ГОРЕЛКА Российский патент 2009 года по МПК F23D14/02 

Устройство относится к газовым горелкам и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей.

Близким к предлагаемому изобретению (аналогом) является газовая инжекционная горелка, описанная в патенте РФ №2243447.

Это изобретение так же, как и предлагаемое, может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей. В аналоге (см. фиг.1, 2, 3), так же как и в предлагаемом изобретении, газ под давлением проходит через сопла 3, инжектирует из атмосферы воздух, необходимый для горения, далее газ и воздух поступают в камеру 6 предварительного смешения, где происходит смешение газа и засасываемого воздуха. Таким образом, аналог, как и предлагаемая горелка, содержит трубу для подачи газа, сопла, камеру предварительного смешения. Анализ конструкции горелки, описанной в патенте РФ №2243447, позволяет сделать вывод, что при горении газовоздушной смеси не получается длинного факела, который имеет предлагаемая горелка. Предполагаю, что горелка, описанная в патенте РФ №2243447, не имеет большого срока службы из-за наличия трех лопаточных завихрителей, работающих при высоких температурах. К числу недостатков следует отнести то, что горелка достаточно сложная, а, как правило, сложные конструкции часто ломаются и имеют сравнительно небольшой срок службы. Кроме того, имеются трудности в наладке и регулировке (размеры и количество дополнительных каналов 12 и 13 подачи воздуха, их расположения относительно друг друга, геометрии завихрителей 14, 15 и 16 окончательно определяются для каждого типа размера горелочного устройства индивидуально в ходе натурных огневых испытаний).

Перечисленные выше причины препятствуют получению технического результата, который обеспечивается изобретением.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению аналогом (прототипом) является газовая инжекционная горелка, содержащая стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, восемь цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям (см. Винтовкин А.А. и др. «Горелочные устройства промышленных печей и топок», Справочник, Интермет инжиниринг, М., 1999, с.305-307, р.7.44).

Горелка среднего давления полного предварительного смешения и предназначена для работы на природном газе по ГОСТ 5542-87. Она устанавливается в камерах горения котлов и других теплоиспользующих агрегатах, работающих под разрежением. В больших котлах и плавильных печах использование таких горелок вызывают трудности, связанные с тем, что горелка обеспечивает полное сгорание газа на длине факела около 1 метра (справка приведена на странице 307, А.А.Винтовкин, М.Г.Ладыгичев, В.Л.Гусовский, Т.В.Калинова. Горелочные устройства промышленных печей и топок. Справочник, «Интермет Инжиниринг» - М.: 1999. - 560 с.). Это недостаточно при больших ваннах, допустим, газовых ваннах плавильных печей отражательного типа.

Смесители горелки изготавливаются из углеродистой стали, поэтому горелки имеют небольшой срок службы (из опыта эксплуатации в ООО «Ресурсы Поволжья», ООО «Эком» г.Пенза и ООО «УЗТС-Станколит» г.Ульяновск). Кроме того, при набивке огнеупорной массы в пространство между смесителями происходит ее осыпание, так как положение горелки при набивке и омуровке горизонтальное или немного наклонное. По приведенным выше причинам, а также указанным ниже недостаткам получение технического результата, который обеспечивается изобретением, невозможно.

Недостатками горелки, взятой за прототип, являются:

- малый срок службы горелок из-за выгорания огнеупорной набивки, ее обсыпки и, как следствие, оплавление концов смесителей горелки;

- малая толщина смесителей горелки (3 мм), что приводит к их быстрому оплавлению;

- трудности в процессе омуровки горелок из-за малого расстояния между смесителями.

Задачей предлагаемого изобретения является получение длинного факела при горении газовоздушной смеси, увеличение срока службы горелки, улучшение процесса омуровки горелки в тепловом или плавильном агрегате.

Технический результат - получение длинного факела при горении газовоздушной смеси, увеличение срока службы горелки, улучшение процесса омуровки горелки в тепловом или плавильном агрегате.

Это достигается тем, что устройство «Горелка», содержащая стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, восемь цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, отличается тем, что согласно предлагаемому изобретению содержит кожух, приваренный к газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель, который надевается на газораспределительную камеру и кожух и приваривается по периметру к газораспределительной камере, на концах смесителей внутри их центрального канала имеются ребра. Смесители и литой стабилизирующий пламя туннель изготавливают из жаростойкого чугуна.

При этом жаростойкий чугун, используемый в качестве материала для изготовления смесителей горелки и литого стабилизирующего пламя туннеля, позволяет увеличить срок службы горелки.

Кроме того, ребра на концах смесителей внутри их центрального канала позволяют получить длинный факел при горении газовоздушной смеси. Это особенно важно для использования горелок с такими смесителями в больших котлах или больших газовых ваннах отражательного типа плавильных печах.

Вместе с тем, введение в конструкцию горелки кожуха, в который набивается огнеупорная набивная масса, дает возможность просушивать и прокаливать горелку отдельно до установки ее в тепловой или плавильный агрегат.

Наконец, введение в состав горелки стабилизирующего туннеля увеличивает долговечность горелки и улучшает процесс омуровки горелок в тепловом или плавильном агрегате.

Введение в конструкцию горелки вышеперечисленного позволяет успешно решить поставленную задачу.

На фиг.1 показан продольный разрез горелки-аналога.

На фиг.2 - сечение горелки-аналога по газораздающим отверстиям.

На фиг.3 - сечение горелки-аналога по дополнительным каналам подачи воздуха.

На фиг.4 показана горелка-прототип.

На фиг.5 изображено предлагаемое изобретение, фронтальный вид горелки и вид сверху.

На фиг.6 изображен разрез А-А горелки.

Предлагаемое изобретение «Горелка» состоит из восьми смесителей 24, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 23, к которой, так же как и в прототипе, приварен штуцер 25, по которому подается природный газ.

Каждый смеситель 24 является отливкой специальной конструкции и представляет собой трубу диаметром 62×110, длиной 350 мм, в которой по периферии под углом 25 градусов к оси смесителя просверлены четыре сопла 3 с зенковкой входной части 0,3 мм под углом 90 градусов. Диаметр сопел и диаметр смесителя выбираются исходя из условий обеспечения расчетного расхода газа одним смесителем. Каждый смеситель 24 получается литьем по выплавляемым моделям из жаростойкого чугуна (хромовый чугун) марки 4Х28 (Cr 25÷30%) ГОСТ 7769-82, на конце которого внутри его центрального канала имееются ребра 26, которые позволяют при сгорании газовоздушной смеси получить длинный факел, что особенно важно для использования горелок с такими смесителями в больших котлах или больших газовых ванных отражательного типа плавильных печах и других тепловых или плавильных агрегатах. К газораспределительной камере 23 приварен по периметру кожух 27 из листовой стали толщиной 2-3 мм, в который набивается огнеупорная набивная масса 28. Набитая огнеупорной набивной массой 28 горелка может просушиваться и прокаливаться отдельно до установки ее в тепловой или плавильный агрегат. На газораспределительную камеру 23 и кожух 27 надевается отлитый из жаростойкого чугуна 4Х28 стабилизирующий туннель 29 и приваривается по периметру к газораспределительной камере 23.

Горелка работает следующим образом.

Газ под давлением подается через канал 2 штуцера 25 в газораспределительную камеру 23. Вытекающие из газовых сопел 3 струи газа инжектируют из атмосферы воздух, необходимый для горения, который по каналу 4 попадает в камеру 6 предварительного смешения, где происходит смешение газа и засасываемого воздуха. Сгорание основной части газовоздушной смеси происходит в огнеупорном стабилизирующем туннеле 29, остальной части - в камере горения котла или печи.

Необходимым условием нормальной работы горелки является наличие разрежения в камере горения в пределах 1,5÷20 даПа (мм вод.ст.). Номинальное давление газа перед горелкой 0,08 МПа.

Практика показала, что самым оптимальным по размерам и тепловой мощности является прототип горелки - БИТ 2-8 и предлагаемая горелка. Их можно легко зафутеровать, перекрыть огнеупорным блоком и установить (для равномерного нагрева) несколько штук в плавильном или другом тепловом агрегате. Благодаря наличию стабилизирующего туннеля горелка может быть быстро установлена и омурована в тепловом или плавильном агрегате с любой толщиной стенки.

Изобретение относится к газовым горелкам и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей. Газовая инжекционная горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, восемь цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям. Горелка содержит кожух, приваренный к газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель, который надевается на газораспределительную камеру и кожух и приваривается по периметру к газораспределительной камере, на концах смесителей внутри их центрального канала имеются ребра. Смесители и стабилизирующий пламя туннель изготавливают из жаростойкого чугуна. Изобретение позволяет увеличить эксплуатационную надежность горелки за счет процесса обмуровки горелки в тепловом или плавильном агрегате. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Газовая инжекционная горелка, содержащая стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, восемь цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, отличающаяся тем, что содержит кожух, приваренный к газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель, который надевается на газораспределительную камеру и кожух, и приваривается по периметру к газораспределительной камере, на концах смесителей внутри их центрального канала имеются ребра.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что смесители и стабилизирующий пламя туннель изготавливают из жаростойкого чугуна.