ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к газовым горелочным устройствам для сжигания газообразного топлива, и может быть использована в котельных установках для понижения уровня выбросов оксидов азота, оксида углерода и для более полного дожигания углеводородов.
Известна горелка (АС №2084762, кл. F23D 14/12, 1994 - аналог), содержащая корпус с примыкающим к нему рефлектором инфрокрасного излучения, инжектор в виде газового сопла, отражатель, керамическую излучающую насадку и сетку-экран.
Недостатком горелки является то, что она не обеспечивает необходимое снижение выбросов оксидов азота и углерода в атмосферу.
Известна промышленная горелка (патент США N 5174744 от 29.12.92 г. - аналог), которая содержит узел смешения топлива и окислителя, горелочную перфорированную плиту и сетчатый экран.
Недостатком горелки является то, что специальное покрытие сетчатого экрана керамической пеной обладает слабой механической прочностью, что снижает ее эксплуатационную надежность. Кроме того, существенно усложняется изготовление горелки.
Известна блочная инжекционная горелка среднего давления типа БИТ (В.М.Чепель, И.А.Шур. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. Л: Недра, 1980, с 308-311 - прототип), включающая трубу - смеситель с выполненными в ней соплами и газовый коллектор.
Недостатком горелки является то, что она не обеспечивает необходимое снижение выбросов оксидов азота и углерода в атмосферу, оказывая тем самым вредное воздействие на окружающую среду.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности работы газовой горелки за счет конструктивного исполнения при использовании каталитического компонента, направленного на снижение токсичных выбросов в атмосферу.
2
Техническая задача заявляемой полезной модели решается тем, что газовая горелка, включающая трубу - смеситель с выполненными в ней соплами и газовый коллектор дополнительно содержит нейтрализатор токсичных выбросов, выполненный в виде металлической решетки, набранной из пластин размерами 80×16×0,5 мм с отверстиями квадратного сечения площадью 4-5 мм, жестко закрепленной на корпусе трубы - смесителя посредством хомута на расстоянии 30-50 мм от края трубы - смесителя, обусловленном длиной факела, при этом нейтрализатор токсичных выбросов выполнен из жаропрочного металла, в поверхность которого внедрены ионы каталитического компонента методом ионной имплантации.
x
Сущность полезной модели заключается в том, что использование в устройстве нейтрализатора токсичных выбросов в виде сетчатой решетки с каталитическим покрытием позволяет снизить количество оксидов азота NO и оксидов углерода СО в продуктах сгорания. Воздействие катализатора, нанесенного методом ионной имплантации, определяется реакцией дегидрирования углеводородов, которое заключается в отщеплении водорода от молекулы углеводорода, что ускоряет процесс сгорания и уменьшает концентрацию несгоревших углеводородов. Водород, образованный при этом в зонах, богатых топливом, восстанавливает оксиды азота и углерода. Основные компоненты токсичных выбросов дымовых газов, входя в щели между парами пластин нейтрализатора, восстанавливаются на катализаторе по реакции:
2
2
2
2NO+2H=N+2HO
2
2
2
2CO+2H=С+2НО
и доокисляются кислородом, активированным поверхностью катализатора по уравнению:
2
2
2СО+O=2СО
2
2
2NO+O=2NO
Таким образом, газовая горелка, снабженная нейтрализатором токсичных выбросов, обеспечивает не только полное сгорание топлива, а также позволяет резко снизить, в сравнении с газовой горелкой по прототипу, количество оксидов азота и оксидов углерода в продуктах сгорания, снижая тем самым токсичные выбросы в атмосферу, что является новым техническим результатом заявляемой полезной модели.
Полезная модель поясняется графическим материалом: на фигуре схематично представлена газовая горелка.
2
Газовая горелка содержит трубу-смеситель 1; газовый коллектор 2; сопла 3, выполненные под углом 25° к продольной образующей трубы -смесителя; нейтрализатор токсичных выбросов 4, выполненный из жаропрочного металла в виде решетки, набранной из пластин 80×16×0,5 мм с отверстиями квадратного сечения площадью 4-5 мм и закрепленной на корпусе трубы-смесителя посредством хомута 5 на расстоянии 30-50 мм от края трубы, обусловленном длиной факела. В поверхность нейтрализатора внедрены ионы каталитического компонента методом ионной имплантации (например, оксиды меди).
Работает горелка следующим образом. Через сопла 3 природный газ из коллектора 2 поступает в трубу-смеситель 1, куда подсасывается воздух. В трубе-смесителе газ перемешивается с воздухом, на выходе из трубы-смесителя газовоздушная смесь поджигается и начинается процесс горения.
При прохождении газовоздушной смеси через нейтрализатор токсичных выбросов на его каталитической поверхности происходят восстановительно-окислительные реакции, в результате которых монооксиды азота и углерода доокисляются до двуокисей.
Таким образом, заявляемое устройство, снабженное нейтрализатором токсичных выбросов с каталитическим покрытием, нанесенным методом ионной имплантации, позволяет, в сравнении с прототипом, существенно снизить токсичные выбросы дымовых газов, способствуя тем самым снижению вредного воздействия на окружающую среду.