Патент на изобретение №2391604

(54) ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного топлива в котлах, топках, печах и может быть использовано в энергетике, черной и цветной металлургии. Технический результат заключается в создании горелочного устройства, позволяющего сжигать в котлах, топках, печах низкокалорийное газообразное топливо с большим объемным расходом, с формированием короткого факела длиной не более 3÷5 диаметров выходного отверстия устройства и с предотвращением термического повреждения газохода. Указанный технический результат достигается в горелочном устройстве, состоящем из воздухоподводящего корпуса с завихрителем, центральной газовой трубы, наконечника с воздушными отверстиями, внутри которого установлена газораспределительная решетка, выполненная в виде двух полых усеченных конусов, и тангенциального патрубка, жестко установленного в основании корпуса. Площади сечения пространств между наконечником и большими основаниями полых усеченных конусов решетки и площади сечения пространств между наконечником и малыми основаниями полых усеченных конусов решетки равны между собой. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного топлива в котлах, топках, печах и может быть использовано в энергетике, черной и цветной металлургии.

Известно горелочное устройство, содержащее воздухоподводящий корпус с завихрителями, на выходе корпуса расположена центральная газовая труба, снабженная на выходном конце цилиндрическим наконечником в форме стакана с отношением внутренних диаметров 0,3-0,6, имеющих плавный обтекатель с воздушной стороны и участок внезапного расширения со стороны газового канала, при этом входные воздушные радиальные отверстия в стенке стакана и наклонные каналы расположены на участке внезапного расширения. При выходе наконечника установлены рассекатели.

Патент РФ 2021558, м. кл. F23D 14/00, 1991 г.

Недостатками известного горелочного устройства являются недопустимость сжигания в котлах, топках, печах низкокалорийного газообразного топлива с большим объемным расходом, формирующим длинный факел, высокотемпературная вершина которого повреждает и разрушает футеровку, газоход, кроме того, снижается эффективность сжигания топлива из-за недожога.

Задача изобретения заключается в создании горелочного устройства, позволяющего сжигать в котлах, топках, печах низкокалорийное газообразное топливо с его большим объемным расходом, формирующим длинный факел, и предотвращать термическое повреждение газохода.

Поставленная задача достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем воздухоподводящий корпус с завихрителем, центральную газовую трубу, наконечник с воздушными отверстиями, новым является то, что устройство дополнительно снабжено тангенциальным патрубком, жестко установленным в основании корпуса, завихритель выполнен в виде шайбы с равномерно расположенными 8-ю прямоугольными отверстиями, на наименьших сторонах которых жестко закреплены квадратные пластины под углом 60-30° к оси корпуса горелочного устройства, завихритель установлен на выходном отверстии корпуса, наконечник выполнен в виде полого усеченного конуса с углом конусности 120-160°, высотой от 1-0,5 диаметра выходного отверстия корпуса, на внешней поверхности наконечника выполнены симметрично расположенные 8 прямоугольных отверстий с соотношением сторон 1:3, на наибольших сторонах которых жестко установлены воздухонаправляющие пластины прямоугольной формы под углом 30-60° к наружной поверхности наконечника против направления потока воздуха, а внутри наконечника установлена газораспределительная решетка в виде двух полых усеченных конусов с высотами ¹/₂ высоты наконечника, установленных на общей оси, концентрично друг в друга, причем основания конусов в виде окружностей внутри жестко скреплены 4-мя пластинами, симметрично расположенными на взаимно перпендикулярных осях, в газораспределительной решетке наконечника площади сечения пространств между наконечником и большими основаниями полых усеченных конусов решетки и площади сечения пространств между наконечником и малыми основаниями полых усеченных конусов решетки равны между собой.

Устройство дополнительно снабжено тангенциальным патрубком, жестко установленным в основании корпуса для закручивания воздушного потока в воздухоподводящем корпусе для создания вихревого потока воздуха при входе в центральную газовую трубу и выходе его наружу через отверстия рассекателя.

Выполнение завихрителя в виде шайбы с равномерно расположенными 8-ю прямоугольными отверстиями, на наименьших сторонах которых жестко закреплены квадратные пластины под углом 60-30° к оси корпуса горелочного устройства, и установка его на выходном отверстии корпуса горелочного устройства необходима для максимального вихревого выхода воздуха наружу для обеспечения эффективного смешивания с газовоздушным вихревым потоком, выходящим из центральной газовой трубы и с последующим сжиганием газа в коротком факеле.

Наконечник выполнен в виде полого усеченного конуса с углом конусности 120-160°, высотой от 1-0,5 диаметра выходного отверстия корпуса для снижения скорости выхода газовоздушного вихревого потока из центральной газовой трубы с целью получения короткого факела при сжигании топлива.

На внешней поверхности наконечника выполнены симметрично расположенные 8 прямоугольных отверстий с соотношением сторон 1:3, на наибольших сторонах которых жестко установлены воздухонаправляющие пластины прямоугольной формы под углом 30-60° к наружной поверхности наконечника против направления потока воздуха для закручивания в вихрь газового потока внутри наконечника и одновременно создания вихревой газовоздушной смеси для эффективного сжигания газа.

Внутри наконечника установлена газораспределительная решетка в виде двух полых усеченных конусов на общей оси с высотами ¹/₂ высоты наконечника, установленных на общей оси, концентрично друг в друга, причем основания конусов в виде окружностей внутри жестко скреплены 4-мя пластинами, симметрично расположенными на взаимно перпендикулярных осях, в газораспределительной решетке наконечника площади сечения пространств между наконечником и большими основаниями полых усеченных конусов решетки и площади сечения пространств между наконечником и малыми основаниями полых усеченных конусов решетки равны между собой для выравнивания скоростей газа в поперечном сечении на выходе наконечника с целью максимально эффективного и короткофакельного сжигания газа.

Предлагаемое горелочное устройство поясняется чертежами:

На фиг.1 изображено горелочное устройство:

фиг.2 – вид А – вид спереди горелочного устройства;

фиг.3 – Б-Б – сечение горелочного устройства;

фиг.4 – В-В – сечение отверстия завихрителя с пластиной;

фиг.5 – вид Г – сечение отверстия наконечника с пластиной.

Горелочное устройство состоит из воздухоподводящего корпуса 1 с завихрителем 2, центральной газовой трубы 3, наконечник 4 с воздушными отверстиями 5 и тангенциального патрубка 6, жестко установленного в основании корпуса 1. Завихритель 2 выполнен в виде шайбы с равномерно расположенными 8-ю прямоугольными отверстиями 7, на наименьших сторонах которых жестко закреплены квадратные пластины 8 под углом 60-30° к оси корпуса 1 горелочного устройства. Завихритель 2 установлен на выходном отверстии 9 корпуса 1. Наконечник 4 выполнен в виде полого усеченного конуса с углом конусности 120-160°, высотой от 1-0,5 диаметра выходного отверстия 9 корпуса 1, на внешней поверхности наконечника 4 симметрично расположены восемь воздушных прямоугольных отверстий 5 с соотношением сторон 1:3, на наибольших сторонах которых жестко установлены воздухонаправляющие пластины 10 прямоугольной формы под углом 30-60° к наружной поверхности наконечника 4 против направления потока воздуха, а внутри наконечника 4 установлена газораспределительная решетка в виде двух полых усеченных конусов 11, 12 с высотами ¹/₂ высоты наконечника 4, причем основания 13, 14 конусов 11, 12 в виде окружностей внутри жестко скреплены 4-мя пластинами 15 и 16, симметрично расположенными на взаимно перпендикулярных осях, в газораспределительной решетке. Площади сечения пространств между наконечником 4 и большими основаниями полых усеченных конусов 11,12 решетки и площади сечения пространств между наконечником 4 и малыми основаниями полых усеченных конусов 11,12 решетки равны между собой.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Газ подают в центральную газовую трубу 3 и наконечник 4 с газораспределительной решеткой из полых усеченных конусов 12, 13, посредством которых скорость газа на выходном отверстии 9 снижается и выравнивается. Воздух подают в воздухоподводящий корпус 1 через тангенциальный патрубок 6, посредством которого воздушный поток в корпусе 1 закручивается. Одна часть воздушного потока из корпуса 1 выходит наружу через прямоугольные отверстия 7 завихрителя 2, и благодаря прямоугольным пластинам 8 отверстий 7 воздух при выходе из горелочного устройства дополнительно закручивается. Вторая часть воздушного потока из корпуса 1 выходит через прямоугольные отверстия 5 наконечника 4 и благодаря прямоугольным пластинам 10 отверстий 5 воздух входит в полость наконечника 4 в виде вихревого потока, который закручивается, смешивается с воздухом и выходит наружу через выходное отверстие 9. За пределами выходного отверстия 9 воздушный поток дополнительно закручивается и смешивается в общий газовоздушный поток, который при воспламенении дает короткий факел.

Технический результат заключается в создании горелочного устройства, позволяющего сжигать в котлах, топках, печах низкокалорийное газообразное топливо с большим объемным расходом, с формированием короткого факела длиной не более 3÷5 диаметров выходного отверстия устройства и с предотвращением термического повреждения газохода.

Формула изобретения

1. Горелочное устройство, содержащее воздухоподводящий корпус с завихрителем, центральную газовую трубу, наконечник с воздушными отверстиями, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено тангенциальным патрубком, жестко установленным в основании корпуса, завихритель выполнен в виде шайбы с равномерно расположенными восемью прямоугольными отверстиями, на наименьших сторонах которых жестко закреплены квадратные пластины под углом 60°-30° к оси корпуса горелочного устройства, завихритель установлен на выходном отверстии корпуса, наконечник выполнен в виде полого усеченного конуса с углом конусности 120°-160°, высотой от 1-0,5 диаметра выходного отверстия корпуса, на внешней поверхности наконечника выполнены симметрично расположенные восемь прямоугольных отверстий с соотношением сторон 1:3, на наибольших сторонах которых жестко установлены воздухонаправляющие пластины прямоугольной формы под углом 30°-60° к наружной поверхности наконечника против направления потока воздуха, а внутри наконечника установлена газораспределительная решетка в виде двух полых усеченных конусов с высотами ¹/₂ высоты наконечника, установленных на общей оси концентрично друг в друга, причем основания конусов в виде окружностей внутри жестко скреплены четырьмя пластинами, симметрично расположенными на взаимно перпендикулярных осях.

2. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что в газораспределительной решетке наконечника площади сечения пространств между наконечником и большими основаниями полых усеченных конусов решетки и площади сечения пространств между наконечником и малыми основаниями полых усеченных конусов решетки равны между собой.

РИСУНКИ