Излучающая горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/12 

Изобрегениеотг иС1М млотехнике, в частности к газовым горо .и ним устройствам, и может быть использовано в газовой, нефтехимической, химической, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для комплектации трубчатых печей с излучающими стенами топки, а также в других отраслях промышленности - в огнетехниче- ских установках с косвенно-направленным радиационным режимом теплообмена.

Известна радиационная горелка, предназначенная для сжигания газа. Основным отличием тэкгй горелки является наличие

ДИСКОВОГО GSpcTCSH I.7 i1 i.t ЧгШЙ J330B03душной смеси, разкешо - могтотив выходного среза смесите ,ной камеры и имеющего осевое соецмм чпе с инжектором.

Радиационная горелка имеет те же недостатки, что и предыдущая конструкция. Ее удельная металлоемкость составляет 0,2-0,25 кг/кВт.

Известна также горелка, содержащая горелочный камень с амбразурой, сообщенной с источником воздуха, отдельную газо- подводящую трубу с дисковому отражателю, установленному за выходным срезом амбоазури ( дисковой отражатель имеет на о м, кольцевой поверхности отдельныр -мзльные камеры конической диффузор , формы, под- ключенные радиальни соосными отверстиями постоянного диаметра к центральной гэзоподводящей трубе, Диаметр газораздающих отверстий равен меньшему из диаметров конусных смесителей. Кроме того, дисковый отражатель имеет на внутренней (обращенной к воздушному каналу амбразуры) поверхности отверстия, соединяющие диффузор ые смесительные камеры с воздушны л канал ог

на внешней

(обращенной р ю о ;торп . говерхности отражателя выпотноны с... л--1 , еоедмня- ющиедиффузорные смеси мне камеры с топочным пространен ВРГ-. Недостатком прототипа является высока удельная металлоемкость отражателя, ак как внутреннее пространство дискового отражателя практически полностью выполнено мз металла, за исключением полостей внутренних отдельных смесителей внутри отражателя, представляющих дискретные конусные отверстия, расположенные в радиальном направлении. Так как топливный газ подзодитг.. к ,-цо по неэкранированной от rpr.li , js -1Я горелоч- ного камня и оЬоо.г- v , i лпя топки и нетеплоизолированной t ,льнои газо- подводящей трубе значит31 о меньшего, чем отражатель, диаметра, го для обеспечения ее достаточной механической прочности в условиях высокотемпературного нагрева необходимо центральную трубу выполнять из толстостенных заготовок, что

также повышает металлоемкость конструкции. Кроме того, наличие аксиальных отверстий постоянного диаметра (не превышающего среднего диаметра конических диффузоров смесителей) для подвода

рециркулирующих дымовых газов и первичного воздуха в смесители, существенно ог- раничивает верхний диапазон регулирования теплопроизводител ьности отражателя вследствие ограниченной пропускной способности указанных отверстий. Этому же способствует и отсутствие конфу- зорных участков в смесителях и равенство диаметров газовыпускных отверстий и горловин инжекторов. Все перечисленные факторы, повышающие металлоемкость отражателя и ограничивающие его тепло- производительность, приводят к тому, что отражатель имеет достаточно высокую удельную металлоемкость. Так как аксиальные отверстия в отражателе для подвода первичного воздуха к смесителям направлены в зону обслуживания горелки (наружу из топки) и не имеют звуковых экранов, то благодаря этому повышается уровень шума в

зоне обслуживания горелки. Кроме того, при небольшом расходе кь .ливного газа через отражатель возможен проскок пламени в конические диффузоры смесителей (форма которых способствует стабилизации пламени внутри них) и перегрев отражателя. Непосредственноесоединениегазовыпускных отверстий с диффузорами создает идеальные условия для передачи теплоты теплопроводностью через металл и

перегрева газа, находящегося в центральной трубе, что приведет к пиролизу газа и забиванию пироуглеродом (смолами) газовыпускных отверстий. Этому же (на любых нагрузках) способствует и отсутствие на

центральной газоподводящей трубе экрана или теплоизоляции от теплового излучения горелочного камня и топки. Указанный недостаток снижает срок службы отражателя.

Цель изобретения - уменьшение удельной металлоемкости и уровня шума излучающей горелки.

Для осуществления указанной цели в предложенном техническом решении центральная газоподводящая труба горелки снабжена обечайкой, установленной вокруг центральной трубы с зазором, подключенным к входному сечению амбразуры, центральная труба установлена с возможностью осевого перемещения, отражатель (смесительная камера) состоит из двух профилированных дисков, один из которых снабжен стержнем, взаимодействующим с центральной трубой для изменения проходного сечения ее газораздающих отверстий, а другой диск выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке, газораздающие отверстия выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составляющий 0,5-1,0 от расстояния между дисками на боковой поверхности отражателя, а расстояние от последнего до выходного среза амбразуры выполнено равным 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков.

На фиг.1 изображена предлагаемая горелка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Излучающая горелка состоит из смесительной камеры первичной газовоздушной смеси 1, образованной внешним профилированным диском 2 (с закрепленным на нем стержнем 3, перекрывающим частично газовыпускные отверстия 4 в центральной трубе 5) и внутренним профилированным диском 6. Смесительная камера 1 расположена внутри топки огнетехнической установки за выходным срезом амбразуры в горелочном камне 7. Смесительная камера 1 установлена на обечайке 8, коаксиальной центральной трубе 5. Канал 9, образованный стенками амбразуры и обечайкой 8, предназначен для подачи вторичного воздуха к отражателю 1. Втулка 10 с крестовиной обеспечивает соосность центральной трубы 5 и обечайки 8. Труба 5 и втулка 10 имеют резьбовое соединение. Регулирование выходного сечения газовыпускных отверстий 4 осуществляется путем вращения центральной трубы вращения центральной трубы 5 во втулке 10, при этом ,стержнем 3 плавно перекрывается проходное сечение отверстий 4. Расход первичного и вторичного воздуха на горелку регулируется воздушным регулятором 11. Топливный газ на горелку подается по патрубку 12, один из концов которого закреплен внутри центральной трубы 5. Герметичность их соединения обеспечивается сальниковым уплотнением, затягиваемым нажимной гайкой 13. Надежная фиксация горелки в выбранном положении (на заданном расстоянии смесительной камеры 1 отгоре- лочного камня 7) в амбразуре 9 обеспечивается с помощью приварных к обечайке 8 опор 15, одна из которых имеет специальную гайку-фиксатор 14. Вставки 16 соединяют внешний 2 и внутренний 6 профилированные диски друг с другом и обеспечивают постоянную величину зазора между ними по всему периметру выходной

щели для первичной газовоздушной смеси. Теплоизоляция 17 внешнего диска 2 предназначена для предотвращения перегрева последнего в случае выполнения диска из 5 стали невысокой жаростойкости и использования излучающей горелки в высокотемпературных агрегатах с высоким уровнем обратного теплового излучения.

При работе горелки топливный газ по0 ступает по патрубку 12, проходит центральную трубу 5 и выходит в неперекрытое стержнем 3 выходное сечение газовыпускных отверстий 4, Газовые струи истекают в зазор между внешним 2 и внутренним б

5 профилированными дисками отражателя 1, в котором происходит смешение газа с первичным воздухом. Первичная газовоздушная смесь выходит из кольцевого зазора между дисками 2 и 6 и подсасывает вторич0 ный воздух, поступающий к смесителю по каналу 9. Внутренний диск 6 наружной своей стороной формирует спутный кольцевой струе первичной газовоздушной смеси поток вторичного воздуха. Причем, эжекти5 рование вторичного воздуха осуществляется по всему наружному периметру отражателя 1. Кольцевая струя первичной газовоздушной смеси подсасывает также по всему периметру дискового отражателя из

0 топочного пространства дымовые газы, при этом за счет их рециркуляции повышается лучистый КПД горелки и диапазон ее регулирования. Образованная за счет смешения потоков стехиометрическая (или близкая к

5 ней) газовоздушная смесь выгорает на горелочном камне 7, нагревая его до высокой температуры. Тепловое излучение горелоч- ного камня 7 переизлучается на находящиеся в топке нагреваемые (радиантные

0 трубы, металлопрокат и т.п.). Регулирование теплопроизводительности горелки при необходимости может осуществляться путем вращения центральной трубы 5. При этслу она перемещается в осевом направлении

5 относительно стержня 3, который перекрывает выходное сечение газовыпускных отверстий 4 и при этом изменяется расход топливного газа на горелку(при постоянном давлении газа). Регулирование суммарного

0 расхода воздуха на горелку осуществляется . регулятором 11 при его осевом перемещении по центральной трубе 5. Найденные экспериментальным путем профили дисков смесителя 1, при котором смеситель имеет

5 в направлении движения потока все элементы, аналогичные по функциям традиционным инжекционным смесителям (конфузор, горловину, диффузор, выходное сопло), а также тангенциальное расположе- ние газовыпускных отверстий в центральнйй трубе интенсифицируеют смешение газа и первичного воздуха и повышают тепло- производительность горелки. Этому же способствует организация подсоса рецир- кулирующих дымовых газов и вторичного воздуха к корню кольцевой струи через значительно большую, чем у прототипа, поверхность контакта по периметру боковой поверхности отражателя. Причем указанные соотношения размеров (определенные экспериментально): диаметр газовыпускных отверстий, составляющий 0,5-1,0 от расстояния между дисками на боковой по- йерхности отражателя; расстояние от отражателя до выходного среза амбразуры равное 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков обеспечивают безотказную и долговременную работу смесителя внутри топочного пространства.

Металлоемкость предложенной конструкции по сравнению с прототипом снижена 3d счет выполнения кольцевого воздушного зазора между центральной трубой 5 и обечайкой 8. а также между дисками Смесителя 1 и газовыпускными отверстиями 4 в центральной трубе 5. При этом механическая прочность крепления смесителя 1 возрастает, так как диаметр обечайки на которой он крепится значительно больше диаметра центральной трубы. Сочетание снижения металлоемкости с повышением теплопроиэводительности привело к значительному снижению, по сравнению с прототипом, удельной (на единицу теплопроизводительности) металлоемкости предложенной горелки, которая составляет 0,03-0,08 кг/кВт. Обечайка 8 выполняет также функции звукового экрана, позволяющего резко снизить уровень шума (от истекающих газовых струй) в зоне обслуживания горелки. Тем самым достигается по- ставленная цель - снижение удельной металлоемкости горелки и уровня шума в зоне обслуживания. К тому же обечайка 8 экранирует от теплового излучения центральную газовую трубу 5, а воздух в зазоре

между ними выполняет роль теплоизоляции, что предотвращает перегрев топливного газа и забивку смолами или пироуглеродом газовыпускных отверстий 4

и повышает надежность работы горелки.

Таким образом, предложенная излучающая горелка обладает малой удельной металлоемкостью, что снижает стоимость ее изготовления, незначительным уровнем шума в зоне обслуживания, достаточной надежностью в работе и простотой монтажа, обслуживания и регулирования.

Формула изобретения

Излучающая горелка, содержащая горе- лочный камень с амбразурой, сообщенной с источником воздуха, центральную газопод- водящую трубу и дисковый отражатель, установленный за срезом амбразуры и

снабженный инжекционной смесительной камерой, сообщенной с амбразурой и с центральной трубой посредством раздающих отверстий, размещенных напротив выходного среза смесительной камеры, расположенного на боковой поверхности отражателя, отличающаяся тем, что, с целью снижения уровня шума и уменьшения металлоемкости, она дополнительно снабжена обечайкой, установленной вокруг

центральной трубы с возможностью осевого перемещения, отражатель выполнен в виде установленных с образованием указанной смесительной камеры двух профилированных дисков, один из которых снабжен стержнем, взаимодействующим с центральной трубой для изменения проходного сечения ее раздающих отверстий, а другой выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке, раздающие отверстия

трубы выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составляющий 0,5-1,0 от расстояния между дисками на боковой поверхности отражателя, а расстояние от последнего до выходного среза амбразуры

выполнено равным 0.1-0,3 диаметра профилированных дисков,

Использование: в газовой, нефтехимической, химической, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для комплектации трубчатых печей с излучающими стенами топки, а также в других отраслях промышленности в установках с косвенно-направленным радиационным режимом теплообмена. Сущность изобретения: центральная газоподводящая труба 5 . горелки снабжена обечайкой 8, установленной вокруг центральной трубы 5 с зазором, подключенным к входному сечению амбразуры, центральная труба 5 установлена с возможностью осевого перемещения, отражатель (смесительная камера 1) состоит из двух профилированных дисков 2 и 6, один из которых диск 2 снабжен стержнем 3, взаимодействующим с центральной трубой 5 для изменения проходного сечения ее газораз- дающих отверстий 4, а другой диск 6 выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке 8, раздающие отверстия 4 выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составляющий 0,5-1.0 от расстояния между дисками на боковой поверхности отражателя, расстояние от последнего до выходного среза амбразуры выполнено равным 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков 2 и 6. 2 ил. (Л С XI х| О ю 7