Испарительная горелка

Область техники, к которой относится полезная модель.
Настоящая полезная модель относится к области энергетики, а именно к горелочным устройствам, работающим на испаренном жидком топливе.
Полезная модель с наибольшим успехом может быть применена в промышленных печах, предназначенных для переплавки вторичного алюминия и его сплавов или других металлов с температурой плавления ниже 750 С.
Полезная модель также может найти применение в топках котлов и других теплотехнических установках.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Типичным представителем--испарительных горелок является Торелочное усторойство, защищенное а.с.СССР N 302489, МКИ F 23D 5/04, 1968г.
Горелочное устройство включает наружный и внутренний кожухи, в последнем из которых установлена жаровая труба, выполненная в виде усеченного конуса с входным диффузором, к которому подведен топливный паропровод, подключенный к верхней полости внутренннего кожуха, служащего емкостью для топлива. При этом на поверхности наружного кожуха выполнены отверстия для подвода воздуха и выпуска продуктов сгорания.
Это горелочное устройство имеет узкое- назначение и предназначено лишь для подогрева двигателя внутреннего сгорания. Оно
-Г
HP позволяет обеспечить большие температуры факела и, следовательно, не может быть применено для высокотемпературного обогрева, необходимого, например, для расплавления и прогрева металла в металлургических печах или, например, для обжига кирпича. В этом горелочном устройстве невозможно регулировать форму факела, а открытый огонь снижает технику безопасности и ухудшает экологические условия. Известна Горелка для сжигания жидкого топлива, защищенная а.с.СССР N 577352, МКИ F23D 5/04, 1975г. Горелка содержит кольцевую испарительную полость, соосно расположенную камеру сгорания с воздухоподводящим патрубком и соплами для подвода топлива, подключенными к испарительной полости, и расположенный по периферии поддон для розжига. При этом испарительная полость установлена в поддоне верхней частью на 0,4 - 0,6 ее высоты, а нижней частью - в камере сгорания, и сопла выполнены на внутренних стенках испарительной полости. Эту горелку характеризует сложность конструкции, она может применяться только в вертикальном положении, без сжатого воздуха (автономно) работать не может. За счет использования сжатого воздуха температура факела недостаточно высока для переплавки, например, вторичного алюминия. Температура сжатого воздуха ниже температуры окружающей среды за счет его сжижения. В результате подачи сжатого воздуха на холодных стенках горелки появится конденсат который, испаряясь, выделяеет пары кислорода и водорода. Пары водорода активно усваиваются алюминием при его переплавке, а это - вредная - римесь в расплаве. Избыток же кислорода воздуха в печи дополЯительно будет окислять алюминий.,
ляетя Горелка, защищенная а.с. СССР N 330305, МКИ FC3D 5/04, 1970г. - прототип.
Горелка содержит смеситель с испарителем на выходном участке и расположенным на входе коллектором для подачи испаренного топлива. При этом на выходном участке смесителя предусмотрена факельная камера, расположенная в корпусе, выполненном с возможностью продольного перемещения.
Горелку также отличает сложность конструкции. Поток газовоздушной смеси направлен по осевой линии горелки. Конфузорная форма факельной камеры сужает факел, делает его направленным на ограниченный участок тепловоспринимающей поверхности. Это не позволяет ист ользовать данную горелку для расплавления, например, вторичного алюминия, так как направленный в определенную точку факел прожигал бы алюминиевый скрап, но не расплавлял его. Кроме того, горелка не обеспечивает достаточно интенсивного испарения топлива (потери тепла на обогрев корпуса и выходного участка в целом). Следовательно, плотность факела и его  тепловые характеристики недостаточно велики для использования,
например, при переплавке алюминия и его сплавов, температура плавления которых не превышает 750 С.
Использование открытого спиралеобразного испарителя в горелках для переплавки алюминия привела бы к неравномерному испарению топлива из различных витков испарителя, а также снизила бы надежность конструкции ввиду возможного прожигания витка, Обращенного к диффузионной камере.
&
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание горелки более простой конструкции, но которая позволяла бы :
а)повысить интенсивность испарения топлива;
б)получать хорошее качество распыла;
в)регулировать геометрические и тепловые характеристики факела.
Для этого испарительная горелка содержит диффузионную камеру, на выходе которой соосно расположен испаритель, а на входе - устройство для подачи испаренного топлива, соединенное топливопроводом с испарителем.
Отличием от прототипа, согласно полезной модели, является то, что испаритель выполнен кольцевым, причем расстояние от выходного среза диффузионной- камеры до обращенной к нему поверхности испарителя равно 1/5 - 1/6 внутреннего диаметра испарителя, а отношение диаметра выходного среза диффузионной камеры к внутреннему диаметру испарителя составляет 1 : 1,5.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
В последующем, настоящая полезная модель поясняется подробным описанием конкретного примера ее выполнения со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображен продольный разрез :испарительной горелки.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕМ Испарительная горелка содержит диффузионную камеру 1, на выходе которой соосно с ней расположен кольцевой испаритель 2, а на входе - устройство для подачи испаренного топлива, выполненное в виде цилиндрического насадка 3. Топливопровод 4 соединяет испаритель 2 и насадок 3, который закреплен на топливопроводе 4 с помощью резьбы и установлен с возможностью осевого перемещения в диапазоне 20-35 мм. Насадок 3 образует в диффузионной камере 1 кольцевой зазор 6. Испаритель 2 соединен трубопроводом 5 с резервуаром для подачи топлива (на фиг. не показан). Расстояние от выходного среза диффузионной камеры до обращенной к нему поверхности испарителя равно 1/5 внутреннего диаметра кольцевого испарителя 2. Отношение диаметра выходного среза диффузионной камеры к внутреннему диаметру испари ля составляет 1 : 1,5. Испарительная горелка работает следующим образом: 44 Жидкое топливо из резервуара (на фиг. не показан) поступает в испаритель 2, где оно нагревается до парообразного состояния. Пары топлива по топливопроводу 4 поступают на насадок 3 и выходят из него, эжектируя часть необходимого для горения воздуха (первичный воздух) из окружающей среды через кольцевой зазор 6, образуя паровоздушную смесь. Под действием этого воздуха в диффузионной камере 1 происходит более интенсивное горение топлива, факел получается более длинный, а температура факела значительно выше.
ется изменением живого сечения кольцевого зазора б путем пере мещения насадка 3.
При этом поток паровоздушной смеси, перемещаясь по направлению к выходному срезу диффузионной камеры 1, интенсивно турбулизируется, что позволяет обеспечить широкий факел на выходе из диффузионной камеры 1, который по касательной обогревает испаритель 2, выделяя тепло, необходимое для превращения жидкого топлива в парообразное состояние.
Экспериментально установлено, что наилучшая интенсивность испарения жидкого топлива достигается при установке поверхности испарителя 2 на расстоянии от выходного среза диффузионной камеры, равном 1/5 - 1/6 внутреннего диаметра испарителя при отношении диаметра выходного среза диффузионной камеры 1 к внутреннему диаметру испарителя равном 1 : 1,5.
Для полного сжигания паровоздушной смеси используется вторичный воздух, содержащийся в полости печи или другой теплотехнической установке, в которой установлена испарительная горел-, ка.
Президент АОЗТ Русско-американской компании АКРА
.Зотин