ИНЖЕКЦИОННАЯ СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2011 года по МПК F23D14/64 F23D14/74 

Изобретение относится к нагревательным устройствам и установкам для сжигания газа, которые могут быть использованы в различных областях техники для нагрева деталей, сжигания различных бытовых, промышленных и конверсионных отходов и др.

Известен инжекционный смеситель горелки [1], содержащий трубчатый корпус с газовым коллектором, снабженным подводящим тангенциальным патрубком и подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°.

Однако область применения этого инжекционного смесителя значительно сужается из-за наличия короткого факела и недостаточной скорости истечения газов (продуктов сгорания), кроме того, отсутствуют: стабилизатор горения (решетчатого типа), система розжига (электрическая свеча), система регуляции и контроля подачи газа, подводящий воздушный коллектор и др.

Известен также инжекционный смеситель горелки [2], содержащий корпус, выполненный в виде усеченного корпуса, кольцевой коллектор, подключенный к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°, и подводящий патрубок, изготовленный в виде рукоятки, снабженной запорно-регулирующим устройством.

Однако и этот инжекционный смеситель имеет ряд вышеуказанных недостатков.

Экспериментальные исследования конструктивных схем, выполненных по изобретениям авторов [1, 2], показали, что при принудительной подаче воздуха с небольшим давлением (а это необходимо для расширения технических возможностей горения, повышения эффективности и качества горения) происходит срыв пламени, т.е. реально осуществляется плохая стабилизация пламени, что значительно понижает надежность, безопасность, экологичность и эффективность работы этих смесителей.

За аналог и прототип предлагаемого изобретения можно взять два изобретения, описанные в [1, 2].

Для создания более совершенной конструктивной схемы инжекционной смесительной горелки необходимо взять:

1) от конструкции, описанной в изобретении [1]: трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором и кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°;

2) от конструкции, описанной в [2]: запорно-регулирующее устройство подачи газа (т.е. элементарную и упрощенную систему подачи и регулирования расхода газа).

На основе анализа [1, 2] и экспериментальных исследований предложена новая конструкция инжекционной смесительной горелки, работающей с небольшим напором воздуха, которая показана на чертеже, и состоит: из трубчатого (цилиндрического) корпуса 1, верхняя часть которого наглухо закрыта крышкой 2, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором 3 с входным патрубком 4 и выходными отверстиями 5, а нижняя часть корпуса 1 закрыта решеткой, играющей роль стабилизатора горения; из газового коллектора 6 с кольцевым рядом наклонных сопел 7, подключенных к полости трубчатого (цилиндрического) корпуса 1, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°; из электрического источника розжига (электросвечи) 8, расположенного в центре стабилизатора 9 соосно корпусу 1; из камеры горения 10 с оребренными внутренними стенками 15, с диаметром d, где стабилизатор горения решетчатого типа 9 с электрическим источником розжига (электросвечой) 8 расположен в трубчатом (цилиндрическом) корпусе 1 на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора 6 и на 2,5-3 калибра - выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса 1 камеры горения 10; из системы контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха 11; из регулятора и расходомера газа 12; из системы 13 «включения - выключения» электросвечи 8; из пульта управления и контроля 14.

Работает данное устройство следующим образом. С пульта управления и контроля 14 подается команда на одновременную подачу воздуха, газа и включение регулятора и расходомера воздуха 11, регулятора и расходомера газа 12, на выключатель 13 запальной электросвечи 8. Через входной патрубок 4 воздух под небольшим давлением поступает в воздушный коллектор 3, а далее через отверстия 5 - в трубчатый (цилиндрический) корпус 1 смесителя. Газ поступает в газовый коллектор 6 и через кольцевой ряд наклонных сопел 7 также поступает в корпус 1, где смешивается с воздухом. Импульсное (кратковременное) включение свечи 8 обеспечивает розжиг полученной смеси и начинается процесс горения. Экспериментальным методом (методом подбора) установлены конкретные координаты стабилизатора горения (решетки) 9 с электросвечой 8 относительно координат газового коллектора 6 и нижнего торцевого среза камеры горения 10, когда процессы смешения и горения наиболее эффективны, стабильны и устойчивы. Конструктивное оребрение 15 внутренних стенок камеры горения 10 позволяет создавать искусственную турбулизацию газового потока и повышать глубину выгорания факела пламени.

Предложенная новая конструкция инжекционной смесительной горелки, содержащая трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором, подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, подключенных к полости трубчатого (цилиндрического) корпуса, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°, отличается тем, что:

1) верхняя часть трубчатого (цилиндрического) корпуса закрыта крышкой, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором с входным патрубком и выходными отверстиями, а нижняя часть - решеткой, играющей роль стабилизатора горения, в центре которой соосно трубчатому (цилиндрическому) корпусу расположен электрический источник розжига (электросвеча);

2) решетка с электрическим источником розжига (электросвечой) расположена в трубчатом (цилиндрическом) корпусе на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора и на 2,5-3 калибра - выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса камеры горения;

3) внутренняя стенка цилиндрического корпуса камеры горения выполнена оребренной;

4) устройство конструктивно снабжено системой контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха, регулятора и расходомера газа, системы «включения - выключения» электрической запальной свечи, пульта управления и контроля.

Реальные экспериментальные исследования (огневые испытания) опытного образца показали, что предлагаемое устройство - инжекционная смесительная горелка - работает устойчиво и эффективно, открывается возможность одновременного сжигания двух и более типов и видов газов и газовых смесей с минимальными экологически вредными отходами и выбросами продуктов горения.

Таким образом, предложенное устройство позволяет:

1) форсировать тепловую мощность горения с заданным коэффициентом избытка воздуха и с сохранением устойчивого факела пламени;

2) улучшить эксплуатационные характеристики горелки (авоматический розжиг, удобство доступа к электросвече и газовым соплам);

3) улучшить компоновку горелки, связанную с особым расположением электросвечи внутри трубчатого корпуса;

4) повысить надежность воспламенения топлива из-за размещения контактов электросвечи в центре потока газовоздушной смеси;

5) обеспечить надежную стабилизацию пламени в момент выхода горелки на режим и при ее дальнейшей работе, а также предотвратить проскок пламени в зону смешения путем особого расположения стабилизатора горения (решетки) совместно с электросвечой относительно выходного среза устройства и подводящего газового коллектора.

6) создавать искусственную турбулизацию газового потока и повышать глубину выгорания факела пламени, что положительно сказывается на полноту сгорания горючей смеси;

7) обеспечить требуемое качество смешения горючего газа и воздуха;

8) предварительно подогреть горюче-воздушную смесь за счет лучистого и конвективного теплообмена (при работе горелки стабилизатор стенки корпуса нагреваются, факел пламени излучает тепло);

9) расширить область применения инжекционных смесительных горелок.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №805009, кл. F23D 13/40, 1978 г.

2. Авторское свидетельство №964360, кл. F23D 13/30, B23K 3/04, бюл. №37, опубл. 07.10.82 г.

Изобретение относится к нагревательным устройствам и установкам для сжигания газа, которые могут быть использованы в различных областях техники для нагрева деталей, сжигания различных бытовых, промышленных и конверсионных отходов и др. Инжекционная смесительная поджиговая горелка (далее - устройство), содержащая трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором, подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, верхняя часть трубчатого (цилиндрического) корпуса закрыта крышкой, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором с входным патрубком и выходными отверстиями, а нижняя часть - решеткой, играющей роль стабилизатора горения, в центре которой соосно трубчатому (цилиндрическому) корпусу расположен электрический источник розжига (электросвеча). Решетка с электрическим источником розжига (электросвечой) расположена в трубчатом (цилиндрическом) корпусе на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора и на 2,5-3 калибра выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса камеры горения. Внутренняя стенка цилиндрического корпуса камеры горения выполнена оребренной. Устройство снабжено системой контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха, регулятора и расходомера газа, системы «включения - выключения» электрической запальной свечи, пульта управления и контроля. Изобретение позволяет форсировать тепловую мощность горения с заданным коэффициентом избытка воздуха и с сохранением устойчивого факела пламени, улучшить эксплуатационные характеристики горелки, улучшить компоновку горелки, связанную с особым расположением электросвечи внутри трубчатого корпуса, повысить надежность воспламенения топлива из-за размещения контактов электросвечи в центре потока газовоздушной смеси, обеспечить надежную стабилизацию пламени в момент выхода горелки на режим и при ее дальнейшей работе, а также - предотвратить проскок пламени в зону смешения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Инжекционная смесительная поджиговая горелка (далее устройство), содержащая трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором, подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, отличающаяся тем, что верхняя часть трубчатого (цилиндрического) корпуса закрыта крышкой, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором с входным патрубком и выходными отверстиями, а нижняя часть - решеткой, играющей роль стабилизатора горения, в центре которой соосно трубчатому (цилиндрическому) корпусу расположен электрический источник розжига (электросвеча).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что решетка с электрическим источником розжига (электросвечой) расположена в трубчатом (цилиндрическом) корпусе на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора и на 2,5-3 калибра выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса камеры горения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя стенка цилиндрического корпуса камеры горения выполнена оребренной.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструктивно снабжено системой контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха, регулятора и расходомера газа, системы «включение - выключение» электрической запальной свечи, пульта управления и контроля.