Сопловой узел горелки Советский патент 1982 года по МПК F23D13/26 

(54) СОПЛОВОЙ УЗЕЛ ГОРЕЛКИ

Изобретение относится к горелочным устройствам и может быть использовано в качестве теплового источника в установках для проветривания карьеров, а также как горелка общего назначения. Известна тепловая установка для вентиляции глубоких карьеров, включающая центробежную форсунку для распределения горючего в атмосфере и теплообменник, служащий для нагрева топлива перед сгоранием и частичной стабилизации пламени 1. Однако неустойчивость факела в сносящих потоках воздуха и загрязнение атмосферы ограничивают применение для искусственной вентиляции карьеров указанного устройства. Наиболее близким к предлагаемому является сопловой узел горелки, содержащий корпус выходного сопла с установленной за его пределами осесимметричной отражающей пластиной с отогнутым по радиусу на встречу потоку концом 2. Геометрические размеры пластин, заданные произвольно, а также форма пластины не обеспечивают максимального вовлечения вторичного воздуха в процессе горения, качественного перемещивания топливовоздущной смеси и низкой токсичности продуктов сгорания. Цель изобретения - повыщение эффективности сжигания и снижения токсичности. Указанная цель достигается тем, что боковые грани отогнутого конца пластин выполнены сходящимися под углом 7,5-10° к ее оси симметрии, а отнощение радиуса изгиба указанного конца пластины, максимальной щирины последней и расстояния от начала изогнутого коцца до среза выходного сопла к диаметру последнего составляет соответственно 8:10; 4:5; 6:7. На фиг. I изображен сопловой узел горелки, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - сечение на фиг. 1. Сопловой узел горелки содержит корпус 1 выходного сопла 2 с установленной за его пределами осесимметричной отражающей пластиной 3 с отогнутым по радиусу R навстречу потоку концом 4. Боковые грани 5 отогнутого конца 4 выполнены сходящимися род углом 7,5-10° к ее оси симметрии пластины 3, а отнощение радиуса R изгиба указанного конца 4 пластины 3, максимальной ширины в пластины 3 и расстояния L от начала отогнутого конца 4 до среза 6 выходного сопла 2 к диаметру сопла 2 составляет соответственно 8:10; 4:5; 6:7. Сопловой узел горелки работает следующим образом. В высокоскоростной поток предваритель но подогретого воздуха перпендикулярно впрыскивают топливо, затем топливовоздушная смесь вытекает через выходное сопло 2, и, частично испаряясь, транспортируется вдоль осесимметричной отражающей пластины 3 к отогнутому навстречу потоку концу 4. Факел располагается непосредственно за отогнутым навстречу потоку концом 4 с образованием двух симметричных зон об ратных токов, обеспечивающих вовлечение в зону горения максимальных порций вторичного воздуха и создание конвентивной струи, способной выносить из нижних горизонтов значительную массу воздуха на требуемую высоту. Выполнение боковых граней 5, сходящих ся под углом 7,5-10° к оси симметрии пластины 3, а отношение радиуса изгиба конца 4, максимальной ширины пластины 3 и расстояния от начала отогнутого конца до среза выходного сопла к диаметру последнего соответственно 8:10; 4:5; 6:7 выбраны из условия максимального вовлечения воздуха в зону обратных токов, устойчивого горения факела, максимального тепловыделения и максимальных потерь на трение во время обтекания пластины 3 потоком. Установлено, что максимальное вовлечение вторичного воздуха и устойчивое горение факела происходит при оптимальной скорости потока порядка 10-20 м/с, которая определяется заданным соотношением размеров. Так, при изменении соотношений происходит либо снос пламени при скорости больше 20 м/с, либо заброс пламени на пластину при скорости меньше 10 м/с. Условие максимального тепловыделения обеспечивается, кроме того, благодаря оптимальному расходу горючего без ухудшения качества распыла. При выборе отношения расстояния от начала отогнутого конца 4 до среза 6 выходного сопла 2 к диаметру последнего равного 6-7, кроме условия во влечения максимальной порции вторичного воздуха и сохранения продольной скорости потока за концом пластины, принималось во внимание условие минимальных гидравлических потерь при движении потока. Анализ состава газа за сопловым узлом горелки показывает полное отсутствие окислов азота, что объясняется невысокой температурой факела и хорошо организованным процессом смесеобразования. Предлагаемая конструкция соплового узла позволяет эффективно организовать процесс сгорания и оптимального вовлечения массы воздуха, что важно для организации вентиляции внутрикарьерного пространства. Формула изобретения Сопловой узел горелки, содержащий корпус выходного сопла с установленной за его пределами осесимметричной отражающей пластиной с отогнутым по радиусу навстречу потоку концом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания и снижения токсичности, боковые грани отогнутого конца пластины выполнены сходящимися под углом 7,5-10° к ее оси симметрии, а отношение радиуса изгиба указанного конца пластины, максимальной ширины последней и расстояния от начала отогнутого конца до среза выходного сопла к диаметру последнего составляет соответственно 8:10, 4:5 и 6:7. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кондратенко В. В. и др. Тепловая установка для вентиляции глубоких разрезов. Ред. сб. ЦНИЭИУголь М., 1972, №/11, с. 23. 2.Патент США № 3280883, кл. 239-427, чопублик. 1966.