ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к горелочным устройствам комбинированного типа и может быть использована для сжигания и полного термического обезвреживания различных газовых топлив, в том числе забалластированных газов, содержащих твердые (пылевидные) горючие примеси, совместно с природным газом или без него в камерах сгорания теплоэнергетических установок или промышленных печах.
Известно горелочное устройство (см. авторское свидетельство СССР №729415, опубл. 25.04.80), содержащее воздухоподающий короб и расположенную в нем соосно обечайку, перфорированную не менее чем тремя круговыми рядами радиальных и наклонных к радиусу отверстий и образующую с коробом распределительный коллектор.
Недостатком данного горелочного устройства является возможность проскока пламени вследствие образования в приосевой зоне обечайки области обратных токов продуктов горения, что приводит к разогреву и разрушению корпуса. Горелочное устройство устойчиво работает только в узком диапазоне изменения расхода газа близком к максимальным значениям.
Ближайшим аналогом (прототипом) является горелочное устройство (см. авторское свидетельство СССР №584157, опубл. 15.12.72), содержащее корпус с соосно расположенными трубами, образующими каналы: центральный, средний и периферийный с лопатками завихрителя, и расположенный на выходе из каналов огнеупорный туннель. Однако указанное устройство предусматривает полное предварительное смешение забалластированного газа с воздухом. При уменьшении количества балласта в газе и увеличении его
теплоты сгорания корень факела располагается в непосредственной близости от лопаток завихрителя, что приводит к их перегреву и выходу из строя.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности сжигания газа, как в широком диапазоне его характеристики, так и в широких пределах регулирования.
Этот технический результат достигается тем, что горелочное устройство содержит воздухоподводящий короб и расположенные в нем соосно камеру смешения, средний канал с лопатками завихрителя и центальный канал. В раздающем воздушном коробе аксиально-тангенциально установлены сопла, через которые первичный воздух поступает в камеру смешения и смешивается с предварительно закрученным потоком газа. Такое расположение сопел позволяет распределить расномерно первичный воздух в потоке отходящего газа и максимально быстро и полно сжечь топливо. Диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла горелочного устройства. Это соотношение позволяет сохранить максимальную производительность устройства и обеспечивает сгорание отходящих газов вне горелочного устройства, без возврата дымовых газов внутрь горелочного устройства и его повреждения вследствие перегрева. Сопла расположены равномерно по окружности, при этом их количество составляет не менее восьми. Это увеличивает интенсивность крутки топливо-воздушной смеси на выходе из горелочного устройства, что позволяет создать раскрытый факел, в результате чего увеличивается площадь горения, факел горения укорачивается и в результате уменьшаются размеры камеры горения.
На фиг.1 представлен продольный разрез горелочного устройства.
На фиг.2 представлен разрез по линии А-А.
Горелочное устройство содержит улиточный подвод 1 отходящего газа, камеру смешения 2, выходное сопло 3, воздухоподводящий короб 4 с соплами 5, центральный канал 6 с отверстиями 7 на выходе для подачи вспомогательного топлива, средний канал 8 с аксиальными лопатками 9 на выходе. Сопла 5 установлены аксиально-тангенциально. Сопла расположены равномерно по окружности, при этом их количество составляет не менее восьми. Диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла горелочного устройства.
Горелочное устройство работает следующим образом. Газ с низкой теплотой сгорания закрученным потоком через улиточный подвод 1 подается в камеру смешения 2, где смешивается с первичным воздухом, поступающим чрез аксиально-тангенциальные сопла 5 из раздающего воздушного канала 4. Вторичный воздух поступает непосредственно в камеру горения по среднему каналу 8, коаксиально размещенному внутри камеры смешения и имеющему на выходе аксиальные лопатки 9. По центральному каналу 6 с отверстиями 7 на выходе подается вспомогательное топливо. Крутка газо-воздушного потока на выходе из камеры смешения создается за счет тангенциального или улиточно-тангенциального подвода газа и подачи первичного воздуха через аксиально-тангенциальные сопла.
При малых расходах низкокалорийного газа имеет место устойчивое горение без проскока пламени и перегрева горелки, так как приосевая зона обратных токов выносится за пределы горелочного устройства благодаря потоку вторичного воздуха, выходящего из среднего канала через аксиальные лопатки.
3
При сжигании низкокалорийного газа с теплотой сгорания 1300-2000 кДж/м первичный воздух, подаваемый через аксиально-тангенциальные
сопла, составляет 25-35% от теоретически необходимого для горения воздуха и равномерно перемешивается с газом уже на выходе из камеры смешения, что позволяет вести процесс горения даже при скоростях истечения 35-45 м/с.