Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения

Авторы патента:

Веретенников Сергей Владимирович (RU)

F23D14/62 - смесительные устройства; смесительные трубки

Владельцы патента RU 2454605:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к устройствам сжигания топливных ресурсов и может применяться для обеспечения термического воздействия в процессах различного технологического назначения. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения содержит сопло и смеситель, включающий конфузорный, диффузорный участки и горловину, дополнительно содержит торцевую пластину, соединенную с кольцом и цилиндрическим участком, с выполненными в ней отверстиями, равномерно распределенными по концентрическим окружностям вокруг оси сопла и выполняющими роль первой ступени эжекции. Горелка имеет вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками. Продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины смесителя и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка смесителя. Технический результат - повышение качества смесеобразования, увеличение полноты сгорания топлива, сокращение длины смесителя, повышение удельной мощности, расширение диапазона устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха, повышение эффективности охлаждения горловины и диффузорного участка смесителя. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам сжигания топливных ресурсов и может применяться для обеспечения термического воздействия в процессах различного технологического назначения: дезинфекции, сжигания, нагрева, осушки, термического обезвреживания в системах утилизации отходов, в установках для подогрева воздуха металлургических печей, термической очистки металлических поверхностей, укладки мягкой кровли и т.д.

Известна газовая горелка, предназначенная для сжигания газообразного топлива, содержащая смеситель в виде цилиндрической трубы, патрубки подвода газа и воздуха, стабилизатор горения, выходное сопло в виде конфузора, выполненное как одно целое со стабилизатором горения, сообщенные с полостью смесителя, цилиндрические каналы с входным и выходным участками различного диаметра, инжектор в виде сообщенной с патрубком подвода газа трубы, на противоположном конце которой установлено сопло для подачи газа (RU 2212002 С1, 10.09.2003). Также известна газовая горелка, содержащая корпус, цилиндрическую камеру горения, поверхность которой выполнена перфорированной, патрубки подвода газа и воздуха, камеру предварительного смешения, сопло для подачи газа в камеру горения (RU 2192584 С1, 10.11.2002).

Недостатком известных конструкций являются высокие гидравлические потери, наличие сложной системы зажигания и узкий диапазон устойчивости по коэффициенту избытка воздуха.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является инжекционная горелка Казанцева, содержащая воздушную заслонку 1, сопло 2, смеситель 3, состоящий из конфузорного, диффузорного участков и горловины, и пластинчатый стабилизатор 4 (см. Блинов Е.А. Топливо и теория горения. Раздел - подготовка и сжигание топлива: Учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие). - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. - с.89, рис.2.21).

Недостатком данной конструкции является низкая эффективность системы смесеобразования, низкая полнота сгорания, большая длина смесителя, малая удельная мощность, узкий диапазон устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха, низкая эффективность охлаждения смесителя.

Технический результат - повышение качества смесеобразования, увеличение полноты сгорания топлива, сокращение длины смесителя, повышение удельной мощности, расширение диапазона устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха, повышение эффективности охлаждения горловины и диффузорного участка смесителя.

Технический результат достигается тем, что вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения, содержащая сопло и смеситель, включающий конфузорный, диффузорный участки и горловину, дополнительно содержит торцевую пластину, соединенную с кольцом и цилиндрическим участком, с выполненными в ней отверстиями, равномерно распределенными по концентрическим окружностям вокруг оси сопла и выполняющими роль первой ступени эжекции. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения также имеет вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками. Продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины смесителя и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка смесителя.

Для повышения качества смесеобразования, увеличения полноты сгорания топлива и повышения удельной мощности в конструкцию введена первая ступень эжекции, выполненная в виде отверстий в торцевой пластине, равномерно распределенных по концентрическим окружностям вокруг оси сопла. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения дополнительно содержит вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками, позволяющую расширить диапазон устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха и повысить эффективность охлаждения горловины и диффузорного участка смесителя. Для сокращения длины смесителя продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом: фиг.1.

Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения (фиг.) содержит сопло 1 для подачи газа, которое крепится к торцевой пластине 2, соединенной с кольцом 3 и цилиндрическим участком 4. В торцевой пластине 2 выполнены отверстия, равномерно распределенные по концентрическим окружностям вокруг оси сопла 1, выполняющие роль первой ступени эжекции воздуха 5. Цилиндрический участок 4 крепится к смесителю 6, состоящему из конфузорного участка 7, горловины 8 и диффузорного участка 9. Вторая ступень эжекции 10 выполнена в виде продувочного окна 11, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками 12. Продувочное окно 11 расположено между наружной поверхностью горловины 8 и внутренней поверхностью диффузорного участка 9 и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка 7.

Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения работает следующим образом. Газ через сопло 1 поступает в конфузорный участок 7 смесителя 6 и, являясь активным потоком, эжектирует первичный воздух через первую ступень эжекции 5. Пройдя цилиндрический участок 4, воздух, поступает в конфузорный участок 7 смесителя 6, где осуществляется процесс образования и гомогенизации газовоздушной смеси с получением требуемого для эффективной работы вихревой эжекционной газовой горелки технологического назначения качества смесеобразования. Полученная смесь из горловины 8 истекает в диффузорный участок 9, где происходит ее воспламенение от внешнего источника на режиме запуска и от рециркуляционных зон горячих продуктов сгорания, образующихся при взаимодействии струй эжектируемого воздуха с потоком продуктов сгорания - в режиме автостабилизации. В качестве внешнего источника может выступать ветошь, смоченная горючим веществом (например, керосином), или малоразмерное газогорелочное устройство. Дополнительный воздух эжектируется в зону горения через продувочное окно 11 второй ступени эжекции 10, охлаждая горловину 8 и диффузорный участок 9 смесителя 6.

1. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения, содержащая сопло и смеситель, включающий конфузорный, диффузорный участки и горловину, отличающаяся тем, что дополнительно содержит торцевую пластину, соединенную с кольцом и цилиндрическим участком, с выполненными в ней отверстиями, равномерно распределенными по концентрическим окружностям вокруг оси сопла и выполняющими роль первой ступени эжекции.

2. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения по п.1, отличающаяся тем, что имеет вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками.

3. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения по п.2, отличающаяся тем, что продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины смесителя и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка смесителя.

Изобретение относится к системе нагревания и способу пуска устройства непосредственного нагревания. .

Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора // 2379590

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим водяной пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода в кислороде.

Газовая горелка // 2373459

Изобретение относится к устройствам для сжигания низкокалорийных газов. .

Завихритель потока // 2323386

Изобретение относится к области гидродинамики и теплотехники для организации процессов смешения и перемешивания сред, организации процесса теплообмена между средами, а также для организации транспортировки различных сред с меньшим гидравлическим сопротивлением, в частности различного рода газов, жидкостей, разнофазных смесей сред и псевдоожиженных порошкообразных сред.

Устройство топливной форсунки (варианты) и способ его создания // 2304741

Изобретение относится к многосопловым топливовоздушным форсункам для газотурбинных двигателей. .

Смеситель топливных компонентов // 2289065

Изобретение относится к устройствам смешения топливных компонентов, включающих газообразное и жидкое топливо, водяной пар и воздух перед подачей в камеру сгорания.

Газовая радиационная горелка // 2267703

Изобретение относится к газовым радиационным горелочным устройствам. .

Усовершенствованное устройство смесителя для воздуха и газа // 2262041

Изобретение относится к устройству смесителя для воздуха и газа. .

Газовая горелка // 2246071

Изобретение относится к газогорелочным устройствам, предназначенным для сжигания шихты в агломерационных машинах, а также для сжигания природного газа в топках. .

Горелка для печи подогрева нефти // 2232941

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к подготовке нефти на промыслах, и может быть использовано для подогрева транспортируемой нефти, а также на асфальтобитумных заводах.

Смеситель топлива с воздухом для камер сгорания // 2457397

Способ сжигания природного газа и устройство для его осуществления // 2473012

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться в промышленности и других отраслях народного хозяйства, использующих природный газ в качестве энергоносителя

Газовая горелка // 2479790

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных

Задний кожух для регулирования потока воздуха // 2509955

Задний кожух для регулирования потока воздуха, предназначенный для использования в горелке, содержит корпус, первое впускное отверстие, кольцевую сборную камеру, кольцевую смесительную камеру, кольцевую стенку и первое и второе отверстия для потока воздуха. Корпус имеет передний и задний концы и продольную ось, проходящую между указанными концами. Первое впускное отверстие для впуска воздуха выполнено в корпусе. Кольцевая сборная камера для сбора воздуха расположена и корпусе и сообщающуюся с первым впускным отверстием. Кольцевая смесительная камера для смешивания потока воздуха расположена в корпусе. Кольцевая стенка разделяет сборную и смесительную камеры. Первое и второе отверстия для потока воздуха проходят между сборной и смесительной камерами и имеют первую и вторую высоту соответственно, являющиеся частью высоты кольцевой стенки. Высота первого отверстия для потока воздуха больше, чем высота второго отверстия для потока воздуха. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия и снизить выбросы вредных веществ. 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ сжигания предварительно подготовленной "бедной" топливовоздушной смеси в двухконтурной малоэмиссионной горелке с применением диффузионного стабилизирующего факела // 2548525

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где имеют место процессы смешения различных жидкостей и газов, в том числе процессы смесеобразования различных топлив с воздухом и сжигания «бедной» топливовоздушной смеси. Сущность изобретения заключается: в регулировании расхода пилотного топлива независимо от расхода основного топлива из условия минимальной эмиссии оксидов азота с учетом температуры воздуха и температуры «бедной» ТВС; в ограничении скорости подачи пилотного топлива в дополнительную циркуляционную зону МГ не более (5-10) м/с за счет выбора суммарной площади дозирующих выпускных отверстий и последующего диффузионного сжигания пилотного топлива в «дежурном» факеле дополнительной циркуляционной зоны; в использовании пилотного топлива для охлаждения теплонапряженного полого конуса и выходного торца полого конического стабилизатора; в применении в качестве плохообтекаемого тела полого конического стабилизатора с углом при вершине 30°. Изобретение позволяют увеличить диапазон устойчивого горения «бедной» ТВС, надежность и ресурс работы МГ, уменьшить сопротивление конического стабилизатора и эмиссию оксидов азота, подтверждая преимущества заявленного способа по сравнению со способом прототипа. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Смесительная головка метано-кислородного парогенератора // 2555598

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании природного газа или сжиженного природного газа в кислороде. Смесительная головка метано-кислородного парогенератора содержит струйные форсунки, запальное устройство, корпус и огневое днище. Смесительная головка имеет два каскада форсунок горючего, находящиеся на разных радиальных расстояниях, при этом форсунки горючего первого каскада выполнены таким образом, что пересечение их осей с продольной осью форсунки окислителя находится от огневого днища на расстоянии 5÷7 выходных диаметров форсунки окислителя, а форсунки горючего второго каскада - от огневого днища на расстоянии 10÷15 выходных диаметров форсунки окислителя. Изобретение позволяет повысить эффективность горения, ресурс работы смесительной головки и парогенератора в целом. 4 ил.

Горелка // 2558702

Изобретение относится к области энергетики. Газовая инжекционная горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, 13 цилиндрических смесителей, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 24° к их осям, содержит кожух, приваренный к цилиндрической газораспределительной камере, в который набивается огнеупорная набивная масса, литой стабилизирующий пламя туннель для периферийного факела, который надевается на кожух и приваривается по периметру к нему, литой стабилизирующий пламя туннель для центрального факела, причем горелка содержит устройство для регулирования расхода воздуха, кроме того, в цилиндрической газораспределительной камере размещены: в центре центральный смеситель с насадкой, имеющей шестнадцать литых ребер на внутренней поверхности, а на ее периферии двенадцать периферийных смесителей без насадок с литыми ребрами на внутренней поверхности, более того, для крепления горелки к тепловому или плавильному агрегату предусмотрен стальной диск, приваренный к верхней части стабилизирующего пламя туннеля для периферийного факела. Изобретение позволяет получить при горении газовоздушной смеси длинный факел в центре и на периферии, увеличить срок службы горелки, улучшить процесс набивки и обмуровки горелки в тепловом или плавильном агрегате, регулировать расход воздуха. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Горелка // 2560968

Настоящее изобретение относится к горелочным устройствам с регулируемыми параметрами факела и может быть использовано для сжигания газообразного или жидкого топлива, предварительно переведенного в газообразное состояние, в различных агрегатах. Горелка содержит корпус с расширяющимся участком, топливопровод с расположенным на конце жиклером, сопло, установленное над расширяющимся участком корпуса, и спираль. Корпус состоит из трех камер: первой смесительной камеры, турбулентной камеры и второй смесительной камеры. В первой смесительной камере выполнены по меньшей мере два воздухопроводных отверстия. Суммарная площадь сечений этих воздухопроводных отверстий должна быть не менее площади сечения корпуса. В турбулентной камере закреплена спираль. Спираль изготовлена из жаростойкого сплава. Во второй смесительной камере выполнены по меньшей мере два воздухопроводных отверстия. Сумма площадей сечений вышеуказанных воздухопроводных отверстий и площади сечения нерасширяющегося участка корпуса должна быть равна площади сечения сопла. Техническим результатом является получение экологически чистых продуктов сгорания, надежная и постоянная стабилизация пламени, широкий предел регулирования струи пламени, полное сгорание топлива, надежность конструкции горелки, уменьшение энергозатрат на горение. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Горелка для газообразного топлива с высоким энергосбережением и эффективностью сгорания, с низкой эмиссией загрязняющих веществ и высокой теплопередачей // 2589587

Изобретение относится к области энергетики. Изобретение касается конструкции горелки для газообразного топлива (в том числе всех его смесей), включающей в себя кожух, который определяет дистальный край для выхода пламени и проксимальный край для подачи газообразного топлива и воздуха; оба края имеют затвор. Воздухозаборник для сжатого воздуха расположен на кожухе возле проксимального края и определяет внутреннюю камеру для подачи сжатого воздуха. Трубка для подачи сжатого газообразного топлива расположена по центру внутри первой смесительной камеры и имеет множество отверстий для выхода газообразного топлива в указанную первую смесительную камеру, в которой также содержится множество отверстий для поставки сжатого воздуха радиально. Воспламенитель расположен внутри указанной первой смесительной камеры для первого горения, вторая камера для дополнительного смешивания расположена коллинеарное по отношению к указанной первой камере. Конец указанной трубки для топлива имеет затвор с отверстиями, через которые аксиально осуществляется подача газообразного топлива к указанной второй камере для дополнительного смешивания, ее стенка содержит отверстия, через которые радиально осуществляется подача сжатого воздуха, таким образом, осуществляется второй этап процесса горения. Третья конусообразная камера, камера возгорания, расположена коллинеарно и присоединена к концу указанной второй камеры для дополнительного смешивания. Изобретение позволяет повысить качество смешивания топлива и окислителя, сократить выброс вредных веществ в атмосферу. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ и устройство для изготовления ацетилена и синтез-газа // 2591940

Изобретение касается улучшенного способа изготовления ацетилена и синтез-газа. Предложен способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, причем исходные газы, в состав которых входит поток, содержащий углеводород, и поток, содержащий кислород, сначала предварительно нагревают по отдельности, затем смешивают в смесительной зоне, а после протекания через блок горелок вызывают их реакцию в камере сгорания, после чего быстро охлаждают. При этом на обращенную к камере сгорания поверхность блока горелок подают поток промывного газа, вводят этот поток промывного газа с помощью нескольких отверстий через блок горелок, причем усредненное отношение эффективной площади поверхности блока горелок к числу этих отверстий для потока промывного газа в блоке горелок находится в пределах от 5 до 100 см2, причем усредненное отношение эффективной поверхности блока горелок к числу этих отверстий для потока промывного газа в блоке горелок рассчитывается из отношения совокупной эффективной поверхности блока горелок к общему числу отверстий для промывного газа и причем проводимый через отверстия поток промывного газа распределяют с помощью распределительных устройств таким образом, что 70-100 об.% подаваемого потока промывного газа направляются параллельно обращенной к камере сгорания поверхности блока горелок. Изобретение позволяет получить синтез-газ и ацетилен улучшенным способом частичного окисления углеводородов, который препятствует отложениям на поверхности блока горелок без использования механической очистки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.