводит к сгоранию в ограниченном объеме с высокой температурой, а это, в свою очередь, приводит повышенному выходу оксидов азота.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение выхода оксидов азота в продуктах сгорания.

Для достижения указанной задачи в горелочное устройство содержит корпус с улиточным завихрителем на входе и установочным фланцем на выходе, обечайку, установленную в корпусе с кольцевым зазором к нему и с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, кольцевые газовые коллекторы с газовыдающими трубками, имеющие общую стенку и расположенные между улиточным завихрителем и установочным фланцем в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, причем трубки первого по ходу воздуха коллектора выведены через полость второго коллектора в газовыдающие трубки последнего; согласно предполагаемому изобретению, газовые коллекторы расположены вплотную к корпусу и обечайке, обечайка снабжена отверстиями, расположенными между коллекторами и установочным фланцем, и в ней с кольцевым зазором размещена дополнительная центральная обечайка, установленная c торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, а в этом зазоре расположены радиальные лопатки.

Заявленная конструкция обеспечивает деление подаваемого через улиточный завихритель воздуха на три части:
первичный воздух, проходящий через кольцевой зазор между корпусом и обечайкой;
вторичный воздух, проходящий между основной обечайкой и дополнительной центральной обечайкой;
третичный воздух, проходящий по дополнительной центральной обечайке.

Благодаря тому, что газовые коллекторы расположены вплотную к корпусу и обечайке, а обечайка снабжена отверстиями, расположенными между коллекторами и установочным фланцем, первичный воздух поступает к выходным концам газовыдающих трубок в очень ограниченном количестве, и хотя первичная газовоздушная смесь перемешивается со вращающейся струей вторичного воздуха, на это нужно время, что приводит к затягиванию процесса перемешивания, а следовательно, к снижению температуры сгорания и, вследствие этого, к снижению выхода оксидов азота.

Благодаря тому, что горелочное устройство снабжено дополнительной центральной обечайкой, установленной с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, и в этом зазоре расположены радиальные лопатки, воздух не только разделяется на три потока, что удлиняет процесс перемешивания, но и центральная струя теряет на радиальных лопатках свою крутку и выходит аксиально, что еще более значительно замедляет процесс перемешивания и резко снижает максимальную температуру факела, что также приводит к резкому снижению выхода оксидов азота.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства.

Горелочное устройство содержит корпус 1 с улиточным завихрителем 2 и установочным фланцем 3, обечайку 4 с отверстиями 5, кольцевые газовые коллекторы 6 и 7 с газовыдающими трубками 8 и 9, дополнительную центральную обечайку 10 с радиальными лопатками 11. Для пояснения работы на чертеже показана амбразура 12.

Горелочное устройство работает следующим образом. В коллектор 6 осуществляют подачу природного газа, в коллектор 7 отбросного горючего газа химического производства. Природный газ проходит по газовыдающим трубкам 8, а отбросной газ трубкам 9 в амбразуру 12.

По улиточному завихрителю 2 осуществляют подачу воздуха, который сначала распределяется на два потока периферийный, проходящий в кольцевой зазор между входными концами обечаек 4 и 10, и центральный, проходящий между радиальными лопатками 11 внутрь обечайки 10.

Дойдя до окон 5, периферийный поток разделяется: часть его поступает в кольцевой зазор между корпусом 1 и обечайкой 4 (первичный воздух), часть проходит между выходными концами обечаек 4 и 10 (вторичный воздух).

Таким образом, общий поток воздуха разделяется на три потока. Первичный воздух поступает к выходным концам газовыдающих трубок 8 и 9 и перемешивается с выходящими газами, участвуя в зажигании смеси и первоначальном сгорании газа.

Потом, уже к горящему потоку подмешивается вторичный воздух, выходящий из кольцевого зазора между обечайками 4 и 10. Это позволяет снизить температуру горения и выход оксидов азота.

Центральный поток, выходящий из обечайки 10, имеет осевое направление и его перемешивание с горящей газовоздушной смесью, отброшенной за счет центробежных сил к периферии амбразуры 12, еще более длительно, что приводит к весьма значительному снижению максимальной температуры пламени и резкому снижению выхода оксидов азота.

Использование: в области энергетики, в химической промышленности для совместного сжигания природного и отбросных горючих газов химических производств. Сущность изобретения: газовые коллекторы 6 и 7 расположены вплотную к корпусу 1 и обечайке 4, обечайка 4 снабжена отверстиями 5, расположенными между коллекторами 6 и 7 и установочным фланцем 3, и в ней с кольцевым зазором размещена дополнительная центральная обечайка 10, установленная с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя 11, а в этом зазоре расположены радиальные лопатки. 1 ил.

Горелочное устройство, содержащее корпус с улиточным завихрителем на входе и установочным фланцем на выходе, обечайку, установленную в корпусе с кольцевым зазором к нему и торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, кольцевые газовые коллекторы с газовыдающими трубками, имеющие общую стенку и расположенные между улиточным завихрителем и установочным фланцем в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой, причем трубки первого по ходу воздуха коллектора выведены через полость второго коллектора в газовыдающие трубки последнего, отличающееся тем, что газовые коллекторы расположены вплотную к корпусу и обечайке, обечайка снабжена отверстиями, расположенными между коллекторами и установочным фланцем, и в ней с кольцевым зазором размещена дополнительная центральная обечайка, установленная с торцевым зазором к боковой стенке улиточного завихрителя, а в этом зазоре расположены радиальные лопатки.