ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2003 года по МПК F23D14/02 

Изобретение относится к области сжигания топлива и может быть использовано в глиноземной и цементной областях промышленности.

Известна горелка для сжигания газообразного топлива фирмы "Унитерм-Цемкон" (см. А. Михайлов-Вагнер. Конструктивное развитие газовых горелок для вращающихся печей. Журнал "Цемент и его применение", ноябрь-декабрь, 1998 г. , с. 7-10), состоящая из трубы для подвода газа и бронированных шлангов для подачи воздуха. Воздух подают в корень газовой струи, т.е. смешение газ-воздух происходит за горелкой.

Недостатками такой горелки являются высокая ее стоимость, сложность подачи воздуха с помощью бронированных шлангов с изменяющимся направлением выхода воздуха.

Наиболее близкой к заявляемой горелке является газовая горелка, содержащая трубопроводы для подвода газа и воздуха и смеситель (см. патент РФ 2168112, МПК⁷ F 23 D 14/00, опубл. 27.05.2001 г.).

Недостатками прототипа являются сложность конструкции, трудоемкость изготовления и высокая стоимость горелки.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости и стоимости газовой горелки.

Технический результат заключается в снижении удельного расхода топлива за счет высокой степени его сжигания и соответственно низкого содержания окислов азота в отходящих газах.

Этот технический результат достигается тем, что в известной газовой горелке, содержащей трубопроводы для подвода газа и воздуха и смеситель, согласно изобретению последний выполнен в виде насадки, расположенной от устья газового трубопровода коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом, при площади сечения насадки на единицу секундного объема смеси, равного 0,014-0,017 м², и длине, соответствующей 3,0-3,5 ее диаметра. Газовый и воздушный трубопроводы расположены соосно, а в воздушном трубопроводе в области устья газовой трубы выполнены отверстия для подсоса воздуха.

Данная конструкция газовой горелки позволит значительно упростить ее, снизить удельный расход топлива, трудозатраты и стоимость горелки.

Параметры насадки определены экспериментально.

При площади сечения насадки на единицу секундного объема меньше 0,014 м² воспламенение топлива удаляется от устья насадки, горение становится неустойчивым, так как скорость истечения смеси велика.

При площади сечения насадки более 0,017 м² газовоздушная смесь может воспламеняться в самой насадке, что приводит к ухудшению условий работы горелки. При длине насадки меньше 3-х ее диаметров происходит недостаточное смешение газа с воздухом для горения, а при длине больше 3,5 ее диаметра горение начинается внутри насадки, в результате чего возникают большие температуры в ней и снизится срок службы насадки.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид горелки в разрезе, а на фиг.2 - разрез по А-А.

Газовая горелка состоит из трубопроводов 1, 2 для подвода газа и воздуха, смесителя, выполненного в виде насадки 3, расположенной от устья газового трубопровода 1 коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом 2, отверстий 4 для подсоса воздуха, выполненных в месте соединения воздушного трубопровода 2 с насадкой 3.

Устройство работает следующим образом.

Газообразное топливо подают через трубопровод 1, а воздух - через установленный соосно ему газопровод 2. Горелка снабжена насадкой 3, расположенной коаксиально газовому трубопроводу 1, которая соединена c воздушным трубопроводом 2, в месте соединения которых выполнены отверстия 4 для подсоса воздуха. Воздух первоначально поступает, например, из холодильника в головку печи (не указано), а затем через отверстия 4 в насадку 3. При этом в насадке 3 происходит перемешивание газа с воздухом, проходящим через горелку и подсасываемым через отверстия 4 подогретым воздухом.

Количество воздуха, подаваемое через трубопровод 2 и отверстия 4, должно быть достаточным для воспламенения смеси на выходе из насадки 3, что определяется ее площадью сечения и длиной.

В результате воспламенения смеси газа и воздуха на выходе ее из насадки 3 окружающий факел воздух интенсивно увлекается в зону горения, что обеспечивает повышение скорости сжигания топлива, полноту сжигания и повышение максимальной температуры горения. При этом происходит также снижение содержания окислов азота в отходящих газах за счет расходования кислорода на процесс горения до температуры образования окислов азота.

Для достижения таких результатов экспериментально установлена рациональная площадь сечения насадки 3 на единицу секундного объема смеси, равная 0,014-0,017 м², и длина (L) насадки 4, определяемая в зависимости от ее диаметра (D) по формуле:
L=(3,0-3,5)D.

Испытания горелки проводились на промышленных печах кальцинации глинозема. Такие горелки эффективно можно использовать и на цементных печах.

Использование газовой горелки по сравнению с прототипом позволит значительно упростить ее конструкцию, снизить удельный расход топлива за счет высокой степени его сжигания, уменьшить трудоемкость изготовления и ее стоимость, а также снизить содержание окислов азота в отходящих газах, что улучшит экологию окружающей среды.

Изобретение относится к области сжигания топлива и может быть использовано в глиноземной и цементной областях промышленности, обеспечивает упрощение конструкции, снижение удельного расхода топлива, трудоемкости изготовления и стоимости газовой горелки. Этот технический результат достигается тем, что в известной газовой горелке, содержащей трубопроводы для подвода газа и воздуха и смеситель, согласно изобретению последний выполнен в виде насадки, расположенной от устья газового трубопровода коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом, причем в месте их соединения выполнены отверстия для подсоса воздуха, при площади сечения насадки на единицу секундного объема смеси, равной 0,014-0,17 м², и длине, соответствующей 3,0-3,5 ее диаметра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газовая горелка, содержащая трубопроводы для подвода газа и воздуха, и смеситель, отличающаяся тем, что смеситель выполнен в виде насадки, расположенной от устья газового трубопровода коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом, при площади сечения насадки на единицу секундного объема смеси, равного 0,014-0,017 м², и длине, соответствующей 3,0-3,5 ее диаметра. 2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что газовый и воздушный трубопроводы расположены соосно. 3. Горелка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в воздушном трубопроводе в области устья газовой трубы выполнены отверстия для подсоса воздуха.