ГОРЕЛКА Российский патент 2018 года по МПК F23D14/02 F23D14/64 

Устройство относится к газовым горелкам и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей в особенности средних и больших ванных печах отражательного типа.

Известно устройство газовой инжекционной горелки (патент РФ №2243447) являющаяся аналогом изобретения.

Так же, как и предлагаемое изобретение, аналог содержит трубу для подачи газа, сопла, через которые газ под давлением проходит через них инжектируя из атмосферы воздух, необходимый для горения, далее газ и воздух поступают в камеру предварительного смешения, где происходит смешение газа и засасываемого воздуха.

Анализ конструкции горелки, описанной в патенте РФ №2243447, позволяет выявить следующие недостатки:

1. При горении газовоздушной смеси не получается короткого, среднего и двух длинных факела, который имеет предлагаемая горелка.

2. Предполагаю, что горелка, описанная в патенте РФ №2243447, не имеет большого срока службы из-за наличия трех лопаточных завихрителей, работающих при высоких температурах.

3. Горелка достаточно сложная, а, как правило, сложные конструкции часто ломаются и имеют сравнительно небольшой срок службы.

4. Кроме того, имеются трудности в наладке и регулировке (размеры и количество дополнительных каналов и подачи воздуха, их расположения относительно друг друга, геометрии завихрителей, и окончательно определяется для каждого типа размера горелочного устройства индивидуально в ходе натурных огневых испытаний).

5. Тепловая мощность горелки явно ниже, чем предлагаемой инжекционной горелки.

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

Известно также устройство газовой инжекционной горелки (патент РФ №2358198) являющаяся аналогом изобретения.

Описанная в патенте инжекционная горелка содержит, как и предлагаемая, размещенные в общей сварной газораспределительной камере смесители в виде труб с каналом для подсоса атмосферного воздуха и газовыми соплами.

Анализ конструкции горелки, описанной в патенте РФ №2358198, позволяет выявить следующие недостатки:

1. При горении газовоздушной смеси не получается короткого, среднего, и двух длинных факелов, который имеет предлагаемая горелка.

2. Устанавливать такие горелки в тепловые и плавильные агрегаты средней и большой мощности нецелесообразно.

3. В конструкции горелки не предусмотрено устройство для регулирования подачи воздуха.

4. Тепловая мощность горелки в несколько раз ниже, чем предлагаемой инжекционной горелки.

Ввиду наличия указанных выше недостатков горелка не может решить поставленную техническую задачу.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению аналогом (прототипом) является газовая инжекционная трех рядная горелка БИГ-3-24, содержащая: 24 единичных цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, огнеупорную набивную массу (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 разряжением. В больших котлах и больших плавильных печах использование таких горелок вызывает трудности, связанные с тем, что горелка обеспечивает полное сгорание газа на длине факела около 1 м (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 мало при больших ваннах, допустим, газовых ванных плавильных печей отражательного типа. Кроме того, если использовать такие горелки в роторных печах, то длины факела явно недостаточно. В коротко роторных печах необходимо, чтобы факел непосредственно обогревал цилиндрическую стенку печи, такой возможности у горелки нет.

Смесители горелки изготавливаются из углеродистой стали, поэтому горелки имеют небольшой срок службы (из опыта эксплуатации в ООО «Ресурсы Поволжья», ООО «Эком», «Промышленное литье» 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 обмуровке горизонтальное или немного наклонное. Далее, в горелке отсутствует устройство для регулирования расхода воздуха. По приведенным выше причинам, а также указанным ниже недостаткам получение технического результата, который обеспечивается изобретением, невозможно.

Недостатками горелки, взятой за прототип, также 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 и износу;

- трудности в процессе набивки огнеупорной набивной массой пространства между смесителями горелок из-за малого расстояния между смесителями - 20 мм.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка четырехрядной 40-ка смесительной инжекционной горелки, у которой при горении получается очень длинный факел от смесителей первого ряда (считается сверху), длинный от смесителей второго ряда, средний от смесителей третьего ряда, короткий от смесителей четвертого ряда, при этом бы происходило смешение всех четырех факелов, которые бы обогревали большую площадь наклонной площадки, подины печи, кроме того горелка должна иметь большую мощность, большой срок службы, лучшие условия процесса набивки и обмуровки ее в тепловом или плавильном агрегате и возможность регулирования расхода воздуха.

Технический результат - разработанная четырехрядная 40-ка смесительная горелка при горении газовоздушной смеси имеет очень длинный факел от смесителей верхнего ряда, длинный от смесителей второго ряда, средний от смесителей третьего ряда, короткий от смесителей четвертого ряда, при этом происходит смешение всех четырех факелов, которые обогревают большую площадь наклонной площадки, подины печи, кроме того горелка имеет большую мощность, большой срок службы, лучшие условия процесса набивки и обмуровки ее в тепловом или плавильном агрегате, а также возможность регулирования расхода воздуха.

Это достигается тем, что в устройство «Горелка», содержащая стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, 40 смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, отличающаяся тем, что согласно предлагаемому изобретению содержит кожух, приваренный к газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель, который надевается снизу на газораспределительную камеру и кожух, и приваривается по периметру к газораспределительной камере, содержит устройство для регулирования расхода воздуха, кроме того, в газораспределительной камере размещены: в первом ряду 10 смесителей с длинными насадками, имеющими на внутренней поверхности 16 литых ребер, во втором ряду 10 смесителей с короткими насадками, в третьем ряду размещены 10 смесителей без насадок и в четвертом размещены 10 смесителей с насадками, имеющими устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси.

При этом смесители, насадки к смесителям, литой стабилизирующий пламя туннель, все детали насадок смесителей нижнего ряда изготавливают из из жаростойкого чугуна Х28НД3Ю2. Жаростойкий чугун, используемый в качестве материала для изготовления смесителей, насадок к смесителям, литого стабилизирующего пламя туннеля, всех деталей насадок смесителей нижнего ряда позволяет значительно увеличить срок службы горелки.

Существенно отметить, что литой стабилизирующий пламя туннель в нижней части разделен тремя перегородками толщиной 4 мм, которые делят его на четыре ряда. Введение в состав горелки стабилизирующего туннеля увеличивает срок службы горелки, стабилизирует горение факелов каждого ряда, улучшает процесс обмуровки горелок в тепловом или плавильном агрегате, время обмуровки горелки значительно сокращается.

Следует отметить, что каждый смеситель первого ряда (горелка устанавливается в печи таким образом, что первый ряд находится вверху) является отливкой и представляет собой трубу диаметром 63×10 мм длиной 200 мм с элептической предварительной камерой смешения и с учетом наружной резьбы 15 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом в каждом смесителе имеется насадка длиной 320 мм с наружным ∅ 66 мм, на внутренней поверхности которой ∅ 43 мм имеются 16 литых ребер, литые ребра со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 7 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм, длина резьбы составляет 15 мм, кроме того в нижней части насадки выфрезерованы две лыски для удобства ее навинчивания на смеситель и свинчивания с него. Смесители первого ряда с длинными насадками и литыми в них ребрами, а также литого стабилизирующего пламя туннеля позволяют увеличить длину факела первого ряда до 4,6 м.

Вместе с тем, каждый смеситель второго ряда является отливкой и представляет собой трубу диаметром 63×10 мм длиной 460 мм с элептической предварительной камерой смешения, кроме того, в конце каждого смесителя на внутренней поверхности ∅ 43 мм имеются 16 литых ребер, литые ребра со стороны движения газо воздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 7 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм. Смесители второго ряда с литыми в конце каждого смесителя 16-ю ребрами на внутренней поверхности ∅ 43 мм, а также литого стабилизирующего пламя туннеля позволяют увеличить длину факела второго ряда до 4,0 м.

Более того, каждый смеситель третьего ряда является отливкой и представляет собой трубу с наружным диаметром 63×10 мм длиной 400 мм с элептической предварительной камерой смешения и внутренним ∅ 43 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°. Смесители третьего ряда, а также литого стабилизирующего пламя туннеля позволяют получить длину факела до 1,7 м.

Следует отметить, что каждый смеситель четвертого ряда является отливкой и представляет собой в верхней части трубу диаметром 32×5 мм переходящей в нижней части в трубу диаметром 63×10 мм длиной 260 мм с учетом наружной резьбы 15 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом в каждом смесителе имеется насадка длиной 80 мм с наружным ∅ 66 мм и внутренней резьбой длиной 15 мм, причем насадка имеет устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси, в проточку насадки заваривается диск толщиной 8 мм с наружным диаметром 46 мм, имеющий тринадцать отверстий ∅ 4,0 мм, а с торца навинчивается диск с лысками и наружным диаметром 66 мм, имеющий тринадцать отверстий диаметром 4 мм Конструкция насадки позволяет получить факел длиной 770 мм, причем, насадки к смесителям в случае их обгорания, оплавления при длительной эксплуатации, заменяются на новые, что, в конечном итоге, увеличивает срок службы горелки.

Вместе с тем, введенный в конструкцию горелки кожух, коробчатый формы сварен из листовой стали марки Сталь 15 толщиной 2,5 мм позволяет набивать огнеупорную набивную массу в пространство между смесителями до установки горелки в тепловой или плавильный агрегат, а также дает возможность просушивать и прокаливать горелку вне теплового или плавильного агрегата, кожух предотвращает процесс осыпания огнеупорной набивной массы в процессе ее набивки. Благодаря кожуху и увеличенному расстоянию между смесителями до 34 мм, улучшается процесс набивки горелки огнеупорной набивной массой.

Более того, экспериментально разработана автором и проверена на газовых плавильных печах следующая огнеупорная набивная масса для обмуровки горелки и набивки пространства между смесителями в % по весу:

Мертель шамотный МШ 39 ТУ 14-199-119-200 38%; Лигносульфанат технический ТУ 13-0281036-89 15%; Порошок молотой глины ПГНУ ТУ 1522-051-05802299-2005 22%; Фоскон 430 ТУ 2149-200-10964029-2003 3%; Кварцевый песок марки Т ГОСТ 22551-77 10; Вода 12%.

Приведенная огнеупорная набивная масса после прокалки обладает высокой твердостью, высокой огнеупорностью, значительной стойкостью против осыпания при температурах до 1660°С, естественно, срок службы горелки значительно увеличивается.

Наконец, в горелку введено устройство для регулирования расхода воздуха состоящее из: двух стальных направляющих, приваренных к газораспределительной камере, двух шпилек, регулятора, двух гаек - барашек и двух пружинных шайб. Устройство для регулирования расхода воздуха позволяет регулировать инжектируемый в горелку воздух, а также позволяет использовать в горелке природные газы различных месторождений России, стран СНГ и мира. Введение в конструкцию горелки выше перечисленного позволяет успешно решить поставленную задачу.

На фиг. 1 показана горизонтальная проекция горелки.

На фиг. 2 изображен разрез А-А предлагаемой горелки.

На фиг. 3 изображен смеситель с насадкой первого ряда.

На фиг. 4 вид Б смесителя с насадкой первого ряда.

На фиг. 5 вид В смесителя с насадкой первого ряда.

На фиг. 6 показан смеситель второго ряда.

На фиг. 7 показан смеситель третьего ряда.

На фиг. 8 изображен смеситель четвертого ряда с насадкой.

На фиг. 9 вид Г смесителя четвертого ряда с насадкой.

На фиг. 10 вид Д смесителя четвертого ряда с насадкой.

На фиг. 11 показана фронтальная проекция литого стабилизирующего пламя туннеля в разрезе.

На фиг. 12 показана в разрезе плавильная ванная печь отражательного типа с установленной в ней инжекционной горелкой.

Предполагаемое изобретение «Горелка» состоит из сорока смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 1, к которой также как и в прототипе приварен штуцер 2, по которому подается природный газ фиг. 1, 2. Газораспределительная камера 1, имеющая прямоугольную форму сварена из листовой стали толщиной 2,5 мм, в верху по краям к ней приварены две стальные направляющие 3 толщиной 3 мм и две шпильки 4. В газораспределительной камере 1 просверлено три ряда отверстий диаметром 53 мм, в которые вставлены и герметично заварены 30 смесителей, причем десять смесителей 5, расположенных в первом ряду по установке горелки в печи имеют насадки 6, десять смесителей 7 во втором ряду выполнены без насадок и десять смесителей 8 в третьем ряду выполнены также без насадок фиг. 2. Кроме того, в четвертом ряду размещены десять смесителей 9 с насадками 10.

Каждый смеситель 5 первого ряда с насадкой 6 является отливкой и представляет собой трубу диаметром 63×10 мм длиной 200 мм с элептической предварительной камерой смешения 11, в которой по периферии просверлены четыре сопла 12 под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90° фиг. 2, 3. Диаметр сопел 12 и диаметр смесителя 5 выбираются исходя из условий обеспечения расчетного расхода газа одним смесителем. Верхняя часть смесителя 5 обтачивается до диаметра 52,5 мм, на нижнюю часть нарезается резьба длиной 15 мм, на которую навинчивается насадка 6. В каждом смесителе 5 с насадкой 6 длиной 320 мм и с наружным ∅ 66 мм имеются на внутренней поверхности ∅ 43 мм 16 литых ребер 13, при этом литые ребра 13 со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 7 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм, длина резьбы составляет 15 мм, кроме того в нижней части насадки выфрезерованы две лыски 14 под ключ для удобства ее навинчивания на смеситель 5 и свинчивания с него фиг. 2, 3, 4, 5. Смесители 5 первого ряда с насадками 6 и стабилизирующего пламя туннеля 15 позволяют увеличить длину факела первого ряда до 4,6 м. Каждый смеситель 5 с насадкой 6 получается литьем по выплавляемым моделям из жаростойкого чугуна марки Х28НД3Ю2 (Cr = 25-30%, С = 2,2-3,0%, Ni = 0,5-0,8%, AI = 1,0-2,0%, Cu = 2,5-3,5%).

Каждый смеситель 7 второго ряда является отливкой и представляет собой трубу диаметром 63×10 мм длиной 460 мм с элептической предварительной камерой смешения 11, кроме того, в конце каждого смесителя 7 на внутренней поверхности ∅ 43 мм имеются 16 литых ребер 13 длиной 60 мм, литые ребра 13 со стороны движения газовоздушной смеси имеют заходную часть «заострение» длиной 7 мм, угол «заострения» составляет 30°, высота ребер 4,5 мм. Кроме того, в смесителе 7 просверлены четыре сопла 12 под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90° фиг. 2, 6. Смесители 7 второго ряда с литыми в конце каждого смесителя 16-ю ребрами 13 на внутренней поверхности ∅ 43 мм, а также литого стабилизирующего пламя туннеля 15 позволяют увеличить длину факела второго ряда до 4,0 м.

Каждый смеситель 8 третьего ряда является отливкой и представляет собой трубу с наружным диаметром 63×10 мм длиной 400 мм с элептической предварительной камерой смешения 11 и внутренним ∅ 43 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 12 под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90° фиг. 7. Смесители 8 третьего ряда, а также литого стабилизирующего пламя туннеля 15 позволяют получить длину факела до 1,7 м.

Следует отметить, что каждый смеситель 9 четвертого ряда является отливкой и представляет собой в верхней части трубу диаметром 32×5 мм переходящей в нижней части в трубу диаметром 63×10 мм длиной 260 мм с учетом наружной резьбы 15 мм, в которой по периферии просверлены четыре сопла 12 под углом 26°±1° к их осям с зенковкой входной части 0,5 мм под углом 90°, при этом в каждом смесителе имеется насадка 10 длиной 80 мм с наружным ∅ 66 мм и внутренней резьбой длиной 15 мм, причем насадка 10 имеет устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси фиг. 8. В проточку насадки 10 заваривается диск 16 толщиной 8 мм с наружным диаметром 46 мм, имеющий тринадцать отверстий 17 ∅ 4,0 мм, а с торца навинчивается диск 18 с лысками 14 и наружным диаметром 66 мм, имеющий тринадцать отверстий 19 диаметром 4 мм. Конструкция насадки 10 позволяет получить факел длиной 770 мм, причем, насадки к смесителям в случае их обгорания, оплавления при длительной эксплуатации, заменяются на новые, что, в конечном итоге, увеличивает срок службы горелки.

Жаростойкий чугун, используемый в качестве материала для изготовления смесителей, насадок к смесителям, литого стабилизирующего пламя туннеля 15, всех деталей насадок смесителей четвертого ряда позволяет увеличить срок службы горелки. Насадки к смесителям первого и четвертого ряда в случае их обгорания, оплавления при длительной эксплуатации, заменяются на новые, что, в конечном итоге, увеличивает срок службы горелки.

К газораспределительной камере 1 приварен по периметру кожух 20, из листовой стали марки Сталь 15 толщиной 2,5 мм, в который набивается огнеупорная набивная масса 21 фиг. 2. При набивке огнеупорной набивной массой 21 пространства между смесителями она не осыпается благодаря стенкам кожуха 20. В прототипе горелки имеются трудности при набивке огнеупорной набивной массой 21 пространства между смесителями, так как расстояние между смесителями всего 20 мм, а длина их большая. Хорошие условия для набивки огнеупорной набивной массой 21 пространства между смесителями в предлагаемой горелке созданы благодаря увеличению расстояния между смесителями до 34 мм. Обмуровка горелки и набивка пространства между смесителями производится огнеупорной набивной массой 21, которую экспериментально разработал автор и проверил на действующих газовых ванных плавильных печах. Огнеупорная набивная масса 21 для обмуровки горелки и набивки пространства между смесителями имеет следующий состав:

Мертель шамотный МШ 39 ТУ 14-199-119-200 38%; Лигносульфанат технический ТУ 13-0281036-89 15%; Порошок молотой глины ПГНУ ТУ 1522-051-05802299-2005 22%; Фоскон 430 ТУ 2149-200-10964029-2003 3%; Кварцевый песок марки Т ГОСТ 22551-77 10; Вода 12%.

Приведенная огнеупорная набивная масса 21 после прокалки обладает высокой твердостью, высокой огнеупорностью, значительной стойкостью против осыпания при температурах до 1650°С. Срок службы горелки значительно увеличивается.

Процесс приготовления огнеупорной набивной массы 21 следующий: замачивают порошок молотой глины в течение суток, далее добавляют порциями мертеля шамотного и кварцевого песка, вся масса постоянно тщательно перемешивается, добавляется лигносульфанат технический и также все тщательно перемешивается. В заключении при перемешивании выливается в смесь фоскон и вода. Все еще тщательно перемешивается. После набивки огнеупорной набивной массой пространства между смесителями горелка прокаливается при температуре 600-700°С в течении двух часов. Следует отметить, что перед прокалкой излишки набитой огнеупорной массы 21 срезаются линейкой. Рекомендуется производить набивку горелки огнеупорной набивной массой вне теплового или плавильного агрегата. Набитая огнеупорной набивной массой 21 горелка может просушиваться и прокаливаться отдельно до установки ее в тепловой или плавильный агрегат. На газораспределительную камеру 1 и кожух 20 надевается снизу отлитый из жаростойкого чугуна Х28НД3Ю2 стабилизирующий туннель 15 и приваривается по периметру к газораспределительной камере 1 фиг. 2. Литой стабилизирующий пламя туннель 15 в нижней части разделен тремя перегородками 22 толщиной 4 мм, которые делят его на четыре ряда фиг. 2, 11. Введение в состав горелки стабилизирующего туннеля 15 увеличивает срок службы горелки, стабилизирует горение факела, улучшает процесс обмуровки горелок в тепловом или плавильном агрегате, время обмуровки горелки значительно сокращается. Конструкция стабилизирующего туннеля 15 позволяет устанавливать горелку в тепловой или плавильный агрегат с любой толщиной стенки. В подготовленную нишу в горелочной стене ставится горелка и щели замазываются огнеупорной набивной массой, т.е. процесс обмуровки улучшается, становится простым, менее трудоемким. В предлагаемой горелке четыре факела смешиваются, а его форма, для примера, показана на разрезе газовой ванной плавильной печи фиг. 12. На фиг. 12 поз. 23 - горелка; поз. 24 - факел горелки; поз. 25 - шихта; поз. 26 - наклонная площадка; поз. 27 - подина. Сорок цилиндрических смесителей является экспериментально установленным оптимальным числом для горелок, которые имеют большую мощность и которые устанавливаются в средних и больших плавильных агрегатах и котлах. Более того, при меньшем 10 и большем 10 смесителях в ряду технический результат не был достигнут (особенно это касается размеров огнеупорных блоков для подин и наклонных площадок промышленных ванных печей отражательного типа средних и больших). Данные получены на испытательном стенде для инжекционных горелок в ООО «Пензаплав» г. Пенза, где работает главным инженером автор заявки. На стенде можно экспериментально определить, как влияют на форму факела и на его длину конструктивные элементы горелки: форма и размеры смесителей, их расположение в горелке, их количество, форма и размеры насадок к смесителям, количество ребер и угол заострения на насадках, а также количество ребер, их размеры, размеры литого стабилизирующего пламя туннеля и т.д. Количество экспериментов, проводимых над предлагаемой горелкой было восемь. Сверлили 5, 6 сопел в каждом смесителе под углами 23, 27° - технический результат не достигался, а достигался под углами 25° и 26°. Существенно отметить следующее: предлагаемая горелка испытывалась при давлении 0,09 МПа. При меньшем 16 количестве литых ребер на внутренней поверхности насадки и смесителя 14-15 и при большем 17-18, а также, если литые ребра 13 со стороны движения газо воздушной смеси имели заходную часть «заострение» длиной менее или более 7 мм, угол «заострения» составлял менее или более 30°, высота ребер отличалась от 4,5 мм технический результат не достигался. Важно отметить, что происходило завихрение факела и резко уменьшалась его длина. Испытывали насадки с 18-ю, 20-ю ребрами длина факела также уменьшалась, очевидно, ввиду большого сопротивления потоку газо воздушной смеси, так как уменьшался просвет, вернее сказать площадь, через которую проходит поток газо воздушной смеси. Более того, при испытаниях изменялась форма нижней части литого стабилизирующего пламя туннеля, например, длина его была 30, 40, 50, 80, 90, однако, технический результат не достигался, а достигался при длине 60 и 70 мм (из соображения экономии и сокращения длины горелки взята длина 60 мм). Эксперименты проводились со всеми смесителями и с насадками в каждом ряду. Кроме того изменялось количество отверстий и их диаметр на дисках 16, 18, но технический результат был достигнут только при указанных выше параметрах смесителей и насадок, расположенных в четвертом ряду.

Существенно отметить, что очень сильно на длину и форму факела, кроме указанных выше факторов влияет давление газа, подаваемого в горелку. Оптимальным для предлагаемой горелки получилось давление 0,09 МПа. Кстати сказать, при разработке конструкций горелок автор использовал ранее и использует сейчас опыт и результаты экспериментов, которые были получены в ходе выполнения ООО «Пензаплав» Государственого контракта №8297р/13094 от 31.07.10. Р №100831185742. Итак, полученные в предлагаемой горелке факелы позволяют равномерно проплавлять шихту 25, как на наклонной площадке 26, так и поддерживать температуру в ванне печи 27 и проплавлять шихту, загружаемую в ванну печи 27. Зон на наклонной площадке и на подине печи, где бы не проплавлялась шихта нет! На испытательном стенде в ООО «Пензаплав» экспериментальный вариант предлагаемой горелки показал факел, изображенный на фиг. 12. Это обстоятельство позволяет использовать горелку в больших котлах, в средних и больших газовых ванных отражательного типа плавильных печах, а также в роторных печах с наклонной или горизонтальной осью вращения, а также в других устройствах.

Наконец, в горелку введено устройство для регулирования расхода воздуха состоящее из: двух стальных направляющих 3, приваренных к газораспределительной камере 1, двух шпилек 4, регулятора 28, двух гаек - барашек 29 и двух пружинных шайб 30 фиг. 1, 2. Устройство для регулирования расхода воздуха позволяет регулировать инжектируемый в горелку воздух, а также позволяет использовать в горелке природные газы различных месторождений России, стран СНГ и мира. Две стальные направляющие 3 толщиной 3 мм, приварены по краям к газораспределительной камере 1 «заподлицо» с верхней плоскостью смесителей, по ним как по «направляющим» скользит регулятор 28, который регулирует расход воздуха, инжектируемый в горелку при подаче в нее газа, причем регулятор 28 по краям имеет отбортовки, которые предотвращают боковое смещение. В регуляторе 30 имеются два паза 31, в которые входят две шпильки 4. Справа от пазов 31 нанесены краской деления 32 с цифрами, которые необходимы для удобства регулировки расхода воздуха инжектируемого в горелку при подаче в нее газа. Регулятор 28 изготовлен методом штамповки из стального листа толщиной 4 мм, в регуляторе 28 просверлено сорок отверстий, которые соосны с отверстиями смесителей, а деления с цифрами предназначены для удобства проведения регулировки фиг. 2, 3. Допустим, для конкретного состава природного газа обеспечивается полное сгорание газа на делении, к примеру, пятом, следовательно, это оптимальный расход горелкой природного газа при данном давлении и мы фиксируем, двумя гайками-барашками 4, и двумя пружинными шайбами 30 регулятор 28 относительно отверстий смесителей. Гайки-барашки 4 периодически раз в полгода рекомендуется подтягивать.

Горелка работает следующим образом. Газ под давлением подается через канал штуцера 2 в газораспределительную камеру 1. Вытекающие из газовых сопел 12 струи газа инжектируют из атмосферы воздух, необходимый для горения, который по каналу попадает в элептическую предварительную камеру смешения 11, где происходит предварительное смешение газа и засасываемого воздуха фиг. 1, 2, 3, 6, 7, 8. В десяти смесителях 9 с насадками 10 в камерах 33 газо воздушная смесь расширяется, давление падает, происходит предварительное смешение газо воздушной смеси. Далее, проходя через отверстия диска 16, газовоздушная смесь сжимается, а в камере 34 расширяется, давление падает, при этом проходя отверстия в диске 18 снова сжимается, таким образом, обеспечивается окончательное перемешивание газо-воздушной смеси фиг. 8. Сгорание основной части газовоздушной смеси во всех смесителях происходит в огнеупорном стабилизирующем туннеле 15, остальной части - в камере горения котла или печи. Пройдя стабилизирующий туннель 15, факелы смесителей четырех рядов смешиваются и получается факел имеющий форму, изображенную на фиг. 12.

Регулировка расхода воздуха обычно производится при опытных, экспериментальных плавках на печи, котле, а также при изменении давления или состава подаваемого в горелки газа, а также использования другого газа. Необходимым условием нормальной работы горелки является наличие разряжения в камере горения в пределах 5÷20 даПа (мм. вод. ст.). Номинальное давление газа перед горелкой 0,09 МПа. Тепловая мощность горелки -4850 кВт. Горелку можно легко зафутеровать, перекрыть огнеупорным блоком и установить одну или, для равномерного нагрева, несколько штук в плавильном или другом тепловом агрегате. Благодаря наличию стабилизирующего туннеля горелка может быть быстро установлена и обмурована в тепловом или плавильном агрегате с любой толщиной стенки. Итак, технический результат достигнут - разработанная 40-ка смесительная горелка при горении газовоздушной смеси имеет очень длинный факел от смесителей верхнего ряда, длинный от смесителей второго ряда, средний от смесителей третьего ряда, короткий от смесителей четвертого ряда, при этом происходит смешение всех четырех факелов, которые обогревают большую площадь наклонной площадки, подины печи, кроме того горелка имеет большую мощность, большой срок службы, лучшие условия процесса набивки и обмуровки ее в тепловом или плавильном агрегате, а также возможность регулирования расхода воздуха.

Изобретение относится к области энергетики. Газовая инжекционная горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, сорок цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 25° к их осям, кожух, приваренный к газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель, который надевается снизу на газораспределительную камеру и кожух и приваривается по периметру к газораспределительной камере, содержит устройство для регулирования расхода воздуха, кроме того, в газораспределительной камере размещены: в первом ряду десять смесителей с длинными насадками, имеющими на внутренней поверхности шестнадцать литых ребер, во втором ряду десять смесителей с короткими насадками, в третьем ряду размещены десять смесителей без насадок и в четвертом размещены десять смесителей с насадками, имеющих устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси. Изобретение позволяет получить очень длинный факел, повысить эксплуатационную надежность. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Газовая инжекционная горелка, содержащая стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, 40 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 снизу на газораспределительную камеру и кожух и приваривается по периметру к газораспределительной камере, содержит устройство для регулирования расхода воздуха, кроме того, в газораспределительной камере размещены: в первом ряду 10 смесителей с длинными насадками, имеющими на внутренней поверхности 16 литых ребер, во втором ряду 10 смесителей с короткими насадками, в третьем ряду размещены 10 смесителей без насадок и в четвертом размещены 10 смесителей с насадками, имеющих устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси.

2. Горелка по п. 1 отличающаяся тем, что смесители, насадки к смесителям, литой стабилизирующий пламя туннель, все детали насадок смесителей четвертого ряда изготавливают из жаростойкого чугуна Х28НД3Ю2.

3. Горелка по п. 1 отличающаяся тем, что литой стабилизирующий пламя туннель в нижней части разделен тремя перегородками толщиной 4 мм, которые делят его на четыре ряда.

4. Горелка по п. 1 отличающаяся тем, что кожух, коробчатый формы сварен из листовой стали марки Сталь 15 толщиной 2,5 мм.

5. Горелка по п.1 отличающаяся тем, что огнеупорная набивная масса для обмуровки горелки и набивки пространства между смесителями имеет следующий состав:

Мертель шамотный МШ 39 ТУ 14 - 199 - 119 - 200 38%; Лигносульфанат технический ТУ 13 - 0281036 - 89 15%; Порошок молотой глины ПГНУ ТУ 1522 - 051 - 05802299 -2005 22%; Фоскон 430 ТУ 2149 - 200 - 10964029 - 2003 3%; Кварцевый песок марки Т ГОСТ 22551-77 10; Вода 12%.

6. Горелка по п. 1 отличающаяся тем, что устройство для регулирования расхода воздуха состоит из: двух стальных направляющих, приваренных к газораспределительной камере, двух шпилек, регулятора, двух гаек-барашек и двух пружинных шайб.