ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 1997 года по МПК F23D14/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания топлива в топках печей и котлов.

Известна горелка, предназначенная для сжигания газообразного топлива, разработанная Институтом Газа АН УССР. Эта горелка имеет смеситель, эжектор, сопло, футеровку сферической формы, на которой происходит горение топливо-воздушной смеси. Топливо-воздушная смесь в этих горелках готовится внутри корпуса, сгорание топлива происходит на выходе из горелки с максимальной местной теплонапряженностью топочного пространства [1]
Недостатком чашеобразных горелок является чрезмерная локальная концентрация излучения, особенно в центральной части чаши, что приводит к местным перегревам продуктового змеевика.

Указанные недостатки устранены в центробежных горелках с настилом пламени на гладкую излучающую поверхность топки.

Наиболее близкой к заявляемой газовой горелке по достигаемому эффекту и технической сущности является центробежная горелка, содержащая вихревую смесительную камеру с тороидальной выходной амбразурой, против которой установлен дисковый отражатель, завихритель с газовыми каналами в виде многозаходной спирали, сформированными внутренней поверхностью корпуса газовой горелки и прорезями на внешнем контуре завихрителя [2]
Вращающий поток топливного газа способствует образованию зоны разрежения в центре вихревой смесительной камеры, что обеспечивает подсос части воздуха, необходимого для горения, в корпус газовой горелки, а регулировкой кольцевого зазора между тороидальной выходной амбразурой и дисковым отражателем в зависимости от производительности обеспечивается оптимальный расход воздуха для первичной камеры; топливовоздушная смесь на выходе из сопла под действием центробежной силы разворачивается в плоский горящий ореол пламени, равномерно настилающийся на излучающую поверхность.

Недостатком газовой горелки является отсутствие каналов для подвода вторичного воздуха, необходимого для горения топливного газа, и обоснования их размеров для качественного получения топливовоздушной смеси, экономного расходования топлива.

Задачей данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и повышение эффективности работы газовой горелки за счет экономного расходования топлива при качественном перемешивании топлива с воздухом, близком к стехиометрическому.

Данная задача достигается установлением отношения диаметров первичной смесительной камеры к вторичной смесительной камере, равным 0,12^oC0,2.

Этот признак заявляемой газовой горелки придает ей новые свойства, благодаря которым обеспечивается достижение положительных эффектов, а именно:
повышение эффективности сжигания топливного газа;
экономное расходование топлива.

На чертеже показан продольный разрез газовой горелки.

Заявляемая газовая горелка содержит корпус 1, внутри которого расположена вихревая смесительная камера 2, заканчивающаяся тороидальной выходной амбразурой 3, против которой соосно установлен дисковый отражатель 4, завихритель с газовыми каналами 5, воздушную трубу 6, в которой расположена вторичная смесительная камера 7.

Газовая горелка работает следующим образом.

Топливный газ поступает по трубопроводу на завихритель 5, где получает вращательное движение, образует зону разрежения и первичной смесительной камере 2. В эту камеру из окружающей среды подсасывается часть воздуха, необходимого для горения топлива. Остальной воздух на горение топлива поступает в воздушную трубу 6, во вторичную смесительную камеру 7 за счет разрежения в топке трубчатой печи. Дисковым отражателем 4 регулируется количество первичного воздуха в корпусе горелки 1. Центробежными силами топливо-воздушная смесь при выходе из корпуса 1 горелки отбрасывается на кладку печи, по ходу движения эта смесь захватывает вторичный воздух из воздушной трубы 6, сгорание готовой топливовоздушной смеси происходит в пристенной области печи в виде раскаленных дисков.

Основной движущей силой для воздуха, поступающего на горение топлива в газовой горелке, является разрежение в топке трубчатой печи. В современных печах разрежение в топочной камере меняется в широком диапазоне от 20 до 300 Па. При оптимальной производительности газовых горелок по топливному газу для различных разрежений необходимы воздушные трубы определенных размеров. На выбор воздушных труб влияет и состав топливного газа.

С учетом размещения в воздушной трубе корпуса газовой горелке оптимальное соотношение геометрических размеров d/D 0,12^oC0,2 Обеспечивает близкое к стехиометрическому соотношению топливо-воздух для топливных газов широкого фракционного состава.

При отношении d/D <0,12 резко возрастает избыточный воздух, поступающий в трубчатую печь на горение топлива, что приводит к неэкономному расходованию топлива, снижается коэффициент полезного действия трубчатой печи.

При отношении d/D > 0,2 резко снижается поступление воздуха на горение через кольцевой зазор между корпусом горелки и воздушной трубой, что приводит к химическому недожогу топлива, потере части тепловой энергии, снижению коэффициента полезного действия трубчатой печи.

Использование: для сжигания топлива в топках печей и котлов. Сущность изобретения: в газовой горелке, содержащей корпус с вихревой смесительной камерой внутри и воздушной трубой со вторичной смесительной камерой в ее полости, выдерживают определенное соотношение диаметров первичной и вторичной смесительных камер. 1 ил.

Газовая горелка, содержащая корпус, внутри которого расположена вихревая смесительная камера, заканчивающаяся тороидальной выходной амбразурой, завихритель с газовыми каналами, воздушную трубу, внутри которой расположена вторичная смесительная камера, отличающаяся тем, что отношение диаметра первичной смесительной камеры к диаметру вторичной смесительной камеры принимается равным 0,12 0,2.