Газовая горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/00 

Изобретение относится к топливосжи- гающим устройствам, работающим на газообразном топливе, и может быть использовано в реакторах огневого и термока- талического обезвреживания вредных газовых выбросов, в блоках дожигающих устройств (БДУ) парогазовых установок и в подтопочных устройствах утилизации теплообменников газоперекачивающих агрегатов.

Известна газовая горелка, содержащая цилиндрический прямолинейный топливный коллектор со стабилизатором в виде продольных наклонных относительно одна другой пластин и соплами, размещенных между последними в двух наклонных относительно одна другой продольных радиальных плоскостях.

Отличительной особенностью данной конструкции является то, что угол между плоскостями расположения сопел составляет 60-90°, а пластины установлены параллельно относительно упомянутых плоскостей и снабжены поперечными рядами отверстий, расположенными с шагом, равным шагу между соплами, и со смещением относительно последних на половину этого шага.

Такая конструкция имеет ряд недостатков, которые проявляются при высоких расходах сжигаемого топлива. Это прежде всего проявляется в конструктивной сложности стыковки отдельных горелок в линию. При компоновке параллельно установленных линейных блоков (из отдельных модулей) возникает необходимость установки на каждый из них соответствующих средств запуска факела и контроля процесса горения (КЗУ и др.), Кроме того, при большом количестве модулей в линейном блоке возникают проблемы надежности их работы в связи с необходимостью компенсации термических напряжений.

Целью изобретения является повышение экономичности и эксплуатационной надежности газовой горелки при высоких расходах газового топлива.

Указанная цель достигается тем, что горелка дополнительно содержит, по крайней мере, один прямолинейный топливный коллектор, а наклонные пластины дополнительно снабжены торцовыми фланцами, выполненными с возможностью стыковки

между собой и с поперечными листовыми перегородками Z-образного профиля с V-об- разными вырезами, причем перегородки выполнены с возможностью их крепления между собой или с наружными стенками горелки, а в торцовых стенках топливного коллектора со стороны стыковки с Z-образными перегородками выполнены дополнительные газовые сопла.

На фиг.1 изображена газовая горелка.

общий вид; на фиг.2 - возможные схемы компоновки элементов газовой горелки.

Газовая горелка выполнена из отдельных линейных модулей (горелок) по крайней мере из двух, каждый из которых содержит

цилиндрический топливный прямолинейный коллектор 1 с газовыми соплами 2, расположёнными в два ряда вдоль коллектора, и топливным соплом 3 в торцовой его части со стороны стыковки с Z-образными перегородками и стабилизаторы в виде продоль- ных пластин 4, наклоненных под углом 60-90° относительно одна другой. Пластины-стабилизаторы установлены параллельно осям сопловых отверстий топливного

коллектора и снабжены поперечными рядами воздушных отверстий 5. шаг между поперечными рядами воздушных отверстий равен шагу между сопловыми отверстиями, ряды воздушных отверстий смещены относительно сопловых отверстий на половину этого шага.

Наклонные пластины дополнительно снабжены торцовыми фланцами 6, выполненными с возможностью стыковки между собой и с поперечными листовыми перегородками Z-образного профиля 7, имеющими V-образные вырезы. Перегородки Z-образного профиля выполнены с возможностью их крепления между собой (поз.А) или с наружными стенками горелки (поз.В).

Эти стыковочные узлы служат для создания поперечной устойчивости элементов газовой горелки, для компенсации термических расширений, а также для образования каналов, с помощью которых обеспечивается надежный пламепереброс.

Газовая горелка работает следующим образом.

По сети газоподводящих труб газ подают в топливные коллекторы 1 каждого го- релочного модуля и далее он истекает через сопла 2 вдоль пластин-стабилизаторов 4 между рядами воздушных отверстий 5 и через торцовые сопла 3 в пространство каналов, образованных поперечными перегородками Z-образного профиля 7,

Воздух, проходящий по воздуху, образованному стенками горелки, поступает со стороны топливных коллекторов 1 вдоль пластин-стабилизаторов 4 и далее через ряды воздушных отверстий пластин-стабилизаторов проходит в огневую зону, а также - мимо зоны горения через щели, образованные между продольными пластинами, В случае плотной установки элементов горелки без зазоров между пластинами-стабилизаторами весь воздух будет постулать только через воздушные отверстия пластин-стабилизаторов. На фиг.1 показан вариант установки элементов горелки с зазором для байпасного потока воздуха. Необходимость зазора и его величина определяются требуемым уровнем нагрева воздуха в горелке.

В огневой части горелки создаются условия интенсивного взаимодействия струй газового топлива со струями воздуха, что приводит к интенсификации смесеобразования и сгорания топлива, Высокотурбулентные потоки, воздуха, проходящие через крайние ряды воздушных отйерстий пластин-стабилизаторов, примыкающих посредством фланцевых соединений б к поперечным перегородкам Z-образного профиля, также увлекаются в поперечные

каналы, образованные этими перегородками, где, смешиваясь с топливом, поступающим через торцовые сопла 3, образуют горючую газовоздушную смесь, которая яв- 5 ляется проводником пламени между поперечными рядами горелочных модулей. Такая конструкция газовой горелки обеспечивает надежное воспламенение всех горелочных модулей при поджигании только одного из

0 них. На этом запальном модуле устанавливают приборы автоматического зажигания и контроля пламени.

В зависимости от взаимной ориентации поперечных перегородок можно реализо5 вать практически любые способы компоновки модулей в газовой горелке. Как показано на фиг.2, то возможна рядная компоновка с поперечными или продольными рядами, кольцевая (поперечные перегород0 ки выполнены .в виде цилиндрических обечаек), крестообразная и другие. Путем соответствующего смещения поперечных перегородок можно реализовать шахматное расположение модулей в горелке.

5 Как уже отмечалось выше, Z-образный профиль поперечных перегородок решает важную задачу - компенсацию термических расширений при нагреве пластин-стабилизаторов в продольных рядах состыкованных

0 друг с другом горелочных модулей, что существенно повышает надежность и ресурс работы теплогенератора.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет в несколько раз снизить сто5 имость изготовления и монтажа горелок за счет применения единого горелочного модуля, повысить надежность и безопасность работы за счет установки одного контрольно- защитного устройства и обеспечения надеж0 ного пламяпереброса на все горелочные модули, а также повысить ресурс работы за счет компенсации термических напряжений в элементах конструкции.

Расчет составляющей положительного

5 экономического эффекта от использования изобретения только за счет сокращения числа применяемых в газовой горелке контрольно-защитных устройств (КЗУ) проведен для тепловой мощное-и Рт 30 МВт. В этом

0 случае газовая горелка занимает сечение 3 х 3 м с установкой в этом сечении шести блоков линейных модулей.

Сокращение числа КЗУ с шести до одно- го при их стоимости 800 руб. за один комплект

5 дает экономию капитальных затрат: Э - (6 -1) х 800 4000 руб. Формула изобретения Газовая горелка, содержащая цилиндрический прямолинейный топливный коллектор с сопловыми отверстиями и стабилизаторами в виде продольных пластин, наклоненных иод углом 60-90° относительно одна другой, установленных параллельно осям сопловых отверстий топливного коллектора и снабженных поперечными рядами воздушных отверстий, расположенных с шагом, равным шагу между сопловыми отверстиями и со смещением относительно последних на половину этого шага, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и эксплуатационной надежности, горелка дополнительно

0

содержит по крайней мере один прямолинейный топливный коллектор, а наклонные пластины дополнительно снабжены торцовыми фланцами, состыкованными между собой и с поперечными листовыми перегородками Z-образного профиля с V-образны- ми вырезами, причем перегородки скреплены между собой или с наружными стенками горелки, а в торцовых стенках топливного коллектора со стороны стыковки с Z-образными перегородками выполнены дополнительные газовые сопла.

Изобретение относится к топливосжм- гающим устройствам, работающим на газообразном топливе, и может быть использовано в реакторах огневого и термокаталитического обезвреживания вредных газовых выбросов, в блоках дожигающих устройств парогазовых установок и в подто- почных устройствах утилизационных теплообменников газоперекачивающих аг

liriiMiriflfT rRx

4 vpcxfaytt bsZ

коль

с/тыкло1

Фиг 2.