ДВУХПОТОЧНАЯ ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газов в топках теплонапряженных технологических установок и может быть использована в нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Известна газомазутная горелка, которая содержит корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, а также снабженной форсункой, которая установлена с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры горелки к ее выходу. (Патент на полезную модель №139470 РФ, МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка / В.Д. Катин., Березуцкий А.Ю. - №2013149014/06; Заявлено 01.11.2013; Опубл. 20.04.2014, Бюл. №11).
Устройство работает следующим образом.
В первом случае при работе горелки на газе, воздух из патрубка поступает в виде кольцевого потока в корпус. При достижении потока воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в кольцевой коллектор и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где и начинается ее воспламенение.
Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массообмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру горелки через распылительную часть мазутной форсунки поступает мазут, а через патрубок в трубе поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. В амбразуре происходит интенсивный массообмен воздуха, газа и мазута, после чего начинается воспламенение смеси воздуха, газа и мазута.
Недостатком горелки является повышенный выброс токсичных оксидов азота при совместном горении газа и мазута вследствие расположения распылительной части мазутной форсунки у основания амбразуры.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является двухпоточная газовая горелка (Патент на полезную модель №66009 РФ, МПК F23D 14/02. Двухпоточная газовая горелка. / В.Д. Катин, И.В. Вольхин, М.Н. Кофанов, А.И. Агошков. - №2007113460/22; Заявлено 2007.04.10; Опубл. 2007.08.27; Бюл. №24).
Двухпоточная газовая горелка содержит корпус с патрубком подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха расположенный тангенциально к корпусу, кольцевой коллектор, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса, глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, в стенках которого выполнены отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами, при этом оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе, а также содержит кольцевой коллектор выполненный в виде камеры впрыска с выходной тороидальной амбразурой, и дополнительно снабженный патрубком подачи воды, соединенным с камерой впрыска.
Устройство работает следующим образом.
Топливный газ по патрубку подается в центральное сопло, проходит через отверстия с винтовыми каналами в корпус, в который через патрубок подается чистый, либо с загрязнителями воздух. В результате происходит смешение газа с воздухом и возникает закрученный газовоздушный поток. Вращающийся газовоздушный поток из корпуса поступает в камеру впрыска.
Одновременно в камеру впрыска по патрубку подается вода либо нефтесодержащие или хоз-бытовые стоки, предварительно эмульгированные до однородной смеси необходимой дисперсности.
Затем газовоздушный поток и вода через тороидальную амбразуру камеры впрыска поступает на сгорание в топку.
Недостатком известной газовой горелки является понижение эффективности сжигания газового топлива из-за невозможности обеспечить полное и однородное смешивание газоводушной смеси и воды.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение экологической эффективности сжигания газовоздушной смеси в устройстве.
Для решения поставленной задачи в двухпоточной газовой горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха расположенный тангенциально к корпусу, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса, глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, в стенках которого выполнены отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами, при этом оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе, камеру впрыска с выходной тороидальной амбразурой, согласно полезной модели двухпоточная газовая горелка дополнительно оборудуется в камере впрыска патрубком подачи пара, который соединен с парораспределительной платформой, также в камере впрыска выполняются отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами, при этом оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла навстречу газовоздушной смеси.
Благодаря указанным отличительным признакам существенно повышается экологическая эффективность сжигания газовоздушной смеси. Это объясняется тем, что газовоздушный поток, в том числе с примесями газообразных загрязнителей, поступает в камеру впрыска и подвергается воздействию пара, поступающего через патрубок для подачи пара, затем проходящему через парораспределительную платформу и после выходя через винтовые отверстия. Происходит интенсивное перемешивание газовоздушной смеси с паром, в результате чего осаждаются крупные включения загрязнителей, а также известно, что выход термических оксидов азота при горении определяется максимальной температурой факела, а пар позволяет снизить температуру внутри топочного пространства, что приводит к снижению уровня эмиссии оксидов азота в атмосферный воздух.
На чертеже схематично изображена двухпоточная газовая горелка.
Двухпоточная газовая горелка содержит корпус в виде усеченного конуса 1, патрубок для подачи воздуха 2, цилиндрическое сопло 3, расположенное внутри корпуса в виде усеченного конуса 1 глушенное со стороны выхода и соединенное с патрубком подачи газа 4, камеру впрыска 5 с выходной тороидальной амбразурой 6, патрубок подачи пара 7, отверстия с винтовыми каналами 8 проделанными в цилиндрическом сопле 3, парораспределительную платформу 9 с проделанными отверстиями с винтовыми каналами 10, при этом оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла навстречу газовоздушной смеси.
Устройство работает следующим образом.
Топливный газ по патрубку 4 подается в цилиндрическое сопло 3, затем проходит через отверстия с винтовыми каналами 8 в корпус в виде усеченного конуса 1, в который одновременно с этим через патрубок для подачи воздуха 2 подается как чистый, либо загрязненный воздушный поток. В результате происходит смешение топливного газа с воздухом, в виду прохождения топливного газа через винтовые отверстия 8 и подачи воздуха, путем тангенциального подвода в корпус 1. Закрученный газовоздушный поток из корпуса 1 поступает в камеру впрыска 5, затем по патрубку для подачи пара подается пар, который проходит через парораспределительную платформу 9 и равномерно проистекает через отверстия с винтовыми каналами 10, в виду чего происходит интенсивное перемешивание газовоздушной смеси с паром. Затем газовоздушный поток, смешанный с паром, проходит через тороидальную амбразуру из камеры впрыска на последующее сгорание в топке.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит снизить образование оксидов азота и выброс крупных загрязняющих включений и тем самым повысив экологическую эффективность сжигания газовоздушной смеси.