РАДИАЦИОННАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2009 года по МПК F23D14/18 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к газовым радиационным горелкам, в которых большая часть тепловой энергии, вырабатываемой горелкой, превращается в инфракрасное излучение. Горелки применяются для бытовых и промышленных нужд в различных теплоэнергетических установках, например в бытовых и коммунально-бытовых газовых плитах, обогревателях, сушилках, печах, котлах.

Известна радиационная горелка с экраном (US 5989013). Металлическая сетка служит для полного окисления компонентов топливной смеси и продуктов сгорания в промежутке между ней и поверхностью керамической перфорированной плиты. В одном конструктивном исполнении экран изготовлен из керамического композита, который может выдерживать более высокие тепловые нагрузки, чем металлический эквивалент. В другом конструктивном исполнении отражающий экран гофрирован. Гофр увеличивает жесткость, что препятствует тепловым деформациям во время работы горелки. В лучшем конструктивном исполнении отражающий экран сделан из керамического композита с гофром.

По совокупности существенных признаков, совпадающих с существенными признаками предложенного изобретения, в качестве прототипа выбрана радиационная горелка (US 5816235).

Радиационная горелка включает в себя следующие элементы: корпус горелки, служащий опорным элементом и распределительной камерой, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, инжекционный смеситель.

Недостатки этой конструкции связаны с тем, что на краях металлической сетки в месте ее соединения с корпусом горелки происходит отвод теплоты с проволочных элементов сетки, имеющих малую массу и теплоемкость. Отвод тепла приводит к понижению температуры сетки, находящейся над краем перфорированной керамической плиты. Поэтому по краям горелки проявляются эффекты недостаточного окисления топливной смеси, приводящие к увеличению концентрации вредных примесей в продуктах сгорания.

Кроме того, жесткое закрепление сетки по краям приводит к значительным температурным деформациям сетки и изменению ее положения относительно керамической вставки.

Заделанные кромки горелки затрудняют оптимальное размещение устройств розжига горелки между керамической вставкой и металлической сеткой, которые по необходимости располагают над металлической сеткой горелки. Это приводит к отрыву пламени горелки при розжиге.

Целью изобретения является обеспечение работы радиационной горелки во всем диапазоне регулирования с сохранением чистоты отработавших газов по вредным выбросам. Изобретение также направлено на увеличение надежности розжига горелки.

Цель достигается тем, что в радиационной горелке, включающей в себя корпус горелки, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, инжекционный смеситель, узлы крепления металлической сетки, представляющие собой закрепленные на перфорированной керамической плите металлические или керамические стержни, обеспечивающие зазор между поверхностью керамической перфорированной плиты и сеткой и крепление сетки, простирающейся над всей поверхностью перфорированной керамической плиты, причем сетка не имеет механического соединения и электрического контакта с корпусом горелки.

Кроме того, по меньшей мере, одна из проволок, образующих металлическую сетку, соединена с источником калильного розжига горелки. Кроме того, сетка соединена с источником искрового розжига горелки.

На чертеже представлен продольный разрез радиационной горелки. Цифрами на чертеже обозначены: 1 - корпус горелки, 2 - инжекционный смеситель, 3 - перфорированная керамическая плита, 4 - металлическая сетка, 5 - стержни, закрепленные на перфорированной керамической плите, 6 - клемма подключения источников розжига горелки.

Металлическая сетка закрепляется на металлических или керамических стержнях металлическими скрепками, обеспечивающих фиксацию сетки в нормальном по отношению к поверхности перфорированной керамической плиты направлении и возможность свободного расширения сетки в плоскости перфорированной керамической плиты по действием температурных деформаций.

Обеспечение принципиальных условий достижения эффекта беспламенного горения в керамических структурах возможно только в случае последовательного осуществления процедур подготовки смеси, ее распределения и совместной работы перфорированной керамической плиты и металлической сетки для разных газов и режимов работы. Наибольшие трудности в обеспечении полного сгорания топлива возникают при минимальных расходах газа. Металлическая сетка, не имеющая механического контакта с корпусом горелки, не теряет теплоту по краям теплопроводностью, что обеспечивает оптимальную работу всей излучающей площади горелки при различных расходах топливной смеси.

Предложенное взаимное расположение сетки, корпуса и перфорированной керамической плиты обеспечивает возможность размещения устройств розжига горелки и контроля горения непосредственно между перфорированной керамической плитой и металлической сеткой.

Отсутствие электрического контакта металлической сетки с корпусом горелки позволяет использовать сетку в качестве устройства калильного или искрового розжига горелки.

В случае калильного розжига источник питания соединяется с концами одной или нескольких проволок сетки.

В случае искрового розжига источник питания включается между металлической сеткой и корпусом горелки.

Горелка работает следующим образом. В инжекционный смеситель подается газообразное топливо, которое в инжекционном смесителе смешивается с воздухом, топливная смесь распределяется по каналам перфорированной керамической плиты и поджигается устройством розжига горелки. Реакция горения распространяется на всю площадь перфорированной керамической плиты. Дожигание компонентов происходит между перфорированной керамической плитой и металлической сеткой. При этом вся сетка, включая края, нагревается равномерно, что обеспечивает оптимальную работу всей площади перфорированной керамической плиты.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к газовым радиационным каталитическим горелкам, в которых большая часть тепловой энергии, вырабатываемой горелкой, превращается в инфракрасное излучение и обеспечивает при своем использовании снижение содержания вредных выбросов в продуктах сгорания и надежность розжига горелки. Указанный технический результат достигается в радиационной горелке, включающей корпус горелки, инжекционный смеситель, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, узлы крепления металлической сетки, представляющие собой закрепленные на перфорированной керамической плите металлические или керамические стержни, обеспечивающие зазор между поверхностью керамической перфорированной плиты и сеткой и крепление сетки, простирающейся над всей поверхностью перфорированной керамической плиты, причем сетка не имеет механического соединения и электрического контакта с корпусом горелки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Радиационная горелка, включающая корпус горелки, инжекционный смеситель, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, узлы крепления металлической сетки, представляющие собой закрепленные на перфорированной керамической плите металлические или керамические стержни, обеспечивающие зазор между поверхностью керамической перфорированной плиты и сеткой и крепление сетки, простирающейся над всей поверхностью перфорированной керамической плиты, причем сетка не имеет механического соединения и электрического контакта с корпусом горелки.

2. Радиационная горелка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из проволок, образующих металлическую сетку, соединена с источником калильного розжига горелки.

3. Радиационная горелка по п.1, отличающаяся тем, что сетка соединена с источником искрового розжига горелки.