Факельная горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/20 

Изобретение относится к энергетике, предназначено преимущественно для сжигания продувочных газов ремонтируемых скважин, сжигания жидких и газообразных отходов скважин и является усовершенствованием факельной горелки по авт.св. № 1627782.

Известная факельная горелка содержит факельную трубу с выходным срезом, на входе которой размещен улиточный завих- ритель, причем на срезе трубы расположена кольцевая перегородка, в которой закреплены аксиальные топливораздающие патрубки, а в трубе с примыканием к кольцевой перегородке установлен делитель газообразного потока в виде конической обечайки.

Недостатком этой факельной горелки является невысокая полнота сгорания топлива вследствие того, что подвод воздуха в периферийную часть топливного потока затруднен, так как в аксиальные топливораздающие патрубки он поступает лишь на выходе из них. Последнее снижает полноту сгорания тяжелых фракций топлива из-за отсутствия предварительного смешения этих тяжелых фракций топлива с воздухом внутри аксиальных чопливораздающих патрубков. Кроме того, легкие фракции топлива, проходящие внутри конической обечайки, в центральной части горелки слабо турбулизированы вследствие плавного расширения сечения конической обечайки, что также понижает полноту сгорания топлива.

Цель изобретения - повышение полноты сгорания топлива.

Поставленная цель достигается тем, что факельная горелка по авт.св. Nfe 1627782, содержащая факельную трубу с выходным срезом, на входе которой размещен улиточный завихритель, на срезе трубы установлена кольцевая перегородка, в которой закреплены аксиальные топливораздающие патрубки, а в трубе с примыканием к кольцевой перегородке размещен делитель

газового потока, выполненный в виде конической обечайки, снабженные дополнительно патрубками подвода воздуха, проходящими через кольцевую перегородку

и размещенным соосно с кольцевым зазором внутри каждого аксиального топливораздающего патрубка, причем выходные торцы воздушных патрубков снабжены сопловыми насадками, а входные торцы закреплены на боковой стенке факельной трубы в зоне выходного среза, при этом патрубки для подвода воздуха и топливораздающие патрубки выполнены суживающимися по ходу движения газового потока,

а на входном срезе кокической обечайки дополнительно установлен гофрированный конусный патрубок, скрепленный с ней большим основанием.

Новым в заявляемой факельной горелке

в сравнении с факельной горелкой по основному авт.св. № 1627782, является то, что факельная горелка содержит дополнительно патрубки подвода воздуха, проходящие через кольцевую перегородку и размещенные соосно с кольцевым зазором внутри каждого аксиального топливораздающего патрубка, причем выходные торцы воздушных патрубков снабжены сопловыми насадками, а входные торцы закреплены на

боковой стенке факельной трубы в зоне выходного среза, при этом патрубки для . подвода воздуха и топливораздающие патрубки выполнены суживающимися по ходу движения газового потока, а на входном

срезе конической обечайки дополнительно установлен гофрированный конусный патрубок, скрепленный с ней большим основанием.

Эти новые признаки позволяют осуществить подвод воздуха внутрь аксиальных топливораздающих патрубков, что позволяет осуществить процесс смешения воздуха с газовым потоком из тяжелых фракций газообразного топлива до первоначального

момента его горения. Кроме того, выполнение патрубков подвода воздуха и топливо- раздающих патрубков суживающимися по ходу движения газового потока преобразует последние в струйный насос, работающий в иижекционно-эжекционном режиме работы в зависимости от характера истечения и горения в факеле горелки, что в еще большей мере повышает полноту сгорания из-за сбалансированности подачи топлива и окислителя,тому количеству, которое необходимо для полного сгорания топлива.

Кроме того, для повышения полноты сгорания центрального потока - легкой фракции газообразного топлива служит размещение гофрированного конусного патрубка на входном срезе конической обечайки, скрепленного с ней большим основанием. Это позволяет создавать турбулентные срывы струй газового потока с поверхности гофрированного конического патрубка, а также приводить к ускорению или замедлению потока легкой фракции топлива в нем вследствие наличия периодически чередующихся между собой сужений и расширений. Принтом происходит изменение параметров, в частности удельных объемов легкой фракции топлива по длине конической обечайки, что способствует тур- булизации потока, выходящего из центральной части горелки при истечении.

На чертеже представлена описываемая факельная горелка, продольный разрез.

Заявляемая факельная горелка содержит факельную трубу 1 с выходным срезом 2, на входе которой размещен улиточный завихритель 3. На срезе 2 трубы 1 установлена кольцевая перегородка 4, в которой закреплены аксиальные топливораздаю- щие патрубки 5, а в трубе 1 с примыканием к кольцевой перегородке 4 размещен делитель газового потока, выполненный в виде конической обечайки 6.

Горелка дополнительно содержит патрубки 7 подвода воздуха, проходящие через кольцевую перегородку 4 и размещенные соосно с кольцевым зазором 8 внутри каждого аксиального топливораздающего патрубка 5. Причем выходные торцы воздушных патрубков 7 снабжены сопловыми насадками 9, а входные торцы 10 закреплены на боковой стенке факельной трубы 1 в зоне выходного среза 2. При этом патрубки 7 подвода воздуха и топливорзздающие аксиальные патрубки 5 выполнены суживающимися по. ходу движения газового потока, а на выходном срезе 11 конической обечайки 6 дополнительно установлен гофрированный конусный патрубок 12, скрепленный с ней большим основанием 13.

Факельная горелка работает следующим образом.

Газообразное топливо, поступающее в улиточный завихритель 3, завихряется и 5 центробежными силами, обечайкой 6 разделяется на две фракции: легкую и тяжелую. Легкая фракция газообразного топлива проходит по центральной области вблизи оси кольцевой перегородки 4, где происходит ее 10 горение в виде факела. Тепло этого факела подогревают аксиальные топливораздаюицие патрубки 5, размещенные по периферии горелки, в которые поступают тяжелая фракции газообразного топлива, сжигаемого в 15 виде микрофакелов на выходе из аксиальных патрубков 5, одновременно в каждый аксиальный топливораздающий патрубок 5 через дополнительные патрубки 7 подвода воздуха, через входные торцы 10, закреп- 0 ленные на боковой поверхности факельной трубы 1.

Процесс смешения воздуха с тяжелыми фракциями газообразного топлива происходит после истечения воздуха через сопло- 5 вые насадки 9 внутри аксиального топливораздающего патрубка 5. Поскольку патрубок 7 подвода воздуха и топливораздающий патрубок 5 выполнены суживающимися, снабженными кольцевым зазором 8 и 0 сопловым насадком 9, то этот узел работает как струйный насос, подсасывающий атмосферный воздух при его истечении через сопловой насадок 9 с помощью тяжелой фракции топлива, являющейся активной 5 средой и движущейся в кольцевом зазоре 8. Это значит , что количество воздуха равно требуемому достаточному с точки зрения полноты сгорания топлива.

Кроме того, в зону микрофакела посту- 0 пает также вторичный воздух из окружающего аксиальный патрубок 5 пространства. Это значит, что в аксиальные патрубки 5 воздух поступает по двухстадийной схеме: - сначала первичный внутрь патрубка 5 для 5 смешения его с топливом, а затем для сжигания (вторичный) при истечении рабочей смеси топлива с первичным воздухом. Это создает условия для высокой полноты сгорания тяжелых фракций оплива. 0 Следует отметить, что через просветы между аксиальными топливораздающими патрубками 5 воздух поступает для сжигания легкой фракции топлива, выхбдящей в процессе истечения из конической обечай- 5 ки 6. Так как на входном срезе 11 конической обечайки б установлен гофрированный конусный патрубок 12, то это означает, что у центрального потока легких фракций топлива есть турбулизатор в виде острых вершин и впадин с сужениями и расширениями, связанными с гофрированным выполнением патрубка 12, скрепленного большим основанием 13с конической обечайкой 6.

Таким образом тяжелая и легкая фракции газообразного топлива интенсивно перемешиваются, что создает хорошие условия для смешения с воздухом еще до выхода из факельной горелки. Это увеличивает полноту сгорания газообразного топлива. При этом факел легкой фракции топлива ввиду его более низкого по уровню расположения микрофакелов аксиальных топливораздающих патрубков 5 подогревает рабочую смесь тяжелой фракции топлива с воздухом при их смешении внутри аксиального патрубка 5, одновременно подогревая эту смесь.

Технико-экономические преимущества заявляемой факельной горелки по сравнению с изобретением по основному авт.св. № 1627782 состоят в повышении полноты сгорания газообразного топлива за счет двух- стадийной подачи первичного воздуха в тяжелую фракцию топлива, движущегося внутри аксиального топливораздающего патрубка 5, вторичного при горении микрофакела сразу же после выхода рабочей смеси тяжелых фракций газообразного топлива с первичным воздухом с торца аксиального патрубка 5, подогрева рабочей смеси - тяжелой фракции газообразного топлива с первичным воздухом внутри аксиального топливораздающего патрубка 5 факелом горящей легкой фракции топлива.

Высокой эффективностью перемешивания легкой фракции топлива до ее выхода из

0

5

кольцевой перегородки 4 вследствие высокой турбулизации в острых кромках, расши- рениях и сужениях гофрированного конусного патрубка 12.

Это вызывает увеличение полноты сгорания легкой фракции газообразного топлива в факельной горелке.

Готовность к использованию заявляемой факельной горелки высока, об этом свидетельствует осуществляемая в настоящее время подготовка технической документации в виде рабочих чертежей, на основе которой будет проведено изготовление опытного образца факельной горелки.

Формула изобретения

Факельная горелка по авт.св, № 1627782, отличающаяся тем, что, с

целью повышения полноты сгорания, горелка дополнительно содержит патрубки подвода воздуха, проходящие через кольцевую перегородку и размещенные соосно с кольцевым зазором внутри каждого аксиального

топливораздающего патрубка, причем выходные торцы воздушных патрубков снабжены сопловыми насадками, а входные торцы закреплены на боковой стенке факельной трубы в зоне выходного среза, при

этом патрубки для подвода воздуха и топли- вораздающие патрубки выполнены суживающимися по ходу движения газового потока, а на входном срезе конической обечайки дополнительно установлен гофрированный конусный патрубок, скрепленный с ней большим основанием,

Изобретение относится к энергетике и предназначено, преимущественно для ежи-, гания продувочных газов ремонтируемых скважин, сжигания жидких и газообразных отходов скважин. Цель изобретения - повышение полноты сгорания топлива. Факельная горелка содержит факельную трубу 1 с выходным срезом 2, на входе которой размещен улиточный завихритель 3. На срезе 2 трубы 1 установлена кольцевая перегородка 4, в которой закреплены аксиальные топли