СПОСОБ СЖИГАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F23D14/62 F23D14/70 

Изобретение относится к теплоэнергетике.

Известен способ сжигания природного газа с подводом к горелочному устройству природного газа, воздуха, с их последующим смесеобразованием, зажиганием и стабилизацией факела. Смесеобразование и стабилизация производится за счет закрутки потока воздуха и рециркуляции высокотемпературных топочных газов. (Теория и практика сжигания газа. Т.6. Под ред. А.С.Иссерлина и М.И.Певзнера, Ленинград, Недра, Ленинградское отделение, 1975 г., с.10-18, 47-57, 79-83). Для этого способа характерны повышенное гидравлическое сопротивление и неравномерность температурного поля факела. Закрутка потока воздуха вызывает пульсационный режим горения.

Известен способ сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха (51)⁷ F23D 14/00, 14/62 (11) В1 005471 (13), согласно которому обеспечивают подачу воздуха, подачу природного газа через газораздающие отверстия перпендикулярно набегающему потоку воздуха, отношение расстояния между которыми к их диаметру составляет величину 2-5, смешивание воздуха и природного газа, поджигание смеси воздуха и природного газа, стабилизацию факела.

Предлагаемый способ сжигания природного газа обеспечивает повышенную полноту сгорания природного газа за счет первоначального равномерного распределения потока газа относительно потока воздуха с их последующим смешением, рециркуляцией и стабилизацией пламени.

По своей технической сущности этот способ и устройство для его осуществления наиболее близки к предлагаемому изобретению и приняты за прототип изобретения

Газогорелочное устройство, работающее по способу-прототипу, содержит корпус с центральным каналом, газораздающие отверстия диаметром d, расположенные на расстоянии S друг от друга, прямоугольные углубления-стабилизаторы для образования зоны обратных токов и стабилизации пламени.

Недостатком данного способа является недостаточно полное смесеобразование потоков природного газа и воздуха в газогорелочных устройствах.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности смесеобразования потоков природного газа и воздуха, повышение устойчивости горения в горелочных устройствах повышенной теплопроизводительности.

Технический результат решается за счет того, что в способе сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха, включающем подачу воздуха, подачу природного газа через газораздающие отверстия газогорелочных устройств, перпендикулярно набегающему потоку воздуха, смешивание воздуха и природного газа, поджигание смеси воздуха и природного газа, стабилизацию горения, при этом потоки природного газа подают в верхнюю и нижнюю части набегающего воздушного потока через ряд встречных соосных газораздающих отверстий с чередующимися диаметрами; верхнюю и нижнюю части потока воздуха перед газораздающими отверстиями дополнительно турбулизируют с образованием обратных воздушных токов, стабилизацию горения осуществляют дополнительной рециркуляцией верхней части потока газовоздушной смеси.

Газогорелочное устройство, реализующее заявляемый способ, содержит корпус с газораздающими отверстиями, перпендикулярными набегающему потоку воздуха, расположенными на расстоянии S друг от друга, углублениями-стабилизаторами факела, при этом корпус состоит из верхней и нижней частей, разделенных прямоугольным сквозным каналом, в верхней и нижней частях корпуса по ходу воздуха размещены дополнительные профилированные воздушные рециркуляционные углубления, газораздающие отверстия и дополнительные профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления (стабилизаторы факела) в верхней части корпуса, газораздающие отверстия в верхней и нижней частях корпуса выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса, в верхней части корпуса отношения их больших и меньших диаметров d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, в его нижней части, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий.

Совокупность признаков предлагаемого способа сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха по сравнению со способом-прототипом позволяет:

- обеспечить однородное смесеобразование, дополнительно турбулизируя верхнюю и нижнюю части потока воздуха с образованием обратных воздушных потоков;

- увеличить полноту сгорания и повысить экологичность газогорелочных устройств за счет интенсивного смесеобразования потоков природного газа и воздуха;

- улучшить стабилизацию горения вследствие дополнительной рециркуляции верхней части потока газовоздушной смеси;

- повысить тепловую мощность газогорелочных устройств за счет возможности увеличения высоты прямоугольного сквозного канала их корпусов.

Преимущества способа определяются тем, что в отличие от способа-прототипа турбулизируют набегающий воздушный поток с образованием обратных потоков воздуха, подают в него встречные потоки природного газа через соосные газораздающие отверстия с чередующимися диаметрами, при расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий - минимальном S=4d₂ и максимальном S=10d₂, стабилизацию горения осуществляют дополнительной рециркуляцией верхней части потока газовоздушной смеси.

На фиг.1 приведен разрез газогорелочного устройства, реализующего заявляемый способ, а на фиг.2 показано его изометрическое изображение.

Газогорелочное устройство, реализующее заявляемый способ, содержит корпус 1 с внутренним прямоугольным сквозным каналом 2, по ходу потока воздуха в верхней и нижней частях корпуса 1 размещены профилированные воздушные рециркуляционные углубления 3, газораздающие отверстия 4 и 5, профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления 6.

Газораздающие отверстия 4 в верхней части корпуса 1 и газораздающие отверстия 5 в его нижней части выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса 1, в верхней части корпуса 1 отношения больших и меньших диаметров газораздающих отверстий 4, равным d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, в его нижней части - отношения больших и меньших диаметров газораздающих отверстий 5, равным d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий.

Газогорелочное устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток поступает во внутренний прямоугольный сквозной канал 2 корпуса 1 газогорелочного устройства. Верхняя и нижняя части потока воздуха поступают в профилированные воздушные рециркуляционные углубления 3 и турбулизируются в них с образованием обратных токов воздуха 7. Далее в поток этого воздуха через соосные газораздающие отверстия 4 и 5 в верхней части и нижней частях корпуса 1 подают природный газ, смешивают его с воздухом, образуя газовоздушную смесь 8. Диаметры d газораздающих отверстий 4 и 5 чередуются перпендикулярно оси корпуса 1, в его верхней части отношения больших и меньших диаметров изменяются в последовательности d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, а в нижней части корпуса 1, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …. Газовоздушная смесь 8 воспламеняется с образованием пламени. Стабилизацию горения осуществляют за счет турбулизации газовоздушной смеси 8 с образованием обратных токов 9 в профилированных стабилизационно-рециркуляционных углублениях, 6 расположенных как в нижней, так и в верхней частях корпуса 1.

За счет обратных токов воздуха 7, подвода природного газа с двух противоположных сторон корпуса 1 через газораздающие отверстия 4 и 5, разных диаметров и обратных токов газовоздушной смеси 8 в выходной части корпуса 1 происходит интенсивное смесеобразование газа и воздуха с образованием практически однородного факела пламени на выходе из корпуса 1 газогорелочного устройства.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться в промышленности и других отраслях народного хозяйства, использующих природный газ в качестве энергоносителя. Устройство для сжигания природного газа содержит корпус с газораздающими отверстиями, перпендикулярными набегающему потоку воздуха, расположенными на расстоянии S друг от друга, и углублениями-стабилизаторами факела. Корпус состоит из верхней и нижней частей, разделенных прямоугольным сквозным каналом, в верхней и нижней частях корпуса по ходу воздуха размещены дополнительные профилированные воздушные рециркуляционные углубления, газораздающие отверстия и дополнительные профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления в верхней части корпуса, газораздающие отверстия в верхней и нижней частях корпуса выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса, в верхней части корпуса отношения их больших и меньших диаметров d₁/d₂=2/l, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, в его нижней части, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий. Изобретение позволяет повысить эффективность смесеобразования, с обеспечением полноты сгорания природного газа и экологичности газогорелочных устройств. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сжигания природного газа, включающий подачу воздуха, подачу природного газа через газораздающие отверстия газогорелочных устройств перпендикулярно набегающему потоку воздуха, смешивание воздуха и природного газа, поджигание смеси воздуха и природного газа, стабилизацию факела, отличающийся тем, что потоки природного газа подают в верхнюю и нижнюю стороны набегающего воздушного потока через ряд встречных соосных газораздающих отверстий с чередующимися диаметрами.

2. Способ сжигания природного газа по п.1, отличающийся тем, что верхнюю и нижнюю части потока воздуха перед газораздающими отверстиями дополнительно турбулизируют с образованием обратных воздушных токов.

3. Способ сжигания природного газа по п.1, отличающийся тем, что стабилизацию горения осуществляют дополнительной рециркуляцией верхней части потока газовоздушной смеси.

4. Устройство для осуществления способа содержит корпус с газораздающими отверстиями, перпендикулярными набегающему потоку воздуха, расположенными на расстоянии S друг от друга, и углублениями-стабилизаторами факела, отличающееся тем, что корпус состоит из верхней и нижней частей, разделенных прямоугольным сквозным каналом, в верхней и нижней частях корпуса по ходу воздуха размещены дополнительные профилированные воздушные рециркуляционные углубления, газораздающие отверстия и дополнительные профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления в верхней части корпуса, газораздающие отверстия в верхней и нижней частях корпуса выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса, в верхней части корпуса отношения их больших и меньших диаметров d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, в его нижней части, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий.