ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА Советский патент 1971 года по МПК F23D21/00 

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к сжиганию газообразных топлив в ультразвуковом поле, создаваемом движуш,имся потоком газообразного топлива. Оно может быть использовано в любых процессах сжигания гаv4Co6pa3Horo топлива, в том числе в котельных агрегатах, промышленных технологических печах и факелах нефтепереработки и нефтехимии, печах утилизации газов, реакторах производства сажи, пиролиза природных и попутных газов, плавильных печах. В основном предлагаемая горелка предназначена для производства сажи.

Известные газовые горелки имеют корпус, в котором расположены патрубок для подачи газа и кольцевая распределительная камера с радиальными каналами, соединенными с камерой смешения и соплом.

К недостаткам этих горелок относятся небольшая эффективность процесса сжигания топлива, сложность конструкции и большие габариты.

Цель изобретения - повысить эффективность сжигания топлива в горелке.

Предлагаемая горелка отличается от известной тем, что ее камера смешения выполнена в форме двухзаходной спирали Архимеда и посредством диафрагмы соединена с соплом, выходная часть которого оформлена в виде тора.

Движущимся потоком газообразного топлива создаются звуковые и ультразвуковые волны определенной частоты за счет использования энергии движущегося потока и перепада давления в потоке газообразного топлива. Высокая стабилизация пламени при

изменении (форсировке) расхода газообразного топлива осуществляется за счет особой формы факела и частичного подсоса (эжекции) как воздуха, поступающего на смешение в горелку, так и высокотемпературных продуктов сгорания, находящихся перед фронтом факела и его корня. Форма факела отличается от факелов известных горелочных устройств и представляет собой высокотурбулизированный тороид газовой смеси, расположенный под углом 180° к продольной оси горелки, и создается за счет особой формы выходного сопла горелки с использованием эффекта Коанда.

Источником звуковых или ультразвуковых колебаний в газовой горелке служит резонатор с каналами, имеющими форму двухзаходной спирали Архимеда, где за счет набегания потока на поток возникают мощные пульсаНа чертелчв представлен продольный разрез описываемой горелки с видом по стрелке, А и разрезами по Б-Б, В-В и Г-Г. Горелка состоит из трубы 1, подводящей топливный газ; корпуса 2 с кольцевой распределительной камерой 3 для распределения газа по цилиндрическим каналам 4 и радиальных каналов 5 для подвода подсасываемого воздуха, соединенных с камерой смещения 6, расположенной по оси корпуса; резонатора 7 с каналами 8, имеющими форму двухзаходной спирали Архимеда; диафрагмы 9 для прохода подсасываемого воздуха; сопла 10 с кольцевым выступом 11, представляющим по форме половину тороида, и с цилиндрическим каналом 12, расположенным по оси сопла. При соединении корпуса с соплом создается кольцевая распределительная камера 13 для подвода топливного газа к входам в каналы резонатора. Горелка работает следующим образом. Топливный газ под давлением выще атмосферного (0,6-10 атм) непрерывно подается по подводящей трубе / в кольцевую распределительную камеру 3 корпуса, соединенную цилиндрическими каналами 4 с кольцевой распределительной камерой 13, образованной корпусом, соплом 10 и резонатором 7. В камере 13 газ распределяется на два потока, которые поступают в спиралевидные каналы 8 резонатора и, пройдя по этим каналам, приобретают центробел ное вращение. При набегании друг на друга потоки создают пульсации, приводящие к возникновению в них звуковых или ультразвуковых колебаний. За счет вихревого движения потоков в резонаторе и разных диаметров выходного канала 12 и диафрагмы 9 происходит подсос (эжекция) части воздуха, поступающего на горение для получения газо-воздущной смеси через радиальные каналы 5 корпуса горелки. Прощедший через резонатор и колеблющийся со звуковой или ультразвуковой частотой газовый поток,; смешанный с подсасываемым воздухом, выходит через строго расчетный по длине и диаметру канал 12 в зону горения факела. Общий газо-воздушный поток, кроме колебательного, имеет еще и вихревое движение, созданное в резонаторе, поэтому при выходе из цилиндрического канала под действием центробежных сил он разворачивается в воронкообразный факел. Так как выходное отверстие сопла имеет форму половины тороида, то под действием эффекта Коанда, заключающегося в прилипании быстродействующего газового потока к твердой поверхности, происходит дальнейщее разворачивание вибрирующего факела, вплоть до перпендикулярного диска, к продольной оси горелки, тем самым создавая условия для полного перекрытия в амбразуре потока воздуха, поступающего на горение. Кроме того, при вихревом движении выходящего из сопла вибрирующего потока под действием центробежных сил происходит высокое разрежение по центру сопла (примерно до 0,4-0,8 ат), что создает условие подсоса к корню факела высокотемпературных продуктов сгорания, способствующих как стабилизации горения факела, так и лучщему сгоранию газа. Предмет изобретения Газовая горелка, например, для производства сажи, включающая корпус, в котором расположены патрубок для подачи газа и кольцевая распределительная камера с радиальными каналами для подачи воздуха, соединенными с камерой смещения и соплом, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности сжигания топлива в горелке, камера смешения выполнена в форме двухзаходной спирали Архимеда и посредством диафрагмы связана с соплом, выходная часть которого имеет форму тора.