Газовая горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/00 

Изобретение относится к теплотехническим устройствам, точнее к конструкциям короткофакельных газовых горелок для сжигания газа в тепловых агрегатах, где требуются высокие температуры (например, в газовых вагранках).

Целью изобретения является сокращение длины горящего факела, повышение из- лучательной способности и уменьшение окислительных свойств продуктов сгорания, увеличение температуры в горящем факеле.

Поставленная цель достигается тем, что к воздушной камере с стороны, противоположной выходному сечению воздушного сопла, присоединена газовая камера, футерованная изнутри теплоизоляционными и огнеупорными материалами, с установленными в ней электродами для подвода электрического тока, между которыми помещен электродный кусковой материал, например бой углеродсодержащих элект- .родов, причем с одной стороны газовая камера снабжена трубой для подвода газообразного топлива, а с другой - трубой для отвода нагретого газа, проходящей через воздушную камеру и воздушное сопло.

На чертеже представлена конструкция предлагаемой газовой горелки, продольный разрез.

Газовая горелка состоит из корпуса 1, сопла 2, трубы 3 для подвода газа, трубы 4 для отвода газа, трубы 5 для подвода воздуха, газовой камеры 6, футерованной изнутри огнеупорным материалом 7. Внутри газовой камеры у ее противоположных сторон установлены электроды 8, пространство между которыми заполнено электродным кусковым материалом.

Электроды посредством водоохлаждае- мых кабелей 10 подсоединяются к источнику тока. Газовая камера герметично крепится к кожуху горелки с помощью фланцев 11.

Горелка работает следующим образом.

Включением электрического тока разогревают внутри газовой камеы помещенный кусковой электродный материал, который в этом случае выполняет роль крип- толового нагревателя, до высокойтемперат- ры, после чего в кожух горелки подают воздух, а через газовую камеру пропускают природный газ, который под действием высокой температуры кускового электродного материала в газовой камере разлагается на водород и углерод

ChM C + 4H

Выходя из газовой трубы, смешивается с воздухом водород, обладая большей теплопроводностью, сгорает в 5 раз быстрее газа, а наличие в факеле сваободного углерода делает факел светящимся, что очень важно при применении горелок в плавильных агрегатах, где требуется восстановительная атмосфера.

Предварительно разложенные и нагретые до высокой температуры углеводороды обеспечивают получение высокотемпературного светящегося факела и способствует созданию восстановительной атмосферы в плавильном агрегате.

Испытание горелки с целью установления ее работоспособности и выявления оптимальных режимов работы проводилось на специальном огневом испытательном стен- де.

Для этого использовалась газовая го- релка индивидуального смешения производительностью 150 нмч/ч с щелевым подковообразным каналом сопла конструкции Пензенского .компрессорного завода. В

качестве горючего газа использовался природный газ Степновского месторождения с теплопроводной способностью 8420 ккал/м при нормальных условиях.

Для выявления оптимального режима

работы проводились две серии опытов, во время которых производились замеры расхода и давления газа, расхода и давления воздуха, силы электрического тока и напряжения, подведенных к нагревателю, температуры нагрева газа и температуры факела в различных его точках. Замер температуры факела производился переносными вольфрам-молибденовыми и платинородий-пла- тиновыми-термопарами с защитным чехлом

из чистой окиси алюминия, а температура горючего газа-хромель-алюмелевой термопарой марки ТХА-800.

Превая серия опытов проводилась при сжигании газа в открытом туннели стендовой горелки.

В табл.1 представлен расход воздуха при постоянных параметрах газа, электрического тока и напряжения.

При этом установлено, что максимальная температура факела достигается при коэффициенте расхода воздуха а 0,94.

В табл.2 представлены данные второй серии опытов, когда изменялась сила электрического тока при постоянных расходах газа и воздуха и постоянным напряжением..

Увеличение силы электрического тока

увеличивает мощность нагревательной установки и приводит к увеличению .температуры газа, а в конечном итоге температуры факела.

Результаты опытов свидетельствуют о том, что при нагревании природного газа происходит частичное разложение углеводородов на водород и сажистый углерод. Скорость воспламенения водорода приблизительно в 5 раз больше, чем метана. Поэтому при нагреве газа ускоряется процесс горения, сокращается длина факела, повышается тепловое напряжение обьема факела, а в связи с этим повышается температура в факеле даже при некотором недожоге углерода.

Наличие свободного углерода способствует повышению светимости факела и созданию менее окислительной атмосферы.

Изменением количества электрической энергии, передаваемой горючему газу, можно регулировать температуру факела и состав продуктов сгорания, что является важным преимуществом электрогазовой горелки.

s

Как высокотемпературный источник тепла электрогазовая горелка может найти, применение как для плавки чугуна в газовых вагранках, так и в других тепловых агрегатах.

Возможность автоматической регулировки температуры в широких пределах позволит использовать горелку в тех производственных процессах, где требует- 5 ся программное управление.

Формула изобретения Газовая горелка, содержащая воздушную камеру .и сужающееся к выходному сечению воздушное сопло, отличаю щая- 0 с я тем, что, с целью сокращения длины факела, повышения излучательной способности и уменьшения окислительных свойств продуктов сгорания, увеличения температуры в факеле, к воздушной камере со сторо- 5 ны, противоположной выходному сечению воздушного сопла, присоединена газовая камера, футерованная изнутри теплоизоляционными и огнеупорными материалами, с установленными в ней электродами для 0 подвода электрического тока, между которыми помещен электродный кусковой материал, например бой углеродосодержащих электродов, причем с одной стороны газовая камера снабжена трубой для подвода 5 газообразного топлива, а с другой - трубой для отвода нагретого газа, проходящей через воздушную камеру и воздушное сопло.

Таблица 1

Изобретение относится к теплотехническим устройствам, а именно к конструкциям короткофакельных газовых горелок для сжигания газа в тепловых агрегатах, и позволяет сократить длину факела, повысить излучательную способность, уменьшить окислительные свойства продуктов сгорания и увеличить температуру в факеле. Горелка содержит воздушную камеру и сужающееся к выходному сечению воздушное сопло. К воздушной камере со стороны, противоположной выходному сечению воздушного сопла, присоединены газовая камера, футерованная изнутри теплоизоляционными и огнеупорными материалами, с установленными в ней электродами для подвода электрического тока, между которыми помещен электродный кусковой материал, например бой электродсодержащих электродов. С одной стороны газовая камера снабжена трубой для подвода газообразного топлива, а с другой - трубой для отвода нагретого газа, проходящей через воздушную камеру и воздушное сопло. 1 ил., 2 табл. § со С

Таблица 2

Продолжение табл.2