Радиационный нагреватель

 

Использование: в печах химико-термической обработки металла с контролируемой атмосферой. Сущность изобретения: радиационный нагреватель, содержащий излучающий кожух 1 с подводящей и отводящей ветвями, установленное в подводящей ветви горелочное устройство 2, и перфорированную вставку, сообщенную соединительным патрубком 4 с источником воздуха и размещенную в отводящей ветви нагревателя, Нагреватель снабжен цилиндрическим стаканом 13с отверстием в днище , установленным на выходе концентрической обечайки 12 горелочного устройства 2 с образованием кольцевого зазора 11 со стен кой кожуха 1, и радиальными соплами 8, выполненными в стенке центральной трубы 5 в полости стакана 13 и имеющими суммарную площадь проходных сечений, составляющую 0,42-0,45 от площади проходного сечения аксиального сопла 7. 2 ил. w Ё 10 12 14 15 VI СА Ю сь (

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 23 D 14/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/аз

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832560/06 (22) 31.05.90 (46) 07.06.92.Бюл. ¹ 21 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение по рациональному использованию газа в народном хозяйстве (72) В. В. Козырьков, А. С; Смирнов и Е. В, Крейнин (53) 662.951.2(088.8) (56) Крейнин Е, В. и Кафырин Ю. П. Сжигание газа в радиационных трубах. Л.: Недра, 1986, с. 102.

Авторское свидетельство СССР

¹ 580233, кл. С 21 0 9/00, 1975. (54) РАДИАЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ (57) Использование: в печах химико-термической обработки металла с контролируемой атмосферой, Сущность изобретения: радиационный нагреватель, содержащий

„„. Ж„„173916б А1 излучающий кожух 1 с подводящей и отводящей ветвями, установленное в подводящей ветви горелочное устройство 2, и перфорированную вставку, сообщенную соединительным патрубком 4 с источником воздуха и размещенную в отводящей ветви нагревателя, Нагреватель снабжен цилиндрическим стаканом 13 с отверстием в днище, установленным на выходе концентрической обечайки 12 горелочного устройства 2 с образованием кольцевого зазора 11 со стенкой кожуха 1, и радиальными соплами 8, выполненными в стенке центральной трубы 5 в полости стакана 13 и имеющими суммарную площадь проходных сечений, составляющую 0,42 — 0,45 от площади проходного сечения аксиального сопла 7.

2 ил.

1739166

45

55

Изобретение относится к устройствам радиационного нагрева и может быть использовано в печах химико-термической обработки металла с контролируемой атмосферой.

Известна многоветвевая (И/-образная) радиационная труба, работающая по принципу двухстадийного сжигания (Крейнин Е.

В., Кафырин Ю. П, Сжигание газа в радиационных трубах. — Л.: Недра, 1986 — 183 с.; стр. 102), содержащая излучающий кожух, в подводящей ветви которого размещено горелочное устройство, и снабженная перфорированной вставкой в отводящей ветви.

Недостатком атой трубы является то, что периферийный (настильный) подвод газа на горение вдоль внутренней поверхности кожуха вызывает повышенное сажевыделение, быстрый рост температуры факела в первой половине подводящей ветви, что способствует повышению образование окислов азота (NOx).

Наиболее близкой к предлагаемой является многоветвевая И-образная) радиационная труба (а.с. СССР N 580233 М. С

21 0 9/00, 1975 г.), Радиационная U-образная труба (В. П. Михеев, В. Г. Гоман, Л. Г.

Шульц, В, Е. Кривошеев, С. Е. Барк и Е. В.

Крейнин — опубл, 15.11.77, Бюл. ¹ 42), содержащая излучающих кожух с горелочным устройством в подводящей ветви, состоящим из центральной трубы с аксиальным соплом с подводом в нее газа и через боковые отверстия трубы первичного воздуха, и установленной концентрично центральной трубе с кольцевым зазором для ввода вторичного воздуха внутренней обечайкой, а также снабженная перфорированной вставкой в отводящей ветви, служащей для подачи воздуха дожигания. Подвод всего вторичного воздуха концентрично цент-. ральному потоку первичной газовоздушной смеси вызывает быстрый рост температур в первой половине подающей ветви и обуславливает наличие зон активного образования окислов азота NOx.

Цель изобретения — снижение содержания окислов азота ИОх в продуктах сгорания, Для этого радиационный нагреватель, содержащий излучающий кожух с подводящей и отводящей ветвями, установленное в подводящей ветви горелочное устройство, выполненное в виде центральной трубы с аксиальным газовым соплом и концентрической обечайки, размещенной в зазоре между кожухом и центральной трубой, и перфорированную вставку, сообщенную соединительным патрубком с источником воздуха и размещенную в отводящей ветви, 5

35 допол нительно снабжен цилиндрическим стаканом с отверстием в днище, установленным на выходе концентрической обечайки горелочного устройства с образованием кольцевого зазора со стенкой кожуха, и радиальными соплами, выполненными в стенке центральной трубы в полости указанного стакана и имеющими суммарную площадь проходных сечений, составляющую 0,42—

0,45 от площади проходного сечения аксиального сопла.

На фиг. 1 изображен радиационный нагреватель; на фигуре 2 — горелочное устройство.

Радиационный нагреватель содержит излучающий кожух 1 с подводящей и отводящими ветвями, горелочное устройство 2, установленнное в подводящей ветви, перфорированную вставку ",;., размещенную в отводящей ветви нагревателя и сообщенную по воздуху с горелочным устройством 2 соединительным патрубком 4.

Горелочное устройство 2 имеет центральную трубу 5, присоединяемую к источнику газа и сообщенную с воздушной частью через отверстия 6.

Выходной конец центральной трубы заканчивается аксиальным соплом 7, а в стенке выходного конца выполнены радиальные сопла 8. Для присоединения к источнику воздуха имеется патрубок 9, Между излучающим кожухом 1 и корпусом горелочного устройства 2 установлена шайба 10 для регулирования количества воздуха, подаваемого на горение, в подводящую ветвь, Для ограничения воздуха, подаваемого в перфорированную вставку, на соединительном патрубке 4-также установлена шайба.

В зазоре 11 между излучающим кожухом 1 и центральной трубой 5 установлена концентрическая обечайка 12, снабженная на выходном конце цилиндрическим стаканом 13 с отверстием в днище, образующим кольцевой зазор 14 со стенкой кожуха 1, причем аксиальное сопла 7 и радиальные сопла 8 в стенке центральной трубы 5 располагаются в полости 15 цилиндрического стакана 13, Радиационный нагреватель работает следующим образом.

Часть подводимого посредством патрубка 9 к горелочному устройству 2 воздуха через соединительный патрубок 4 поступает в перфорированную вставку 3, что обеспечивает горение в подводящей ветви с некоторым общим недостатком воздуха и окончател ьное дожигание продуктов неполного горения в отводящей предпоследней или последней ветви на воздушных струях, вытекающих из перфорированной вставки

1739166

55

3, B результате этого происходит выравнивание температур подводящей и отводящей ветвей и высокая экономичность трубы.

Газ подается в центральную трубу 5, куда через отверстия 6 поступает также пер- 5 вичный воздух на образование первичной газовоздушной смеси, которая направляется затем через аксиальное сопла 7 и через радиальные сопла 8 в полость 15 цилиндрического стакана 13. 10

Через кольцевое пространство между центральной трубой 5 и концентрической обечайкой .12 подается вторичный воздух, который на выходе вступает в процесс горения с частью первичной газовоздушной 15 смеси, вытекающей через радиальные сопла 8, образуя факел первой стадии горения.

Отношение суммарной площади проходных сечений радиальных сопл 8 и плаща- 20 ди проходного сечения аксиального сопла 7 выбрано в пределах 0,42 — 0,45. Это обеспечивает в первой стадии горения соотношение газа и воздуха, достаточное для устойчивого зажигания и стабилизации го- 25 рения, но не достаточное для стехиометрического полного сгорания, что исключает наличие максимума температуры, уменьшает количество свободного азота и образования окислов азота NOx. 30

Из полученных экспериментальных данных следует, что при уменьшении величины отношения площади проходных сечений радиальных 8 и аксиальных 7 сопл ниже нижнего заявляемого предела {0,42) 35 происходит резкое возрастание содержания окислов азота почти в 2 раза. При увеличении величины этого отношения выше

0,45 происходит нарушение условий стабилизации и горения в факеле первичной ста- 40 дии, приводящее к полной неработоспособности.

К факелу первой стадии подмешивается выходящая из аксиального сопла 7 первичная газовоздушная смесь, благодаря чему 45 соотношение газа и воздуха в этой стадии еще более уменьшается, обеспечивая понижение температуры факела второй стадии, что соответственно тормозит процессы образования окислов азота.

Дожигание факела второй стадии начинается после подмешивания к нему третичного воздуха, выходящего из кольцевого зазора 14. Поскольку подмешивание настильно подаваемого вдоль внутренней поверхности излучающего кожуха 1 воздуха происходит постепенно по длине, а процесс горения в объеме трубы сочетается с теплоотдачей от излучающего кожуха 1, в этой части вдоль подающей ветви также отсутствует резкое повышение температуры и значительно сокращается выход окислов азота.

Благодаря настильному подводу третичного воздуха обеспечивается охлаждение начальной части подводящей ветви, а также растягивание зоны горения за пределы подающей ветви, что обеспечивает повышение равномерности нагрева ветвей.

Формула изобретения

Радиационный нагреватель, содержащий излучающий кожух с подводящей и отводящей ветвями, установленное в подводяшей ветви горелочное устройство, выполненное в виде центральной трубы с аксиальным газовым соплом и концентричной обечайки, размещенной в зазоре между кожухом и центральной трубой, и перфорированную вставку, сообщенную соединительным патрубком с источником воздуха и размещенную в отводящей ветви, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания, он дополнительно снабжен цилиндрическим стаканом с отверстием в днище, установленным на выходе концентричной обечайки горелочного устройства с образованием кольцевого зазора со стенкой кожуха, и радиальными соплами, выполненными в стенке центральной трубы в полости указанного стакана и имеющими суммарную площадь проходных сечений, составляющую 0,420,45 от площади проходного сечения аксиального сопла.

1739166

Заядлых

Составитель В.Козырьков

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор H.Êîðoëü

Заказ 1993 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101