Электрогазовая горелка Советский патент 1980 года по МПК F23D13/02 

(54) ЭЛЕКТРОГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Изобретение относится к горелочным устройствам, предназначенным для сжигания природного газа с цель получения высокотемпературной безокислительной или восстановительной атмосферы и может быть использовано в печах безокислительного нагрева, в агрегатах термохимической обработки различных материалов в защитной атмосфере, а также при осуществлении высокотемпературных процессо прямого получения железа из рудного сырья. Известны электрогазрвыё горелки преимущественно для- получения восстановительного таза, содержащие корпус-смеситель с примыкающей к по леднему камерой сгорания, по тордам которой установлены электроды с Недостатками.этих горелок является то, что при наличии одной раз рядной камеры, сочетающей функции камеры сжигания первичного газа и камеры конверсии дополнительного г за, возможности процесса газовоздушной конверсии практически не могут быть -реализованы вследствие параллельного протекания стадий ко версии. Это влечен за собой недост точный выход восстановителей, повишенное содержание в восстановительном газе окислителей и остаточного метана, что указывает на неэффективное использование природного газа к низкое качество получаемого восстановительного газа. Получению в, из вестноп конструкции, электрогазовой горелки высококачественного восстановительного газа также препятствует использование е качестве окислителя воздуха, з р--; зультате чего в воссггновигельпом ,, газе содержится большое гсоличаство балласта (N.) . Цель изобрегсиия - повышение качества восстановительного газа. Поставленная цель достигается тем, что камера сгорания разделена газоплотными перегородками на три последовательно соединенные секции, в каждой из которых установлены электроды. Получение восстановительного газа в данной электрогазовой горелке осуществляется последовательно в несколько стадий с самостоятельным подводом электроэнергии. Организация газовых потоков в горелке позволяет снижать суммарный коэффициент расхода воздуха по мере прохождения реагирующими коьшонентами отдельных зон горелки, а расположение электродов обеспечивает трехкратное электроусиление продуктов горения. Введение дополнительного газа в каждой из зон производят Фурмами, что создает эффективное воздействие электрического разряда на вновь вводимый природный газ.

На фиг. 1 изображен общий вид электрогазовой горелки в разрезе на фиг. 2 приведена схема ее электропитания.

Электрогазовая горелка содержит корпус-смеситель 1 с примыкающей к последнему камерой сгорания 2, по торцам которой установлены электроды 3. Камера сгорания 2 разделена газоплотными перегородками 4 и 5 на три последовательно соединенные секции б, 7, 8. В каждую секцию электроэнергия подводится через пару электродов .9 , установленных на изоляторах 10. Подвод дополнительного газа осуществляется через фурму 11.

Поток продуктов горения направляется в электродное пространство через сопловое сужение 12. Организация элек трического разряда в секциях осуществляется с помощью токог высокой частоты, получаемых в ламповом генераторе 13. электропитание горелки может производиться как от трехфазной сети 14 переменного тока, так и от трех независимых источников постоянного напряжения. Для защиты системы электропитания горелки от проникновения токов высокой частоты в схеме предусмотрены конденсаторы 15.

Электрогазовая горелка работает следующим образом.

Первичный газ и воздух п .-.даются в корпус-смеситель 1 с коэффициентом расхода воздуха, обеспечивающим устойчивое горение газовоздушной смеси (оС 0,7-1,0) в камере сгорания 2. В продукты горения добавляется дополниРгельный газ через фурму 11, который конвертируется, взаимодействуя с продуктами сгорания (СО- и ), Завершение процесса конверсии происходит во второй секции 7, где содерхсание восстановителей (СО и Н,) возрастает, а остаточного метана снижается, приближаясь к равновесным значениям.

После этого во второй секции вновь проводят конверсию природного газа и непрореагировавшего метана с водяным паром (или другим окислителем, не содержшдем балласт)( благодаря чему происходит улучшение состава конвертированного газа за счет снижения в нем содержания газа. Подведение электрической энергии осуществляется через электроды, установленные в каждой из секций. Газоплотные перегородки, установленные перед электродными участками, служат для

улучшения перемешивания в зонах и подачи газа в последующую секцию с опрелеленной скоростью. Кроме того, во второй секции 7 происходит завершение предшествующих процессов (вступает в реакцию конверсии остаточный метан продуктов первой конверсионной ступени).

В последней секции 8 происходит подогрев продуктов конверсии и окончательное усреднение газа по составу и температуре в предсопловом участке камеры подогрева.

В секциях 6 и 7 подводимая электрическая энергия расходуется на телопотребление процессов конверсии, что ограничивает рост температуры на этом участке, повышает ее ресурс Основной подогрев восстановительного газа происходит в секции 8. Часть тепловых потерь этой камеры утилизируется реагирующими компонентами секции 7 через перегородку 5. Аналогичный процесс происходит между секциями б, 7 и 8,что способствует уменьшению теплопотерь в окружающую среду.

Подвод электрюэнергии в каждую секцию осуществляется одновременно сильноточным разрядом постоянногв или переменного тока промышленной частоты и высоковольтным разрядом переменного тока высокой частоты. Постоянный или переменный трехфаэ ный ток подводится к сети 14 и поступает через три катушки связи высокочастотнрго трансформатора к электродам электрогазовой горелк1йо , .

Высокочастотная энергия, получаемая в ламповом генераторе 13, поводится в катушках связи высокочастотного трансформатора и совместно силовым электрическим током подается к электродам 3, обеспечивая усточивое функционирование разряда в широком диапазоне подводимой к горелке электрической мощности. Регулировка электрического режима горелки осуществл Р ется изменением связи в высокочастотном трансформаторе лампового генратора 13. Конденсаторы 15 Замыкают высокочастотную цепь электросхемы на землю и препятствуют попаданию токов высокой частоты в источник элтропитания горелки.

Предлагаемая электрогазовая горелка позволит получить при использовании в качестве окислителя воздуха восстановительный газ с компонентами (Н«+СО)55-бО%, (Н„0+С0з) 1-3% ПРИ) температуре, регулируемой в пределах 1300-2000 С. При производительности горелки по природному газу 50-70 ее электропитание можно осуществлять непосредственно от низковольтной сети переменного тока 380 В. Распределение