Газовая плоскопламенная горелка

 

О Il И С А Н И Е 238068

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 24с, 10

Заявлено 13Х.1965 (№ 1007150, 24-6) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 20.1!.1969. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 16ХII.1969

МПК F 231

УДК 662.951.2 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В, Ф. Копытов, А. Е. Еринов и Б. С. Сорока

Институт газа AH Украинской ССР

Заявитель

ГАЗОВАЯ ПЛОСКОПЛАМЕННАЯ ГОРЕЛКА

Изобретение относится к газовым плоскопламенкым горелкам, предназначенным для равномерного стабильного нагрева значительных по величине тепловоспринимающих поверхностей при отсутствии направленных конвективных потоков от факела, что необходимо по технологическим условиям в печах и теплообменниках различного назначения в машиностроительной, металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Получившие широкое распространение беспламенные панельные горелки инфракрасного излучения имеют сравнительно низкий температурный уровень излучения (до 900—

1100 С), они сложны в изготовлении и, кроме того, при уменьшении производительности и длительной эксплуатации их наблюдаются проскоки пламени в распределительную коробку и смеситель горелки.

В последние годы созданы плоскопламенные турбулентные горелки, у которых факел с углом раскрытия 180 движется вдоль стены топки, создавая весьма равномерное и высокотемпературное поле излучения. Такие горелки содержат цилиндрический корпус с тангенциально расположенным патрубком для подвода воздуха, установленную по оси корпуса газоподводящую трубку, имеющую на конце насадок с радиальными выпускными отверстиями, и огнеупорный туннель с плавно расширяющейся амбразурой, на выходе которой установлено отклоняющее пламя отбойное кольцо специальной геометрии.

При высоких температурах керамическое илп металлическое кольцо быстро выходит из строя.

Предложенная горелка позволяет придать факелу плоскую форму без необходимости

10 применения отбойного кольца или других отражателей, используя лишь особенности гидродинамики самого факела.

Сущность изобретения заключается в том, I5 что внутри корпуса на газоподводящей трубе помещена винтообразная вставка с убывающим шагом и углом подъема по наружному контуру в пределах 1 — 45, насадок расположен в зоне примыкания корпуса к ту ннелю на

20 расстоянии от его выходного сечения, равном

3,5 — 4,0 диаметрам кратера туннеля, а амбразура имеет тороидальную форму с радиусом кривизны, равным 0,8 — 2,5 указанного диаметра.

25 Такое выполнение горелки обеспечивает высокоинтенсивное скоростное сжигание газа в тонком слое на поверхности ropeëo÷íoro камня, устойчивое горение в режиме плоского пламени и расширяет температурный интер30 вал ее работы.

238068

Предусмотрен II другой вариант конструкции горелки. К корпусу в рассечке между ним и туннелем присоединен конический участок с углом конусности до 120, а угол подъема винтообразной вставки по нарухкному диаметру на всем ее протяжении устанавливается постоянным или близким к постоянному в укаBàííûõ пределах.

Переход цилиндрической части корпуса к туннелю через промежуточный конический участок позволяет увеличить центростремительную силу газовоздушного потока на выходе нз туннеля при неизменном давлепгш воздуха перед горелкой п ри отг;осптельном уменьшении расхода энергии га крутку. Кроме того, конический участок дает возмогкность при падающем шаге винта оставить постоянным или близким к постоянному на всем протяжении угол подъема винтообразной вставки по наружному диаметру, что благоприятно сказывается на стабилизации крутки потока.

На фиг. 1 в продольном разрезе показана описываемая горелка с цилиндрическим корпусом, непосредственно прихгыкагощпм к туннелю; на фиг. 2 — горелка с корпусом, примыкающим к туннелю через промежуто шый конический участок.

Горелка содержит цилиндрический корпус 1 с тангенциально расположенным патрубком 2 для подвода воздуха, установленную по осп корпу.са газоподводящую трубу 8, имеющую на конце насадок 4 с радиальными выпускными отверстиями, и огнеупорный туннель 5 с плавно расширяющейся амбразурой 6. Внутри корпуса на газоподводящей трубе 8 помещена винтообразная вставка 7. Насадок расположен в зоне примыкания корпуса к туннелю на расстоянии /, равном 3,5 — 4,0 диаметрам d„, кратера туннеля, а амбразура б имеет тороидальную форму с радиусом кривизны

r, равным 0,8 — 2,5 d,ð.

Винтообразная вставка 7 выполнена по первому варианту (фиг. 1) с подающим шагом и соответственно уменьшающимся углом подъема винта по Нару» НО»у контуру, поскольку угол подъема определяется отношением шага к длине окружности вставки по наружной ооразующей. При этом для интенсивной круткп газовоздушного потока рекомендуется устанавливать угол подьема винта в предел-..х

1 — 45 .

По второму варианту (фиг. 2) к корпусу B рассечке между нпм и туннелем присоединен конический участок 8 с углом конусностп до

120 . Винт имеет падающий шаг только па коническом участке, а его угол подъема в указанных пределах (1 — 45 ) устанавливается па всем протяхкении вставки постоянным плн близким к постоянному.

Закон винта на коническом участке в этом случае имеет вид:

x=L — ехр 1nL — — *

„g„fg;„. г1. где L — высота полного прямого конуса, в который вписан винт; г — угол поворота образующей винта в плоскости, перпендикулярной оси конуса;

D „ — — диаметр основания конуса (диа5 метр цилиндрическогс, участка);

l5 „„— угол подъема винта lo наружному конту.ру", x — текущее расстояние вдоль оси винта.

10 Увеличепп|о скорости движения воздушного потока в ко ;гческом участке корпуса горелки сопутствует уменьшение эффективного радиуса движения воздушного слоя, что в совокупносгп способствует резкому возрастанию

15 центростремительной cII.,:, действующей на поток и прпжигающей его к стенкам корпуса.

Горючий газ, пстская чер B отверстия насадка 4, смешивается с попере r Io направленным потоком воздуха. Прп таком взаимном направлении потоков происходит полное интенсивное их смсшение.

Для высококалорийных газов отношение воздух — газ больше пяти, поэтому сообщеннсе воздушному потоку закручивающее усилие достато шо велико, гробы траектория смешанного газовоздушного потока практически не отличалась от траектории движения воздуха. Смешанный газовоздушный поток попадает в тупнсль 5 и выходит из его амбразуры 6, на криволинейной поверхности которой начинается воспламенение смеси. При этом резко возрастают вязкие силы пограничного слоя, поэтому продукты горения движутся безотрывно относительно стенок амбразуры, пламя ложится на панель 9 горелочного камня, а угол раскрытия факела составляет 180 . Панель раскаляется и становится основньвг источником передачи тепла предмету нагрева.

В результате отсутствия прямого удара факела и интенсивного перемешивания потоков свежих продуктов горения и рециркулирующпх из топочной камеры в туннель, температурное поле выравнивается уже на небольшом расстоянии от панели.

45 Как показали испытания опытного образца горелки, факел в поперечном сечении оказывается практически плоским, отношение его диаметра к толщине составляет 15: 1 — 20; 1.

50 Предмет изобретения

1. Газовая плоскопламенная горелка, содержащая цилиндрический корпус с тангенциальпо расположенным патрубком для подвода воздуха, установленную по оси корпуса газоподводящую трубу, имеющую на конце насадок с радиальными выпускными отверстиями, и ofнеупорный туннель с плавно расширяющейся амбразурой, oT,ãè÷àfoùàÿñÿ тем, что, с целью устоичпвого горения в регкиме плоского плаг:ени и расширения температурного пнтерва: а работы, внутри корпуса На газоподводящей труое помещена винтообразная вставка с убывающим шагом и углом подъема по на65 ружному контуру в пределах 1 — 45, насадок

238088 расположен в зоне примыкания корпуса к туннелю на расстоянии от его выходного сечения, равном 3,5 — 4,0 диаметрам кратера туннеля, а амбразура имеет тороидальную форму с радиусом кривизны, равным 0,8 — 2,5 указанного диаметра.

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения расхода энергии и стабилизации крутки газовоздушного потока, к корпусу в рассечке между последним и туннелем присоединен конический участок с углом конусности до 120, а yroi подъема винтооб5 разной вставки по наружному контуру на всем ее протяжении устанавливается постоянным или близким к постоянному в указанных пределах.

238068

9виа 2

Корректоры: В. Петрова и А. Ииколаева

Тсхрсд Л. Я. Левина

Редактор T. Каранова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1456i8 Тира7к 4оО Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретении и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4