Способ сжигания газа и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F23D14/00 

Изобретение относится к способам сжигания горючего газа и газогорелочным устройсУвам и может быть использовано в печах различного технологического назначения, сушилах и котлах.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания газа за счет обеспечения полного смешения газа с воздухом.

Изобретение поясняется чертежом.

Горелка состоит из следующих основных частей: центральной газовой трубы 1 с

открытым в торце отверстием и со штуцером 2 для тангенциального подвода газа. На наружной поверхности трубы выполнены лопатки 3 под углом 30° к оси горелки для закрутки воздушного потока. При этом лопатки устанавливаются так, чтобы крутка воздушного потока осуществлялась в противоположном направлении к закрученному потоку газовоздушной смеси, выходящей из центральной трубы. Центральная труба с лопатками установлена в воздушной трубе 4 с диффузором 5. В диффузоре просверлены

00

ел N о о

Отверстия б, Для установки приборов, с помощью которых производится зажигание факела и контролируется горение, выполнены проходные отверстия в корпусе 7 и в воздушной трубе 4, шайба 8, регулирующая проход воздуха в трубу 4, шайба 9- в зазоре корпуса.

Горелка турбулентная зжекционная (ГТЭ) может работать только при наличии разрежения (не менее 20 кПа) в рабочем пространстве. .- .; V :; Х: ;--. V Л.;, -..:. -;;:: ; - :

Горелка работает следующим образом.

Газ подается через штуцер 2 и образует закрученный газовый поток в Центральной трубе 1, Экспериментально установлено, что при соотношении .1,2-1,25 диаметра газового сопла (ввода газа в горелку) к Диаметру центральной трубы-по оси трубы создается разрежение. За счет указанного разрежения и разрежения в рабочем пространстве технологического агрегата (печи, сушила, котла и Т.п.) воздух из тмосферы цеха засасывается через отверстие в торце Центральной трубы внутрь ее. 8 центральной трубе происходит первичное смешение газа с воздухом. За счёт разрежения в рабочем пространстве; вторичный воздух проходит в пространство между центральной 1 и воздушной 4 трубами, закручивается и попадает в закрученный в противоположном направлений газойрздушный поток, выходящий из центральной трубы. Здесь происходит вторичное смещение. Крутка потоков в противоположных направлениях увеличивает турбулентность и способствует более тщательному перемешиванию газовоздушной смеси со вторичным воздухом. В третий раз газовоздушная смесь перемешивается с воздухом, поступающим под действием Разрежения в пространство между воздушной трубой 4 и корпусом 7 и истекающим через отверстия 6 в диффузоре 5. Этот воздух окончательно доводит смешение газа с воздухом до получения заданного коэффи циента избытка воздуха а 1,0. Тройное, смешение воздуха с газом и интенсивная Турбулизация потоков (в центральнойтрубе, при вторичном смешений и при направле- нии отдельных Струй воздуха через диффузор 5 навстречу Основному газовоздушному потоку) обеспечивает полное выгорание гр рючего.газа.

Регулировка прдвчй воздуха в зазор между воздушной 4 и центральной 1 труба Ми осуществляется с помощью шайбы 8, а в зазбр между корпусом горелки 7 и воздушной трубой 4 с помощью шайбы 9. Горелка Дозволяет избежать принудительной под йчй воздуха за счёт разрежения, создаваемого многократной круткой потоков.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Пример, Горелка испытывалась на огневом стенде Каменского опытного завода. На стенде использованы приборы для измерения разрежения в топке, расход газа на горелку, максимальные температуры в факеле и отбирались пробы на содержание углекислого газа, кислорода, смеси углерода и окислов азота. Горелка оборудована автоматическим розжигом и приборами контроля факела. При номинальном расходе природного газа 10 м3/ч и коэффициенте избытка воздуха а- 1,5 максимальная температура факела сбставила 1000°С. При этом разрежение в топке поддерживалось раньше 10 мм.в.ст. Шайбы на воздушных каналах были полностью открыты.

Горение начиналось в диффузоре после первичного смешения на срезе центральной трубы, т.е. воздух, подсасываемый за счет крутки в центральное отверстие уже смешался с газовым закрученным потоком, и начиналась первая стадия сжигания топлива. После этого продукты сгорания и не- сгрревшее топливо в количестве 50% попадает в закрученный поток воздуха между центральной трубой и корпусом горелки, в котором происходит вторая стадия сжигания природного газа. Воздух, поступающий, через отверстие в диффузоре в количестве 20-50% от теоретически необходимого объёме стабилизирует горение факела препятствуя его отрыву. Измеренные значения компонентов в продуктах сгорания были следующие; С02 8%; 02 7%; СО 0,02%; МОХ следы.. :;;: . ;,:-;.. .. . ;. .-;

Измеренная максимальная температу-, ра факела составила 1020°С.

Изобретение позволяет значительно снизить затраты на Сибтему отопления,.исключив установку вентилятора и систему воздушной обвязки, получить экологически чистую среду за счет полного и многостадийного сжигания газа. Кроме того, в связи с малыми габаритами горелки, металлоемкость ее в 2-4 раза меньше против существующих горелой той же мощности.

ФОрмула изобретения

1 .Способ сжигания газа путем регулируемого подсоса воздуха газовой струей, образования и сжигания газовоздушной смеси, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества сжигания газа путем обеспечения полноты его смешения с воздухом зоне стабилизации, подсос воздуха осу- ществляют ступенчато-первичного - тангенциально закрученной газовой струей, предварительно закрученного вторичного - противоположно закрученной газовоздушной смесью и третичного воздуха - по периферии зоны стабилизации.

З.Устройство для сжигания газа, содержащее корпус с тангенциальным патрубком и воздушной трубой, центральную газовую трубу с торцевым входным отверстием и диффузором, снабженным отверстиями, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что тангенциальный патрубок установлен на газовой трубе/наружная поверхность которой снабжена лопатками, причем лопатки и тангенциальный патрубок установлены с возможностью

крутки потоков соответственно вйздуха и газовоздушной смеси во взаимно противоположных направлениях, а соотношение диаметров центральной трубы и отверстия в ее торцевой части составляет 1,2-1,25.

З.Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью регулирования подсоса воздуха, в зазорах корпуса и воздушной тру- бы установлены шайбы.

Использование: в печах различного технологического назначения и котлоагрега- тах. Сущность изобретения: способ заключается в регулируемом подсосе воздуха за счет разряжения в топке и циклонного эффекта, образовании и сжигании газовоздушной смеси, причем газовую струю под-1 ают тангенциально, создавая разрежение по оси центральной трубы, закручивают также воздух в межтрубье в противоположном направлении, а стабилизацию пламени осуществляют с помощью воздушных струй, подсасываемых через отверстия в диффузоре. Устройство для осуществления способа содержит тангенциальный патрубок на газовой трубе, на внешней поверхности газовой трубы установлены, лопатки. Соотношение размеров диаметров газовой трубы и отверстия в ее торцевой части составляет 1,2-1,25. Диаметры отверстий в диффузоре выполнены таких размеров, чтобы обеспечить заданный по технологии коэффициент избытка воздуха. Ступенчатое сжигание газа и тройная турбулизация газовоздушной смеси делает предложенный способ сжигания газа экологически чистым, в продуктах сгорания отсутствуют окислы азота и углерода. Другим существенным преимуществом способа является то, что для сжигания газа не требуется вентилятор- ный воздух. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил. СП с