Запальник

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для зажигания газа в промышленных котлах и печах. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении надежности в работе запальника. Запальник содержит смесительную камеру 1, на входе которой размещены коллекторы подвода газа 2 и воздуха 3. На смесительной камере закреплена форкамера 4, которая выполнена в виде кольцевого коллектора 5, охватывающего участок смесительной камеры 1, в котором по окружности равномерно выполнены два ряда 6 и 7 сквозных отверстий. Отверстия 6 выполнены под острым углом к направлению движения газовоздушной смеси. Во входном участке смесительной камеры 1 размещена трубка 8 с соплом 9, соединенная одним концом с коллектором подвода газа 2, а второй конец размещен в плоскости отверстий 6. Напротив ряда 7 отверстий в форкамере установлена запальная свеча 10. Газовод 12 содержит дополнительный узел ввода газа и воздуха. Узел выполнен в виде конфузора 13, герметично прикрепленного к внутренней поверхности газовода 12, в боковой стенке по окружности которого за конфузором 13 выполнены сквозные отверстия 14. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для зажигания газа в промышленных котлах и печах.

Известен запальник, содержащий газовод, соединенный с камерой смешения, на боковой поверхности которой размещена форкамера с запальной свечой, при этом форкамера сообщена с входным и выходным участками камеры смешения, на входе которой размещены коллекторы подвода воздуха и газа, и трубку, один конец которой соединен с коллектором подвода газа, а второй размещен во входном участке камеры смешения (см. патент РФ N 2107226, М. Кл. 6 F 23 Q 9/00, 1998).

Как показала эксплуатация такого запальника, он достаточно надежен в работе на промышленных котлах с толщиной футеровки до 2 м и соответственно с длиной запальника (камера смешения + газовод) до 2,5 м. При увеличении длины запальника за счет длины газовода при установке таких запальников на котлах с толщиной футеровки более 2 м и длине газовода свыше 2,0-2,5 м надежность его работы, т.е. надежность создания запального факела для розжига промышленных котлов значительно снижается. Это связано с тем, что после воспламенения газовоздушной смеси факелом, выходящим из форкамеры в камеру смешения, вследствие большой длины газовода газовоздушный поток, движущийся к выходу газовода, успевает сгореть, не дойдя до среза газовода, и соответственно не успевает воспламенить газ, выходящий из дополнительной трубки.

Другими недостатками запальника являются относительно большие габариты камеры смешения, длина которой вместе с коллектором составляет 0,3-0,4 м, что затрудняет обслуживание запальника на ограниченных площадях около котлов (высота размещения запальника 1,2-1,7 м от пола, а свободная зона обслуживания по периметру некоторых котлов составляет 0,6- 0,8 м). Этот недостаток связан с конструкцией форкамеры - ее достаточно большой длиной, необходимой для обеспечения надежного смесеобразования воздуха и горючего газа. Кроме того, даже при достаточно хорошем перемешивании воздуха и горючего газа надежность создания факела форкамерой зависит от пространственной ориентации форкамеры на камере смешения. Так, при строго вертикальном (вверху) ее расположении при использовании горючего газа тяжелее воздуха обогащенная горючая смесь будет формироваться в нижней части камеры смешения, а в форкамеру будет эжектироваться обедненная смесь. При расположении форкамеры, отличном от вертикального верхнего, при использовании легких газов (с низкой плотностью) вверху камеры смешения будет формироваться обогащенная смесь, а внизу обедненная, которая будет эжектироваться в форкамеру, снижая вероятность ее воспламенения. Этот недостаток также выявился при эксплуатации запальника такой конструкции. В связи с этим в случаях применения газов разной плотности при эксплуатации таких запальников необходимо было точно ориентировать форкамеру на камере смешения.

Загромождение поперечного сечения камеры смешения трубками вызывает необходимость увеличения ее проходного сечения и соответственно металлоемкости камеры смешения и запальника в целом. Загромождение камеры смешения трубками также снижает надежность поджига смеси в связи с тем, что при неправильной взаимной ориентации этих трубок относительно форкамеры затрудняется поступление горючей смеси из камеры смешения в форкамеру.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности работы запальника.

Это достигается тем, что в запальнике, содержащем газовод, соединенный с камерой смешения, на боковой поверхности которой размещена форкамера с запальной свечой, полость которой соединена с входным и выходным участками камеры смешения, на входе которой размещены коллектор подвода газа и воздуха, и трубку, один конец которой соединен с газовым коллектором, а второй размещен во входном участке камеры смешения, согласно изобретению, он снабжен по меньшей мере одним дополнительным узлом ввода газа и воздуха, размещенным в газоводе и выполненным в виде конфузора, герметично закрепленного на внутренней стенке газовода, внутри которого размещен конец дополнительной трубки с соплом, другой конец которой соединен с источником подачи газа, например с газовым коллектором, а в стенке газовода за конфузором выполнены по окружности сквозные отверстия.

Кроме того, запальник снабжен второй дополнительной трубкой, размещенной снаружи камеры смешения и газовода, один конец которой соединен с газовым коллектором, а второй размещен внутри выхода газовода и заглублен относительно его открытого торца, при этом в трубке установлена расходная шайба.

Причем форкамера может быть выполнена в виде кольцевого коллектора, охватывающего участок камеры смешения, в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий, при этом сопло трубки подвода газа в камеру смешения размещено в плоскости первого ряда отверстий, выполненных под острым углом к оси газовода по направлению движения газовой смеси или в виде кольцевого коллектора, охватывающего выходной участок камеры смешения, в котором по окружности выполнен один ряд сквозных отверстий, и снабжена трубкой, один конец которой соединен с форкамерой, а другой размещен на срезе выходного конца трубки с соплом подвода газа из коллектора.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены продольные разрезы запальника с двумя вариантами выполнения форкамеры.

Запальник содержит смесительную камеру 1, на входе которой размещены коллекторы подвода газа 2 и воздуха 3. На смесительной камере закреплена форкамера 4, которая выполнена в виде кольцевого коллектора 5, охватывающего участок смесительной камеры 1, в котором по окружности равномерно выполнены два ряда 6 и 7 сквозных отверстий (см. фиг. 1). Диаметры отверстий 7 должны быть выбраны из условия исключения вероятности стабилизации на них пламени. Отверстия 6 выполнены под острым углом к направлению движения газовоздушной смеси. Во входном участке смесительной камеры 1 размещена трубка 8 с соплом 9, соединенная одним концом с коллектором подвода газа 2, а второй конец с соплом 9 может быть размещен в плоскости отверстий 6, а также до или после них. Напротив ряда отверстий 7 в форкамере установлена запальная свеча 10. Выход смесительной камеры 1 через раструб 11 соединен с газоводом 12, который на некотором расстоянии от камеры смешения 1 (при длине газовода свыше 2 м) содержит дополнительный узел ввода газа и воздуха. Узел выполнен в виде конфузора 13, герметично прикрепленного к внутренней поверхности газовода 12, в боковой стенке по окружности которого за конфузором 13 выполнены сквозные отверстия 14. Через отверстия 14 в газовод 12 поступает воздух из атмосферы или от внешнего источника, например через кольцевой коллектор (не показан), охватывающий отверстия 14. Узел ввода газа и воздуха содержит дополнительную трубку 15 с соплом 16, соединенную с коллектором подвода газа 2, при этом срез сопла 16 может быть размещен в плоскости среза конфузора 13, а также до или после него. В зависимости от длины газовода и от конкретных условий использования запальников, например от давления подачи горючего газа, таких узлов ввода газа и воздуха может быть несколько и они устанавливаются на расчетном расстоянии друг от друга.

Запальник снабжен второй дополнительной трубкой 17, проложенной снаружи камеры смешения 1 и газовода 12, что исключает загромождение поперечного сечения камеры смешения и газовода, один конец которой соединен с газовым коллектором 2, а другой размещен внутри выхода газовода 12 и заглублен относительно его открытого торца и может быть снабжен стабилизатором пламени. Газовод 12 размещен в установочной трубе 18, проходящей в футеровке 19 снаружи котла 20, в котором размещен выход газовода 12. Установкой расходной шайбы 21 в дополнительном трубопроводе 17 подачи газа регулируют оптимальный его расход при разных давлениях газа и длинах газовода 12, добиваясь создания запального факела требуемой мощности и длины.

В запальнике, изображенном на фиг.2, форкамера 4 выполнена в виде кольцевого коллектора 5, охватывающего выходной участок смесительной камеры 1, в котором по окружности равномерно выполнен один ряд сквозных отверстий 7. На форкамере 4 установлена запальная свеча 10, при этом форкамера 4 снабжена трубкой 22, один конец которой соединен с полостью форкамеры 4, а другой - размещен на срезе конца трубки 8 подвода газа из газового коллектора 2.

Запальник, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом. От источников подачи газа и воздуха (например, из атмосферы) компоненты поступают в соответствующие коллекторы 2 и 3 и далее в камеру смешения 1, кроме того, из коллектора газа 2 его часть поступает по трубкам 15 и 17 в дополнительный узел и на выход газовода 12 соответственно. Перемешиваясь, газовоздушная смесь проходит вдоль участка смесительной камеры 1 с двумя рядами отверстий 6 и 7. При этом за счет разности давлений по длине этого участка и эжектирующего действия через отверстия 6 из форкамеры 4 потоком газовоздушной смеси последняя через отверстия 7 поступает в форкамеру 4 и заполняет ее. Одновременно с заполнением газовоздушной смесью форкамеры 4 основной ее поток поступает в газовод 12 в зону дополнительного узла подачи газа по трубке 15, при этом поток газовоздушной смеси ускоряется в конфузоре 13 и эжектирует в газовод 12 через отверстия 14 атмосферный воздух. Хорошо перемешанная газовоздушная смесь движется к выходу газовода 12. В зависимости от длины запальника и наличия в связи с этим нескольких дополнительных узлов подвода газа и воздуха, установленных в газоводе 12, в последнем формируются зоны обогащенных газом газовоздушных потоков. После заполнения форкамеры 4 газовоздушной смесью подают напряжение на запальную свечу 10, в результате на ее электродах образуется дуга, воспламеняющая смесь, которая, сгорая, выходит из отверстий 7 в камере смешения 1 и поджигает смесь, движущуюся в ней. Поскольку размер отверстий 7 выбран из условия, исключающего на них стабилизацию пламени, оно поджигает газовоздушную смесь, движущуюся в камере смешения, и гаснет. Перемещающийся фронт пламени достигает зоны установки дополнительного узла подачи газа и воздуха и поджигает созданную им газовоздушную смесь, сформированную в районе конфузора 13. Горящая смесь движется к выходу газовода 12 и поджигает газ, выходящий из дополнительной трубки 17 на выходе газовода 12 (или поджигает такую же газовоздушную смесь, образованную на втором и т.д. дополнительном узле подвода газа и воздуха), образуя запальный факел требуемой мощности и длины. Это позволяет использовать запальник с длиной газовода свыше 2,5 м при небольших расходах газа и воздуха.

Аналогично работает запальник, изображенный на фиг. 2. Отличие в работе заключается только в том, что для заполнения форкамеры газовоздушной смесью используется кинетическая энергия газового потока, истекающего из сопла 9 трубки 8, в которую заведен конец трубки 22, соединенной с форкамерой 4. При этом за счет равномерного выполнения отверстий 7 по окружности камеры смешения как в этом случае, так и в предыдущем варианте форкамеры 4, исключается зависимость ее расположения на камере смешения от плотности применяемого газа.

Использование изобретения позволит обеспечить надежную работу запальника при небольших давлениях подачи горючего газа, например при давлении порядка 0,0015 МПа, подводимого к горелкам низкого давления и при любой длине газовода. Кроме того, такая конструкция обоих вариантов форкамеры позволяет уменьшить размер камеры смешения в два раза, что позволяет значительно повысить удобство обслуживания запальника в стесненных условиях.

Формула изобретения

1. Запальник, содержащий газовод, соединенный с камерой смешения, на боковой поверхности которой размещена форкамера с запальной свечой, полость которой соединена с входным и выходным участками камеры смешения, на входе которой размещены коллектор подвода газа и воздуха, и трубку с соплом, один конец которой соединен с коллектором подвода газа, а другой размещен во входном участке камеры смешения, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним дополнительным узлом ввода газа и воздуха, размещенным в газоводе и выполненным в виде конфузора, герметично закрепленного на внутренней стенке газовода, внутри которого размещен конец дополнительной трубки с соплом, другой конец которой соединен с источником подачи газа, например с газовым коллектором, а в стенке газовода за конфузором выполнены по окружности сквозные отверстия.

2. Запальник по п.1, отличающийся тем, что он снабжен второй дополнительной трубкой, размещенной снаружи камеры смешения и газовода, один конец которой соединен с газовым коллектором, а второй размещен внутри выходного участка газовода.

3. Запальник по п.2, отличающийся тем, что во второй дополнительной трубке установлена расходная шайба.

4. Запальник по п.1, отличающийся тем, что форкамера выполнена в виде кольцевого коллектора, охватывающего участок камеры смешения, в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий, при этом сопло трубки подвода газа в камеру смешения размещено в плоскости первого ряда отверстий, выполненных под острым углом к направлению движения газовой смеси.

5. Запальник по п.1, отличающийся тем, что форкамера выполнена в виде кольцевого коллектора, охватывающего выходной участок камеры смешения, в котором по окружности выполнен один ряд сквозных отверстий, и снабжена трубкой, один конец которой соединен с форкамерой, а другой размещен на срезе выходного конца трубки с соплом подвода газа из коллектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2