ТУРБОПЛОСКОПЛАМЕННАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газа и может быть использована в различных тепловых агрегатах и нагревательных печах с косвенно-радиационным теплообменом в металлургии, машиностроении, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известна плоскопламенная горелка (патент РФ №2108516, F 23 D 14/20, 1994), содержащая воздухоподводящий корпус, размещенный в стенке топочной камеры, горелочный камень, которым облицована камера, тангенциальный завихритель и экранирующую крышку.
Недостатком данной горелки является неэффективная работа при наличии противодавления в топке.
Наиболее близким аналогом является турбореактивная горелка (авт. свидетельство СССР №233151, F 23 D 14/00, 1963), содержащая газовую реактивную турбинку и вентилятор, вращающиеся в подшипниках на общем пустотелом валу.
В данном изобретении физическая (потенциальная) энергия давления газа преобразуется реактивной турбиной в энергию вращательного движения и используется для вращения лопастей вентилятора. Вентилятором создается определенное давление, которое преодолевает противодавление (подпор) в топке. Однако эти горелки не могут создать плоского веерообразного пламени, которое необходимо для косвенно-радиационного режима теплообмена.
Задачей, решаемой полезной моделью, является технический результат - повышение эффективности работы при наличии противодавления в топке.
Технический результат достигается тем, что сопловые отверстия выполнены только на концевых участках турбинки, на турбинке со стороны топочной камеры закреплен диск-рассекатель, а турбинка установлена на расстоянии
0,15-0,25 Д от плоскости поверхности горелочного камня, где Д - диаметр устья корпуса горелки.
В отличие от прототипа имеется диск-рассекатель, который направляет воздушный поток на выходе из корпуса горелки радиально вдоль горелочного камня и тем самым создаются условия для образования плоского веерообразного пламени. Выполнение сопловых отверстий только на концевых участках трубчатых лопаток турбинки способствует более эффективному использованию физической энергии давления газа для привода вентилятора.
На чертеже изображена предложенная турбоплоскопламенная горелка, продольный разрез.
Турбоплоскопламенная горелка содержит турбинку 1, лопасти осевого вентилятора 2, заслонку 3, шумопоглощающий экран 4, полый вал 5, подшипниковый узел 6, цилиндрический корпус 7, головку 8 направляющего аппарата 9, обтекатель 10, диск-рассекатель 11 и горелочный камень 12, которым облицована топочная камера.
Горелка работает следующим образом.
Топливный газ по полому валу 5 подается в радиальные трубчатые лопатки турбинки 1 и истекает через сопловые отверстия на концах лопаток. Струи газа создают реактивную силу, которая вращает вал 5 и лопасти 2 вентилятора. При этом обеспечивается подача воздуха из атмосферы через цилиндрический корпус 7 в топочную камеру. Диск-рассекатель 11 направляет поток воздуха радиально вдоль поверхности камня 12. Радиальные струи газа смешиваются с воздухом. Процесс горения протекает в тонком веерообразном факеле вблизи поверхности горелочного камня. С внутренней стороны струи газа подсасывают (инжектируют) продукты сгорания из объема топочной камеры и создают рециркуляцию продуктов сгорания. В результате интенсивной теплоотдачи от факела к поверхности горелочного камня и рециркуляции продуктов сгорания уменьшается образование термических оксидов азота и, следовательно, снижается их выброс в окружающую среду.
За основу для осуществления предложенной полезной модели взята турбореактивная горелка «ГипроНИИгаза» ГГТР-С-200 (Газогорелочные устройства для сжигания природного газа, рекомендованные к применению. С.86-87). Длина полого вала увеличена на 100 мм, так что реактивная турбинка расположена вне корпуса горелки. На торце полого вала, вплотную к трубчатым лопаткам турбинки, закреплен (приварен) стальной диск диаметром 200 мм. Холодные продувки показали работоспособность горелки.
Предложенная турбоплоскопламенная горелка создает веерообразное пламя и обеспечивает эффективную работу при наличии противодавления в топочной камере.
Применение предложенной горелки в различных термических и технологических печах, в теплообменных агрегатах с косвенно-радиационным режимом теплообмена позволит повысить эффективность использования топливного газа, уменьшить эмиссию вредных веществ, особенно оксидов азота. Наиболее рационально использовать турбоплоскопламенную горелку в технологических печах, где недопустимо омывание (соприкосновение) факела пламени с теплообменной поверхностью.
Источники информации
1. Патент РФ №2108516, МПК F 23 D 14/20. Пелипенко В.Н., Клюкин В.М. Плоскопламенная горелка. БИ, №10, 1998.
2. Авторское свидетельство СССР №233151, МПК F 23 D 14/00. Адинсков Б.П. Турбогазовая горелка. БИ, №2, 1968.
3. Газогорелочные устройства для сжигания природного газа, рекомендованные к применению. Серия 4.905-1/77. - М.: Мосгазпроект, 1977.