Газовая многофакельная горелка

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам, работающим на природном газе с принудительной подачей воздуха, предназначенным преимущественно для использования в топках водогрейных котлов. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей горелки за счет обеспечения возможности ее работы на различных видах газообразного топлива. Газовая многофакельная горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа с соосными отверстиями в ее торцовых стенках, в которых установлены смесительные трубки, и входным отверстием, соединенным с газоподающей трубой, причем в обращенной к жаровой трубе торцевой стенке камеры для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнены радиальные каналы. Согласно изобретению входное отверстие камеры для подачи газа выполнено в центральной части ее торцовой стенки, обращенной к камере для подвода воздуха, внутри камеры для подачи газа размещен сменный полый цилиндр, установленный днищами в центральных отверстиях, выполненных в торцовых стенках камеры для подачи газа, указанный полый цилиндр выполнен с отверстиями в боковой стенке и центральными отверстиями в днищах, при этом площадь центрального отверстия, выполненного в днище, установленном во входном отверстии камеры для подачи газа, выбирается из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку. 1 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам, работающим на природном газе с принудительной подачей воздуха, предназначенным преимущественно для использования в топках водогрейных котлов.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявленной горелке является газовая многофакельная горелка, содержащая камеру для подвода воздуха от вентилятора, камеру для подачи газа под давлением, установленные в камере для подвода воздуха смесители, выполненные в виде цилиндрических трубок с отверстиями в боковых стенках, и жаровую трубу, полость внутри которой сообщена с камерой для подвода воздуха. В торцовых стенках камеры для подачи газа и примыкающей к одной из них стенке камеры для подвода воздуха выполнены соосно расположенные отверстия, в которых герметично установлены сопла для подачи высокоэнергетичной струи газа вдоль оси смесительной трубки и технологические заглушки (последние - на внешней торцовой стенке газовой камеры) (см., например, проспект фирмы "WALTER DREIZLER GMBH" (Германия), 1998).

При работе горелки воздух, нагнетаемый вентилятором, разделяется на два потока, один из которых (первичный воздух) коаксиально со струей газа подается в смесительную трубку, а другой (вторичный воздух) поступает непосредственно из камеры для подвода воздуха в полость жаровой трубы коаксиально смесителям.

Данная конструкция газовой многофакельной горелки обладает рядом существенных недостатков, к числу которых следует отнести:

- потери напора в воздушном тракте и повышенный уровень шума из-за большого аэродинамического сопротивления последнего вследствие поворотов воздушного потока;

- значительные поперечные габариты горелки;

- сложность конструкции и монтажа горелки, обусловленные, в частности, необходимостью обеспечения строгой соосности газовых сопел и трубок смесителей.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей горелки за счет обеспечения возможности ее работы на различных видах газообразного топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой многофакельной горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа с соосными отверстиями в ее торцовых стенках, в которых установлены смесительные трубки, и входным отверстием, соединенным с газоподающей трубой, причем в обращенной к жаровой трубе торцовой стенке камеры для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнены радиальные каналы, согласно изобретению входное отверстие камеры для подачи газа выполнено в центральной части ее торцовой стенки, обращенной к камере для подвода воздуха, внутри камеры для подачи газа размещен сменный полый цилиндр, установленный днищами в центральных отверстиях, выполненных в торцовых стенках камеры для подачи газа. Указанный полый цилиндр выполнен с отверстиями в боковой стенке и центральными отверстиями в днищах, при этом площадь центрального отверстия, выполненного в днище, установленном во входном отверстии камеры для подачи газа, выбирается из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.

Наличие установленного в камере для подачи газа сменного полого цилиндра с отверстиями в его боковой поверхности и днищах позволяет осуществить адаптацию горелки к применяемому виду газообразного топлива и обеспечить режимный баланс расхода газа через смесительные трубки и цилиндрический наконечник (стакан).

Охарактеризованное указанными выше существенными признаками изобретение на дату подачи заявки не известно в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".

Изобретение может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена заявляемая газовая многофакельная горелка, продольный разрез.

Горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором 2, камеру 3 для подачи газа, расположенную между камерой 1 и жаровой трубой 4.

В соосно расположенных отверстиях торцовых стенок 5 и 6 камеры 3 для подачи газа установлены смесительные трубки 7, сообщающие камеру 1 для подвода воздуха с полостью внутри жаровой трубы 4.

В боковых стенках смесительных трубок 7 выполнены отверстия 8, расположенные внутри камеры 3 для подачи газа. Смесительные трубки 7 расположены в два цилиндрических яруса вокруг центральной продольной оси горелки.

В торцовой стенке 6 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором со стороны жаровой трубы 4 жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана 9. В боковой стенке стакана 9 выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 10.

В торцовой стенке 5 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное входное отверстие, соединенное посредством газоподающей трубы 11 с источником газа (не показан).

Внутри камеры 3 размещен сменный полый цилиндр 12, установленный своими днищами в центральных отверстиях торцовых стенок 5 и 6 камеры 3. Полый цилиндр 12 выполнен с отверстиями 13 в боковой стенке, а также центральными отверстиями 14 и 15 в днищах.

Горелка снабжена запальной горелкой 16 с электродом 17.

Газовая многофакельная горелка работает следующим образом.

Включают вентилятор 2, нагнетающий воздух в камеру 1. Подают газ в запальную горелку 16 и осуществляют ее розжиг, добиваясь устойчивого горения факела. Факел пламени запальной горелки 16, прижимаясь к боковой поверхности стакана 9 и обтекая его, осуществляет предварительный нагрев поверхности стакана 9 и боковой поверхности жаровой трубы 4. Затем газ через газоподводящую трубу 11 и отверстия 14 и 13 подают в камеру 3, а через отверстие 15 - в стакан 9.

Газ, поступая в полость жаровой трубы 4 через отверстия 10 в боковой поверхности стакана 9, смешивается с воздухом, поступающим из смесительных трубок 7, и воспламеняется от факела запальной горелки 16, образуя слой поджигающего пламени цилиндрической формы. Одновременно воздух, подаваемый на горение из камеры 1, перемешивается в смесительных трубках 7 с газом, поступающим из камеры 3 в рубки 7 через отверстия 8, расход которого уменьшен на величину расхода газа через отверстия 10 стакана 9. Образующаяся обедненная газовоздушная смесь поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 4, где поджигается от факела пламени, образующегося вокруг стакана 9, при этом обеспечиваются плавный розжиг и стабильная работа горелки.

Наличие установленного в камере 3 для подачи газа сменного полого цилиндра 12 с отверстиями 13-15 позволяет осуществить адаптацию горелки к применяемому виду газообразного топлива и обеспечить режимный баланс расхода газа через смесительные трубки 7 и цилиндрический наконечник - стакан 9.

Площадь выполненного в днище полого цилиндра 12 центрального отверстия 14, ограничивающего расход газа, поступающего через газоподающую трубу 11 в камеру 3, выбирается (определяется экспериментально или расчетным путем) из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.

Осуществляемый экспериментальным путем подбор диаметров отверстий 13 и 15 полого цилиндра 12 позволяет обеспечить заданное соотношение расходов газа через стакан 9 и смесительные трубки 7 за счет компенсации влияния отклонений геометрических размеров отверстий 10 и 8 от номинальных вследствие неточностей их выполнения, а также обеспечить коррекцию содержания окиси углерода (СО) и оксидов азота (NО_х) в продуктах сгорания при использовании различных видов газа.

При переходе на другой вид газообразного топлива или значительном изменении массового расхода газа (или воздуха) для обеспечения рабочего режима горелки достаточно, отсоединив газоподающую трубку 11 от камеры 3, заменить полый цилиндр 12 на другой полый цилиндр с отверстиями, размеры (площади) которых удовлетворяют приведенным выше условиям.

Формула изобретения

Газовая многофакельная горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа с соосными отверстиями в ее торцовых стенках, в которых установлены смесительные трубки, и входным отверстием, соединенным с газоподающей трубой, причем в обращенной к жаровой трубе торцовой стенке камеры для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнены радиальные каналы, отличающаяся тем, что входное отверстие камеры для подачи газа выполнено в центральной части ее торцовой стенки, обращенной к камере для подвода воздуха, внутри камеры для подачи газа размещен сменный полый цилиндр, установленный днищами в центральных отверстиях, выполненных в торцовых стенках камеры для подачи газа, указанный полый цилиндр выполнен с отверстиями в боковой стенке и центральными отверстиями в днищах, при этом площадь центрального отверстия, выполненного в днище, установленном во входном отверстии камеры для подачи газа, выбирается из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.

РИСУНКИ

Рисунок 1