ФАКЕЛЬНЫЙ ОГОЛОВОК
TORCH HEAD

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сбросных газов с целью их утилизации.
Одной из проблем, возникающих при сжигании сбросных газов, является обеспечение максимально возможной полноты сгорания газов и получение продуктов сгорания с минимальным содержанием вредных выбросов, не превышающих предельно допустимые нормы.
Известна факельная горелка, содержащая корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем, размещенным с кольцевым зазором относительно верхнего торца корпуса, при этом внутри трубы установлено, как минимум, одно полое профилированное центральное тело, предпочтительно два и более, каждое из которых имеет одно минимальное проходное сечение, расположенное в его выходной части, отличающаяся тем, что выходной рассекатель выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, при этом в минимальном сечении, как минимум, одного профилированного центрального тела, предпочтительно входного, установлен с образованием кольцевого зазора дополнительный рассекатель, выполненный преимущественно в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, при этом, как минимум, один рассекатель, предпочтительно все, выполнены с возможностью изменения их геометрических размеров (патент РФ №2477423, МПК F23D 14/20 - прототип).
Указанная факельная горелка работает следующим образом.
Поток горючего газа подается на профилированное центральное тело и проходит через кольцевой зазор между профилированным центральным телом и рассекателем. Скорость в кольцевом зазоре достаточна для гарантированной защиты от проскока пламени внутрь корпуса горелки. Кольцевой зазор формирует внутри корпуса горелки кольцевую форму течения газа. Профилированные центральные тела формируют профиль течения горючего газа таким образом, что газ, проходя через них, постоянно расширяется, при этом давление газа падает, а скорость возрастает. Поток газа поднимается вверх по трубе, попадает в сужающуюся часть полого профилированного тела, сужается, проходит минимальное сечение и снова расширяется. За счет сжатия и последующего расширения газа происходит уменьшение давления газа на выходе из расширяющейся части, и в сужающуюся часть следующего профилированного тела газ поступает уже с меньшим давлением, чем в предыдущее, и соответственно меньшим, чем давление на входе в трубу.
Таким образом, пройдя через несколько последовательно установленных профилированных тел и теряя на каждом из них давление за счет чередующихся процессов сжатия-расширения, газ поступает к выходному рассекателю с заданным давлением, близким к атмосферному.
Затем уже профилированный поток горючего газа попадает в кольцевой зазор, образованный рассекателем и корпусом, который окончательно формирует форму и скоростные характеристики потока газа на выходе из факельной горелки. Значение ширины кольцевого зазора и зависит от давления на входе в факельную горелку, требуемой пропускной способности и термодинамических характеристик сжигаемого газа. Рассекатели выполнены с возможностью изменения их геометрических размеров, преимущественно, путем замены на аналогичные рассекатели с другими размерами, что позволит обеспечить требуемое значение ширины кольцевого зазора.
Основными недостатками данной факельной горелки являются низкая полнота сгорания газа и большой объем вредных выбросов в атмосферу.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и снижение уровня загрязнения окружающей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания сбросных газов.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный факельный оголовок согласно изобретению содержит газоподводящий патрубок, установленный на входе в смеситель, представляющий собой полую обечайку с профилированным входом и выходом, при этом на смесителе закреплены два кольцевых коллектора, расположенных на одной оси и соединенных между собой с помощью пневматических форсунок, расположенных равномерно по окружности, причем один коллектор соединен с системой подачи сбросного газа, а другой коллектор соединен с системой подачи воды.
В варианте исполнения, пневматические форсунки расположены под углом к оси смесителя.
Предлагаемая конструкция факельного оголовка, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение уровня загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания сбросных газов.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан осевой разрез факельного оголовка, на фиг. 2 - вид сверху факельного оголовка, на фиг. 3 - разрез пневматической форсунки.
Предложенный факельный оголовок содержит газоподводящий патрубок 1, установленный на входе в смеситель 2, представляющий собой полую обечайку с профилированным входом и выходом, расположенные на одной оси, коллектор подачи сбросного газа 3 и коллектор подачи воды 4. Коллектор подачи сбросного газ 3 и коллектор подачи воды 4 соединены между собой пневматическими форсунками 5, равномерно расположенными по окружности.
Пневматические форсунки 5 состоят из наконечника 6 в виде полого цилиндра, соединенного с коллектором подачи воды 4, причем в его выходной части расположена вставка 7, втулки 8, охватывающей с зазором наконечник 6 и соединенной с коллектором подачи сбросного газа 3. Во вставке 7 выполнен профилированный осевой канал 9, при этом в ее выходной части выполнены каналы 10, расположенные под углом к оси пневматической форсунки 5. На торце втулки 8 установлено сопло 11.
В варианте исполнения пневматические форсунки 5 расположены под углом к оси смесителя 2.
Предложенный факельный оголовок работает следующим образом.
Сбросной газ, подающийся в факельный оголовок, поступает в газоподводящий патрубок 1 и коллектор подачи сбросного газа 3.
Струя сбросного газа, поступающая из газоподводящего патрубка 1, эжектирует воздух из окружающей среды в смеситель 2. Во внутренней полости смесителя 2 образуется газовоздушная смесь. При выходе из смесителя 2 струя газовоздушной смеси смешивается с воздухом и сгорает.
Сбросной газ, поступающий в коллектор подачи сбросного газа 3, через втулки 8 пневматических форсунок 5 и каналы 10, выполненные во вставке 7, подается в сопло 11.
Вода через коллектор подачи воды 4, наконечники 6 пневматических форсунок 5 поступает в профилированный осевой канал 9, выполненный во вставке 7.
В сопле 11 форсунки 8 струя воды, поступающая из профилированного осевого канала 9, дробится на мельчайшие частицы струями сбросного газа, вытекающими из каналов 10. Капли воды смешиваются со сбросным газом в сопле 10. Полученная газожидкостная смесь подается из сопла 10 пневматической форсунки 5 в зону горения газовоздушной смеси, поступающей из смесителя 2.
Предварительное смешение сбросного газа с воздухом во внутренней полости смесителя 2, а также подача распыленной воды в зону горения повышают эффективность и полноту процесса сжигания сбросных газов, что в свою очередь приводит к значительному снижению количества вредных веществ, поступающих в окружающую среду.
В варианте исполнения газожидкостная смесь, поступающая из пневматических форсунок 5, подается под углом к оси смесителя 2.
Использование предложенного технического решения позволит снизить уровень загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания сбросных газов.