Газовая горелка

 

ного назначения, например, при дожигании вредных выбросов и подогреве газов при термокаталитическом их обезвреживании . Сущность изобретения; газовая горелка содержит цилиндрический прямолинейный топливный коллектор 1с газовыми соплами 2, расположенными в один ряд вдоль коллектора, и стабилизатор, выполненный в виде продольных наклонных пластин 3 и 4 под углом 30...60° с поперечными рядами воздушных отверстий, расположенными со смещением относи-, тельно сопл. Поперечные ряды отверстий 5 расположены на каждой пластине с шагом , равным удвоенному шагу между соплами . 2 ил.

Д б

f ) союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (я)з F 23 0 14/22

ГОС

ВЕД (ГОС

¹- 8 (54) (57) раз (21) (22) (46) (71)

50-л чес (72) (56) лоч выс

ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

MCTBO СССР

АТЕНТ СССР) ВТОРС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

856370/06

6.08.90

7.02.93. Бюл. ¹ 5 .иевский политехнический институт им. етия Великой Октябрьской социалистиой революции и Институт газа АН УССР .Н.Любчик и Г.С.Марченко

Христич В,A.. и Любчик Г.Н. Газогореые устройства для сжигания газа при ких и переменных избытках воздуха.—

НИИЭгазпром, 1978, с. 45. вторское свидетельство СССР

7233, кл, F 23 D 14/22, 1980.

АЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Использование: при сжигании газа в ичных теплогенераторах промышленного назначения, например, при дожигании вредных выбросов и подогреве газов при термокаталитическом их обезвреживании. Сущность изобретения: газовая горелка сод ржит цилиндрический прямолинейный топливный коллектор 1 с газовыми соплами 2, расположенными в один ряд вдоль коллектора, и стабилизатор, выполненный в виде продольных наклонных пластин 3 и 4 под углом 30...60О с поперечными рядами воздушных отверстий, расположенными со смещением относи-. тельно сопл. Поперечные ряды отверстий

5 расположены на каждой пластине с шагом, равным удвоенному шагу между соплами. 2 ил.

1793157

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в теплотехнике при сжигании газа, например, в различных теплогенераторах промышленного назначения, при дожигании вредных выбросов и подогреве газов при термокаталитическом их обезвреживании.

Известны газовые горелки, содержащие прямолинейный топливный коллектор со стабилизаторами в виде продольных перфорированных и наклонных относительно друг друга пластин .

Такие горелки надежно и эффективно работают при сжигании газа с линейной топливной нагрузкой не ниже 60...150 мз/чх хм (номинальный расход газа на единицу длины топливного коллектора), Однако в отдельных случаях (например, в термокаталитических реакторах с кольцевой засыпкой катализатора большого диаметра) требуется пониженная линейная топливная нагрузка (менее 20 м /ч м). В этих з случаях рамповую компоновку горелок реализовать не представляется возможным.

Указанный недостаток устраняется за счет "разорванной" компоновки в топочной части изолированных друг от друга горелочных модулей.

Б кэчзстве прототипа такого горелочного модуля выбрана газовая горелка.

Эта горелка содержит цилиндрический прямолинейный топливный коллектор с расположенными по образующей соплами, две пластины стабилизатора с поперечными рядами воздушных отверстий, прпендикулярными к оси коллектора и расположенными со смещением относительно сопл на расстоянии, равном половине шага между этими соплами. Причем угол между плоскостями расположения сопл составляет 60...90, а пластины установлены параллельно относительно упомянутых пло скостей и снабжены поперечными рядами отверстий, расположенными с шагом, равным шагу между соплами, и со смещением относительнО последних на половину этого шага. Такая конструкция газовой горелки определяет необходимость двух рядов сопл на цилиндрическом прямолинейном топливном коллекторе (по одному ряду сопл на каждую пластину стабилизатора). Это затрудняет получение низкой линейной топливной нагрузки (менее 20 м /ч .м), а в случае "разорванной" компоновки усложняется запуск горелок, ухудшаются условия перемешивания и нагрева воздуха, а также повышается недожог топлива.

При этом добиться равномерности нагрена воздуха и снижения расхода топлива можно, лишь значительно увеличив путь смешения (а следовательно, габариты реактора), или же с помощью специальных устройств, усложняющих конструкцию смесительной камеры и ухудшающих ее аэродинамические характеристики.

В этих условиях невозможно эффективно использовать существующую линейную горелку.

Цель изобретения — улучшение равно"0 мерности нагрева воздуха и снижение расхода топлива, Указанная цель достигается тем, что в газовой горелке, содержащей цилиндрический топливный коллектор с расположенны"5 ми по образующей соплами, две пластины стабилизатора с поперечными рядами воздушных отверстий, перпендикулярными к оси коллектора и расположенными со смещением относительно сопл на расстоянии, 20 равном половине шага между этими соплами, согласно изобретению, сопла топливного коллектора размещены в плоскости симметрии между пластинами стабилизатора, расположенными под углом 30-60 отно25 сительно друг друга, шаг поперечных рядов воздушных отверстий в пластинах стабилизатора равен удвоенному шагу между соплами, причем ряды в одной пластине стабилизатора смещены на величину шага 0 сопл относительно рядов в другой пластине стабилизатора.

Существенность предлагаемых признаков изобретения подтверждается тем, что из патентной литературы авторам не извеЗ5 стно выполнение горелок с одним рядом газовых отверстий, расположенным в плоскости симметрии пластин стабилизатора.

Использование однорядной раздачи газа обуславливает уменьшение угла между

40 пластинами стабилизатора до уровня

30...60, что также не известно из патентной и технической литературы.

Во всех известных авторам технических решениях пластины стабилизатора имеют

45 симметричную перфорацию по воздушным отверстиям и шаг между рядами воздушных отверстий равен шагу между соплами. Авторам не известно асимметрическое размещение перфорации пластин стабилизатора

50 (смещение нэ величину шага сопл относительно рядов в другой пластине стабилизатора), а также увеличение в два раза шага поперечных рядов воздушных отверстий по сравнению с шагом между соплами.

Нэ основании изложенного можно считать все отличительные признаки существенными.

На фиг.1 изображена горелка; на фиг,2 показана взаимная ориентация воздушных

1793157 отв ны и рядами воздушных отверстий 5, пер- 10 дикулярными к оси коллектора и оложенными со смещением относино сопл на расстоянии, равном половишага между этими соплами, Газовые а 2 расположены в плоскости симметмежду пластинами стабилизатора 3 и 4. еречные ряды воздушных отверстий 5 оложены на каждой пластине с шагом, ым удвоенному шагу между соплами, и

20 щены в одной пластине по отношению к гой на величину этого шага, а расстояние еречных рядов воздушных отверстий до жнего топливного сопла равно половине о шага.

Газовая горелка работает следующим азом.

Топливный газ подводят к топливному ектору 1 и распределяют через соплоотверстия 2 в плоскости симметрии ду перфорированными пластинами стазатора 3 и 4, расположенными под yrР (фиr.1).

Воздух подают в зону горения с тыльчасти пластин стабилизаторов через поечные ряды воздушных отверстий 5, В ультате относительного смещения рядов душных отверстий между пластинами в евой зоне имеет место взаимодействие речно-смещенных струй 6, которые в ю очередь генерируют множество вихрезон 7с осями вращения. совпадающими яйи газовых сопл (фиг.2).

Совокупность этих вихревых течений азует поле с высокими тепломассообными свойствами. Интенсивность воза но пе ре во

or вс св вы со об ме ни пл (бо бе но

30 зо но та ха

Ау стинами. При больших углах раскрытия атее 60О) вихревое взаимодействие ослаает (не достигается достаточное проник-.

) резко уменьшается объем локальных вихревого взаимодействия и они стаятся неустойчивыми. Кроме того, усовлено (Любчик Г.Н. Оптимизация актеристик недожога и токсичности протов сгорания в горелках струйного типа. кислы азота в продуктах сгорания топ55 ли пр ски

1с по ра, кло пла ны пе рас тел не соп ри

По рас рав см др по бл это рстий и топливных сопл со стороны зоорения. азовая горелка содержи цилиндричепрямолинейный топливный коллектор азовыми соплами 2, расположенными бразующей в один ряд вдоль коллектостабилизатор в виде продольных наных одна относительно другой тин 3 и 4 под углом 30...60 с поперечающих вихрей 7 зависит от угла между ение струй), а при малых углах (менее. Киев: Наукова думка, 1981, с. 158), что углах раскрытия Р < 30 происходит

45 резкое возрастание концентрации оксидов азота в продуктах сгорания. Поэтому угол раскрытия пластин в диапазоне 30„.60 следует считать оптимальным.

Важным является ориентация топливных сопл относительно пластин стабилизатора, При отклонении от предлагаемого развития в плоскости симметрии между пластинами стабилизатора гидродинамическая неустойчивость будет находиться в условиях равновесного воздействия на нее со стороны воздушных встречно-смещенных струй.Развитие топливной струи вдоль локальной вихревой зоны также способствует реализации принципа стадийности горения, что обуславливает снижение содержания токсичных оксидов азота в продуктах сгорания.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет осуществить растянутый по периметру любой формы процесс тепловыделения с высоким уровнем выгорания Tollлива и сниженным на 20...30 уровнем эмиссии оксидов азота при малых линейных топливных нагрузках(ниже 20 м /ч м).

Возможность непрерывной компоновки топливосжигающих модулей позволяет уменьшить габариты эоны смешения, повысить однородность поля подогретого воздуха перед каталитической засыпкой и обеспечивает работу всей системы от одного контрольно-защитного устройства (КЗУ).

Так при компоновке блочной горелки иэ струйных модулей в реакторе производительностью 50 0 тыс, м в час с кольцевой .набивкой катализатора диаметр этой набивки должен составлять D=4,0 м при периметре П =12,5 м. При потреблении топливного газа в количестве 4 м на 1000 мз промышленных газовых выбросов потребуется суммарный расход топлива чу=200 м в час.

Если основываться на исходном топливосжигающем модуле с линейной топливной нагрузкой fvJ =60 м /ч м, то общая коллекторная длина будет равна Ь<=

=3,3 м, что значительно ниже требу т (ч) емого периметра (12,5 м) размещения слоя катализатора, При этом можно разместить

16 исходных модулей с шагом 0,8 м, что значительно превышает коллекторную длину одного модуля (0,2 м). Этим и объясняется необходимость установки КЗУ на каждый модуль, таким образом, потребуется 16 комплектов контрольно-защитных устройств.

При использовании предлагаемых модулей с пониженной линейной топливной нагрузкой (менее 20 м /ч м) возможна не1793157 прерывная компоновка горелочного устройства из предлагаемых модулей с общей коллекторной длиной 12,5 м. При этом топливная нагрузка будет составлять

tv)- —. = — =16 м /ч м чт 200 3

4 125

Составитель Г. Любчик

Техред M. Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Савина.3

Заказ 491 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

Формул а изобретения

Газовая горелка, содержащая цилиндрический прямолинейный топливный коллектор с расположенными по образующей соплами, две пластины стабилизатора с поперечными рядами воздушных. отверстий, перпендикулярными к оси коллектора и расположенными со смещением относительно сопл на расстоянии, равном половине шага между этими соплами, отличающаяся тем, что, с целью улучшения равномерности

В последнем случае можно обойтись одним КЗУ на всю установку. Только за счет снижения потребного числа КЗУ с шестнадцати до одного — двух при цене КЗУ за один

5 комплект 800 рублей экономия капитальных затрат составит

Э=(16-2) 0,8 11,2 тыс.руб. нагрева воздуха и снижения расхода тон15 лива, сопла топливного коллектора размещены в плоскости симметрии между пластинами стабилизатора. расположенными под углом 30-60 относительно друг друга, шаг поперечных рядов воздушных

20 отверстий в пластинах стабилизатора равен удвоенному шагу между соплами, причем ряды в одной пластине стабилизатора смещены на величину шага сопл относительно рядов в другой пластине стабилизатора.