ИНЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2010 года по МПК F23D14/02 

Изобретение относится к энергетике и энергомашиностроению и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках печей и котлов и камерах сгорания газотурбинных установок, а также может быть использовано в качестве вспомогательной горелки для различных энергоустановок.

Известна газовая горелка, содержащая камеру смешения, на входе в которую установлены газоподающий патрубок и воздушный короб с подводящим патрубком и регулятором давления, в которой для обеспечения заданного массового соотношения расходов воздуха и топлива, на входе в камеру смешения дополнительно установлен регулировочный диск, а задняя стенка короба выполнена откидной и снабжена приводным механизмом (см. авторское свидетельство SU №1052785, кл. F23D 13/38, 07.11.1983).

Однако данная горелка имеет подвижные приводные механизмы, что усложняет конструкцию и, как следствие, снижает надежность работы горелки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является инжекционная горелка, содержащая центральное конфузорное воздушное сопло и, по меньшей мере, один канал для подвода газообразного топлива (см. опубликованную заявку US №2007/0108319, кл. В05В 1/14, 17.05.2007).

Данная инжекционная горелка имеет сравнительно низкую эффективность, что связано с тем, что по существу отсутствует камера смешения что не позволяет создать газовоздушную смесь с оптимальным соотношением воздуха и газообразного топлива.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание оптимальных условий для смешения воздуха и газообразного топлива до момента поджига газовоздушной смеси.

Технический результат заключается в том, что достигается повышение эффективности работы инжекционной горелки при избытке воздуха с одновременным упрощением конструкции, повышением надежности работы и обеспечением заданного массового соотношения расходов топлива и воздуха.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что инжекционная горелка содержит центральное конфузорное воздушное сопло и, по меньшей мере, один канал для подвода газообразного топлива, при этом выходное сечение сопла сопряжено с цилиндрической камерой смешения, сопряженной на выходе с диффузором, канал подвода газообразного топлива подключен к цилиндрической камере смешения, причем эффективная площадь выходного сечения канала для подвода газообразного топлива в 17-20 раз меньше эффективной площади выходного сечения центрального конфузорного воздушного сопла, а газообразное топливо подводят в поток воздуха в цилиндрической камере смешения под давлением, составляющим от 0,46 до 0,65 от давления воздуха на входе в воздушное сопло.

В ходе проведенных исследований было выявлено, что в сопле, за счет выполнения его конфузорным или другими словами сужающимся по ходу потока воздуха, представляется возможным проводить ускорение потока воздуха и за счет этого снижать его статическое давление. В результате статическое давление воздуха оказывается ниже давления подаваемого газа, что позволяет вводить газ как пассивный агент и создать условия для смешения воздуха с природным газом с образованием топливной смеси, которая затем поступает в диффузор, где скорость смеси снижается и может быть произведен поджиг смеси, причем наибольшей эффективности работы горелки удалось добиться при условии, что эффективная площадь выходного сечения канала для подвода газообразного топлива в 17-20 раз меньше эффективной площади выходного сечения центрального конфузорного воздушного сопла, а газообразное топливо подводят в поток воздуха в цилиндрической камере смешения под давлением, составляющим от 0,46 до 0,65 от давления воздуха на входе в воздушное сопло.

На чертеже схематически показан продольный разрез инжекционной горелки.

Инжекционная горелка содержит центральное конфузорное воздушное сопло 1 и, по меньшей мере, один канал 2 для подвода газообразного топлива. Выходное сечение сопла 1 сопряжено с цилиндрической камерой смешения 3, сопряженной на выходе с диффузором 4. Канал 2 подвода газообразного топлива подключен к цилиндрической камере смешения 3. Эффективная площадь выходного сечения канала 2 для подвода газообразного топлива в 17-20 раз меньше эффективной площади выходного сечения центрального конфузорного воздушного сопла 1. Газообразное топливо подводят в поток воздуха в цилиндрической камере смешения 3 под давлением, составляющим от 0,46 до 0,60 от давления воздуха на входе в воздушное сопло 1.

Воздух давлением 2.5-3.0 ата подается в качестве активного агента в конфузорное воздушное сопло 1, в котором согласно законам газодинамики происходит ускорение потока воздуха и снижение его статического давления. В результате на выходе сопла 1 в цилиндрической камере смешения 3 статическое давление воздуха становится ниже давления, подаваемого по каналу 2 газообразного топлива, и последний вводится в цилиндрическую камеру смешения 3 как пассивный агент. В цилиндрической камере смешения 3 происходит смешение воздуха с газообразным топливом, например природным газом, с образованием топливной смеси, которая затем поступает в диффузор 4, в котором скорость топливной смеси снижается и может быть произведен поджиг топливной смеси, например, при помощи (на чертеже не показано) искрового зажигательного устройства (свеча).

Как результат, ввод газообразного топлива в воздушный поток не нарушит практически газодинамический режим течения. Если давление газообразного топлива составляет 1,15-1.5 ата (сетевой газ низкого давления), то для работы достаточно иметь давление воздуха перед воздушным соплом 1~2.5 ата.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и других отраслях промышленности, где необходима утилизация низкопотенциального газообразного топлива.

Изобретение относится к энергетике и энергомашиностроению и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках печей и котлов и камерах сгорания газотурбинных установок, а также может быть использовано в качестве вспомогательной горелки для различных энергоустановок. Инжекционная горелка содержит центральное конфузорное воздушное сопло и, по меньшей мере, один канал для подвода газообразного топлива, при этом выходное сечение сопла сопряжено с цилиндрической камерой смешения, сопряженной на выходе с диффузором, канал подвода газообразного топлива подключен к цилиндрической камере смешения, причем эффективная площадь выходного сечения канала для подвода газообразного топлива в 17-20 раз меньше эффективной площади выходного сечения центрального конфузорного воздушного сопла, а газообразное топливо подводят в поток воздуха в цилиндрической камере смешения под давлением, составляющим от 0,46 до 0,65 от давления воздуха на входе в воздушное сопло. В результате достигается повышение эффективности работы инжекционной горелки. 1 ил.

Инжекционная горелка, содержащая центральное конфузорное воздушное сопло и, по меньшей мере, один канал для подвода газообразного топлива, отличающаяся тем, что выходное сечение сопла сопряжено с цилиндрической камерой смешения, сопряженной на выходе с диффузором, канал подвода газообразного топлива подключен к цилиндрической камере смешения, причем эффективная площадь выходного сечения канала для подвода газообразного топлива в 17-20 раз меньше эффективной площади выходного сечения центрального конфузорного воздушного сопла, а газообразное топливо подводят в поток воздуха в цилиндрической камере смешения под давлением, составляющем от 0,46 до 0,65 давления воздуха на входе в воздушное сопло.