ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к горелочным устройствам теплотехнических агрегатов и может быть использована в различных областях промышленности и промышленной теплотехники, в частности для печей обжига кирпича, в сушилах и других нагревательных устройствах.
Горелки газовые устанавливаются в печах обжига изделий, где температура среды выше 700 C и требуется прямоточный скоростной факел для организации равномерного температурного поля по сечению печи.
Известна газовая горелка (авт.св. СССР N 1599620, МПК F23D 14/70, опубл. 1988 г.), содержащая воздухоподающий корпус, установленную на оси корпуса заглушенную с выходного торца газовую трубу с наклонными отверстиями на ее боковой поверхности и коаксиально размещенный насадок, в полости которого выполнена камера предварительного смешения и который на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной большим внутренним диаметром с большим диаметром конического участка камеры, а меньшим диаетром плотно скрепленный с боковой стенкой газовой трубы, причем камера подключена к полости корпуса при помощи отверстий, выполненных в обечайке, оси которых наклонены к оси камеры.
Однако известная горелка имеет ряд недостатков.
а
Неустойчивый газодинамический режим работы в условиях колебаний параметров впрыска (газ, воздух) приводит к дестабилизации формы контура факела и нарушает технологический режим термообработки изделий. Сложная система канальных отверстий и полостей не обеспечивает (за счет образования застойных зон) качественного перемешивания газа с воздухом и снижает коэффициент активации топлива до величины К=0,67 при этом ухудшаются экологические параметры горелочного устройства.
7
Известно также горелочное устройство (см. патент РФ №2021558, МПК F23D 14 /00, опубл. 15.10.1994 г.), содержащее воздухоподающий корпус с завихрителями на выходе и центральную газовую трубу с входными воздушными каналами в районе камеры предварительного смешения, снабженной рассекателями, центральная газовая труба на выходном конце снабжена цилиндрическим наконечником в форме стакана с отношением внутренних диаметров 0,3-0,6, имеющим обтекатель с плавным переходом с воздушной стороны и участок внезапного расширения со стороны газового канала, при этом воздушные каналы выполнены в обтекателе и в стенке цилиндрического наконечника в форме стакана.
Недостатками этого устройства является следующее:
а
- недостаточное использование кинетической энергии струй газа и воздуха и, как следствие, низкий коэффициент активации топлива К=0,6;
- вследствие отсутствия возможности осуществлять регулировку соотношения подачи «газ-воздух» в зависимости от конкретных условий эксплуатации горелочного устройства и разных по теплотворной способности видов топлива невозможно осуществить механизм адаптации камеры смешения устройства к изменению соотношения «газ-воздух» 1:25, как следствие, низкая устойчивость горения топлива.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является горелочное устройство (паспорт «Горелка газовая ГНБ-80, ИНГ.040-00.00.000ПС, Киев-2012»), содержащее коаксиально расположенные воздухоподающий корпус и заглушенную с выходного торца центральную газовую трубу с выпускными отверстиями и закрепленный на выходе воздухоподающего корпуса конфузор-стабилизатор, имеющий конический участок, обращенный большим основанием ко входу и сообщенный по меньшему основанию с цилиндрическим участком, на выходном торце которого имеется фланец, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса, причем на фланце и конической части конфузора-стабилизатора выполнены полостные отверстия.
Недостатками описанного устройства по прототипу является следующие факторы:
- низкая стабильность пламени факела;
- отсутствие демпфирования колебаний давления газовоздушной смеси.
Новым техническим результатом предлагаемого горелочного устройства является обеспечение демпфирования колебаний давления газовоздушной смеси и, как следствие, возможность настройки требуемых газодинамических параметров, исключение возможности появления непрогнозируемых режимов при переходных процессах работы горелочного устройства и повышение стабилизационных характеристик пламени факела, вследствие чего повысится надежность при эксплуатации горелочного устройства в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что горелочное устройство, содержащеее коаксиально расположенные воздухоподающий корпус и заглушенную с выходного торца центральную газовую трубу с выпускными отверстиями и закрепленный на выходе воздухоподающего корпуса конфузор-стабилизатор, имеющий конический участок, обращенный большим основанием ко входу и сообщенный по меньшему основанию с цилиндрическим участком, на выходном торце которого имеется фланец, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса, причем на фланце и конической части конфузора-стабилизатора выполнены полостные отверстия, согласно полезной модели снабжено установленным соосно внутри воздухоподающего корпуса с возможностью осевого перемещения струйным успокоителем в виде сопла Вентури, внутренняя конфигурация полости которого выполнена в виде двух соединенных по меньшему основанию усеченных конусов, в наружной кольцевой проточке которого закреплены реверсивные пружины оппозитного действия, при этом реверсивные пружины оппозитного действия зафиксированы на воздухоподающем корпусе с помощью стопорного винта и опорной шайбы; при наилучшем варианте выполнения устройства на входе, на периферии внутренней конической поверхности струйного успокоителя выполнен фронтальный кольцевой участок, предназначенный для увеличения площади взаимодействия потока газовоздушной смеси со стороны центральной газовой трубы.
Благодаря описанному конструктивному выполнению горелочного устройства выходной конический участок струйного успокоителя в виде сопла Вентури совместно с обращенным к нему коническим участком конфузора-стабилизатора образует резонирующую камеру, в которой перемещается струйный успокоитель под воздействием давления потока газовоздушной смеси со стороны центральной газовой трубы на фронтальный кольцевой участок входного конуса струйного успокоителя, при имеющих место, как правило, колебаниях давления газовоздушной смеси закрепленные в наружной кольцевой проточке струйного успокоителя реверсивные пружины оппозитного действия действия демпфируют их, обеспечивая стабилизацию газодинамических параметров потока газовоздушной смеси и, как следствие, возможность настройки требуемых газодинамических параметров, исключение возможности появления непрогнозируемых режимов при переходных процессах работы горелочного устройства и повышение стабилизационных характеристик горения, вследствие чего повысится надежность при эксплуатации горелочного устройства в целом.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства.
Горелочное устройство выполнено в виде коаксиально расположенных воздухоподающего корпуса 1 и заглушенной с выходного торца центральной газовой трубы 2 с насадкой 12 и с выпускными отверстиями 4 и закрепленного на выходе воздухоподающего корпуса 1 конфузора-стабилизатора 3, имеющего конический участок, обращенный большим основанием ко входу и сообщенный по меньшему основанию с цилиндрическим участком, на выходном торце которого имеется фланец, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру воздухоподающего корпуса 1, причем на фланце и на конической части конфузора-стабилизатора 3 выполнены полостные отверстия 5, 6, согласно полезной модели горелочное устройство снабжено установленным соосно внутри воздухоподающего корпуса 1 с возможностью осевого перемещения струйным успокоителем 9 в виде сопла Вентури, внутренняя конфигурация полости которого выполнена в виде двух соединенных по меньшему основанию усеченных конусов, на входе, на периферии внутренней конической поверхности струйного успокоителя выполнен фронтальный кольцевой участок 14, а в наружной кольцевой проточке 11 струйного успокоителя 9 закреплены реверсивные пружины 13, 8 оппозитного действия, зафиксированные на воздухоподающем корпусе 1 с помощью стопорного винта 10 и опорной шайбы 7.
Горелочное устройство работает так.
По центральной газовой трубе 2 с насадкой 12 через выпускные отверстия 4 рассредоточенно подается газ, по периферийному каналу воздухоподающего корпуса 1 - воздух, затем частично подготовленная газовоздушная смесь поступает через струйный успокоитель 9 в виде сопла Вентури на вход конфузора-стабилизатора 3, под воздействием давления потока газовоздушной смеси со стороны центральной газовой трубы 2 на фронтальный кольцевой участок 14 струйного успокоителя 9 последний перемещается в осевом направлении, изменяя при этом газодинамические параметры потока на участке воздухоподающего корпуса 1, образованном двумя коническими поверхностями струйного успокоителя 9 и конфузора-стабилизатора 3, на расстояние определяемое сопротивлением сжатия и растяжения, соответственно, пружин 8 и 13, зафиксированных на воздухоподающем корпусе 1 стопорным винтом 10 с помощью опорной шайбы 7 в наружной кольцевой проточке 11 струйного успокоителя 9 обеспечивающих демпфирование колебаний струйного успокоителя 9 при дестабилизации входного давления газа и воздуха, следовательно и давления газовоздушной смеси. Далее газовоздушная смесь перемещается по основному каналу и через систему полостных отверстий 5,6 в конфузоре-стабилизаторе 3 на поджиг и выхлоп в пламени факела.