Газовая горелка Российский патент 2023 года по МПК F23D14/02 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому в нефтегазодобывающей промышленности, в частности для сжигания газа в печи подогрева газа для собственных нужд без принудительной подачи воздуха.

Известна газовая горелка содержащая размещенные в общей сварной газораспределительной камере четыре смесителя в виде толстостенных труб с каналом в каждой из них для подсоса атмосферного воздуха и газовыми соплами, высверленными по периферии трубы под углом 25° к ее оси, причем на каждый смеситель навинчена по резьбе сменная насадка с внутренними винтовыми лопатками, расположенными под углом 21-23° к его продольной оси (патент РФ №2358198, опубликовано 10.06.2009). К недостаткам известной горелки можно отнести сложность ее изготовления, так как используется несколько различных технологических процессов: литье, механическая обработка на станках. Недостатком данного устройства также можно считать невозможность регулировки расхода сжигаемого газа.

Известна горелка диффузионная состоящая из корпуса с одной стороны жестко соединенного с соплом, выполненным в виде диффузора, а с другой также жестко с управляющим механизмом и содержащего патрубок для подвода газа, при этом внутри корпуса со стороны сопла встроен дроссель, выполненный в виде усеченного конуса, большим основанием направленным в сторону движения газа, причем отношение диаметра сопла к большему диаметру дросселя не превышает 1, 4, а на дросселе жестко закреплены лопатки таким образом, что проекции боковых стенок лопаток перекрывают свободное сечение горелки, при этом дроссель связан с управляющим механизмом посредством тяги, связанной с управляющим механизмом подвижно, при этом,, тяга выполнена полой, а дроссель выполнен со сквозным осевым каналом, при этом дроссель и тяга соединены между собой герметично, а в тяге со стороны управляющего механизма установлена регулируемая заслонка, (патент РФ №2319073, опубликовано 10.03.2008).

К недостаткам известной горелки можно отнести сложность ее конструкции, сложность изготовления и сложность регулировки, которую необходимо осуществлять, как минимум при помощи трех устройств.

Известна газовая инжекционная горелка, взятая в качестве ближайшего аналога (прототип), содержащая патрубок подвода газа, который размещен вблизи одного из крайних рядов смесительных стволов, а газовая камера снабжена перегородкой, отделяющей первый по ходу движения газа ряд стволов от второго и имеющей проходное отверстие, расположенное противоположно патрубку подвода газа, (патент РФ №2395034, опубликовано 20.07.2010).

К недостаткам прототипа можно отнести ее низкие технологические возможности, связанные с невозможностью регулировки подачи сжигаемого газа, вследствие последовательной подачи газа к смесительным стволам при которой давление при подходе газа к последнему смесительному стволу ослабевает, а при подаче газа на минимуме, например 40% от номинала, газ до последних стволов с соплами может доходить до ближайших с меньшим давлением. Это может привести к воспламенению газа внутри смесительного ствола, т.е проскок пламени, иногда с выбросом пламени наружу в помещение в котором находится горелка.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно повышение технологических возможностей горелки, создание простой и надежной конструкции с возможностью стабильной подачи давления газа к смесительным стволам горелки, интенсификации горения сжигаемого газа и предотвращение возможности проскока пламени.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков включающих газовую камеру, выполненную в виде параллелепипеда с перегородкой, связанную патрубком подачи газа с коллектором подвода газа, смесительные стволы с газовыми соплами, выполненными с наклоном в сторону движения воздуха и новыми признаками, заключающимися в том, что газовая камера разделена перегородками с образованием, по меньшей мере, двух герметичных отсеков, каждый из которых снабжен патрубком подвода газа от общего коллектора подачи газа с краном, в первом отсеке смонтирован один смесительный ствол, а в каждом последующем отсеке смонтировано смесительных стволов на один больше предыдущего.

Каждый смесительный ствол снабжен, по меньшей мере, двумя соплами, выполненными под углом в 15-30 градусов к образующей смесительного ствола.

Каждый смесительный ствол выполнен в виде пустотелого цилиндра с открытыми торцами, с одной стороны торец смесительного ствола открыт для забора воздуха, а с другой стороны торец открыт для выхода горящей смеси воздуха и газа из смесительного ствола газовой камеры в печь.

Каждый патрубок подвода газа от общего коллектора подачи газа снабжен шаровым краном.

Новизной предлагаемой полезной модели является разделение газовой камеры перегородками с образованием, по меньшей мере, двух герметичных отсеков, каждый из которых снабжен патрубком подвода газа от общего коллектора подачи газа с краном, в первом отсеке смонтирован один смесительный ствол, а в каждом последующем отсеке смонтировано смесительных стволов на один больше предыдущего.

Признак разделения газовой камеры перегородками с образованием, по меньшей мере, двух герметичных отсеков, расширяет технологические возможности горелки, обеспечивает возможность параллельной подачи газа к каждому отсеку с обеспечением в каждом отсеке одинакового давления газа и возможность стабильной работы горелки в различных режимах. Так, отсеки могут работать, как независимо один от другого, посредством перекрытия кранами поступление газа, так и одновременно. При этом обеспечивается упрощение конструкции горелки.

Признак наличия патрубка подвода газа к каждому отсеку от общего коллектора подачи газа с краном, обеспечивает подачу газа от коллектора отдельно в каждый отсек, что предотвращает снижение давления газа в каждом отсеке, позволяет осуществлять регулирование процесса горения газа, исключить проскок пламени при розжиге. Наличие крана обеспечивает простоту процесса регулировки подачи газа, возможность подачи или перекрытия газа каждому отдельному отсеку или одновременно двум или нескольким.

Признак монтажа в первом отсеке одного смесительного ствола, а в каждом последующем отсеке смонтировано смесительных стволов на один больше предыдущего обеспечивает интенсификацию горения сжигаемого газа за счет работы горелки в различных режимах - в режиме работы одного смесительного ствола, в режиме работы двух стволов и в режиме работы трех и более стволов, обеспечивая тем самым различный уровень температуры в камере сгорания, различный режим нагрева, расширяя таким образом технологические возможности горелки.

Признаки наличия в каждом смесительном стволе, по меньшей мере, по два сопла, выполненных под углом в 15-30 градусов к образующей смесительного ствола, выполнение каждого смесительного ствола в виде полого цилиндра с открытыми торцами, с одной стороны торец ствола открыт для забора воздуха, а с другой стороны торец открыт для выхода горящей смеси воздуха и газа из смесительного ствола газовой камеры в печь и наличие у каждого патрубка подвода газа от общего коллектора подачи газа шарового крана - являются признаками дополнительными, направленными на пояснение конструктивных особенностей горелки, характеризуемых основными признаками и способствуют достижению поставленного предполагаемым изобретением технического результата.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Разработанная техническая документация, изготовление опытного образца горелки, проведенные предварительные испытания, описание осуществления предлагаемой горелки говорят о ее применимости в производственном процессе и позволяет отнести ее к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показан вид спереди газовой инжекционной горелки.

На фиг. 2 в вариантном исполнении схематично представлена горелка с тремя смесительными отсеками.

На фиг. 3 схематично показан вид сбоку газовой инжекционной горелки.

Предлагаемая газовая инжекционная горелка состоит из газовой камеры 1, выполненной в виде параллелепипеда, состоящей из отсека 2 с одним смесительным стволом 3 и отсека 4 с двумя смесительными стволами 5, имеющими общую перегородку 6. В вариантном исполнении горелка содержит отсек 7 с тремя смесительными стволами 8 и дополнительной герметичной перегородкой 9.

Каждый отсек 2, 4, 7 горелки соединен с общим коллектором 10 при помощи патрубков 11 с шаровыми кранами 12. Коллектор 10 соединен с газовой магистралью при помощи фланца 13. В каждом смесительном стволе 3, 5, 8 выполнены газовые сопла 14 с наклоном в сторону движения воздуха. Торец 15 каждого смесительного ствола с одной стороны ствола открыт для забора наружного воздуха, а с другой стороны торец 16 открыт для выхода горящей смеси воздуха и газа из смесительных стволов газовой камеры в печь.

Предлагаемая газовая инжекционная горелка работает следующим образом:

Газовая инжекционная горелка подсоединяется к газовой магистрали при помощи фланца 13. Газ из магистрали попадает в общий коллектор 10 подачи газа и по патрубкам 11 с шаровыми кранами 12 подается в смесительные отсеки 2, 4 или 7. Перед розжигом горелки для работы с одним смесительным отсеком 2 открывают кран 12 на патрубке 11 подводящем газ к этому отсеку 2. Газ через направляющие сопла 14 попадает в смесительный ствол 3. Угол наклона сопел на 15-30 градусов к образующей смесительных стволов 3, 5, 8 способствует хорошей инжекции воздуха и приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления, обеспечивая направленное движение газа и газо-воздушной смеси. В смесительном стволе 2 газ смешивается с воздухом, поступающим с наружи за счет инжекции и разряжения, образуя горючую газовоздушную смесь. Смесь поджигают и горелка начинает работать. В случае необходимости, например, повышения температуры печи, используют второй смесительный отсек 4 в котором выполнено два смесительных ствола 5. Для этого открывают один или два шаровых крана 12 на подводящем газ патрубке к отсеку 4. Газ, под давлением, попадая через наклонно выполненные сопла 14 захватывает воздух, смешивает его с газом и смесь подается по смесительному стволу на розжиг. Газ разжигают и горелка начинает работать с использованием трех смесительных стволов 3 и 5. При необходимости дальнейшего увеличения температуры или мощности горелки, используют один, два или три смесительных стволов 8 третьего смесительного отсека 7.

При необходимости, интенсивность работы горелки можно регулировать закрыванием или открыванием шаровых кранов 12 и работой одного или нескольких смесительных отсеков.

В настоящее время изготовлен опытный образец и проведены предварительные испытания, показавшие положительные результаты.

Результаты испытаний показали хорошую надежность работы горелки, увеличение технологических ее возможностей, простоту конструкции, появилась возможность регулировки подачи и интенсификации процесса горения сжигаемого газа, предотвращающего возможность проскока пламени.

Изобретение относится к оборудованию, применяемому в нефтегазодобывающей промышленности, для сжигания газа в печи подогрева газа для собственных нужд без принудительной подачи воздуха. Горелка содержит газовую камеру, выполненную в виде параллелепипеда с перегородкой, связанную патрубком подачи газа с коллектором подвода газа, смесительные стволы с газовыми соплами, выполненными с наклоном в сторону движения воздуха, при этом газовая камера разделена перегородками с образованием двух герметичных отсеков, каждый из которых снабжен патрубком подвода газа от общего коллектора подачи газа с краном, в первом отсеке смонтирован один смесительный ствол, а в каждом последующем отсеке смонтировано смесительных стволов на один больше предыдущего. Технический результат - надежность работы горелки, простота конструкции, возможность регулировки подачи и интенсификации процесса горения сжигаемого газа, предотвращающего возможность проскока пламени. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газовая горелка, содержащая газовую камеру, выполненную в виде параллелепипеда с перегородкой, связанную патрубком подачи газа с коллектором подвода газа, смесительные стволы с газовыми соплами, выполненными с наклоном в сторону движения воздуха, отличающаяся тем, что газовая камера разделена перегородками с образованием по меньшей мере двух герметичных отсеков, каждый из которых снабжен патрубком подачи газа от общего коллектора подвода газа с краном, в первом отсеке смонтирован один смесительный ствол, а в каждом последующем отсеке смонтировано смесительных стволов на один больше предыдущего.

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый смесительный ствол снабжен по меньшей мере двумя соплами, выполненными под углом 15-30 градусов к образующей смесительного ствола.

3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый смесительный ствол выполнен в виде пустотелого цилиндра с открытыми торцами, с одной стороны торец смесительного ствола открыт для забора воздуха, а с другой стороны торец открыт для выхода горящей смеси воздуха и газа из смесительного ствола газовой камеры в печь.

4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый патрубок подвода газа от общего коллектора подачи газа снабжен шаровым краном.