МОДУЛИРУЕМАЯ ЛИНЕЙНАЯ ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к модулируемым газовым горелкам с принудительной подачей воздуха, и может быть использована в воздухонагревателях, зерносушилках, паровых и водогрейных котлах.
Известна горелка газовая с принудительной подачей воздуха (Патент RU 198622 U1 МПК F23D 14/02 опубликовано 27.07.2020), содержащая корпус, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом, регулятор расхода воздуха, при этом после газораздающего узла установлен стабилизатор пламени с центральным протоком, телескопический патрубок с возможностью изменения с помощью кинематического узла его длины по потоку воздуха, газопадающие трубки, установленные по периферийной кромке стабилизатора, а так же пламенная голова и регулятор расхода газа.
Недостатком данного типа горелок является то, что при использовании их в шахтных зерносушилках, воздухонагревателях, имеющих большую длину или ширину в поперечном сечении, а также в водогрейных котлах большой протяженностью происходит неравномерный нагрев. Такой тип горелок при высокой мощности имеет небольшой диаметр факела и при установке их в широких воздушных каналах с высокими скоростями движения потока воздуха, горячие центральные потоки воздуха, отходящие от горелки, не успевают смешиваться с холодными периферийными потоками. Установка в ряд нескольких горелок такого типа по ширине воздушного канала позволяет частично выровнять неравномерность нагрева, однако сильно удорожает стоимость оборудования и не обеспечивает достаточно равномерного нагрева воздуха по всей ширине канала.
Известен воздухонагреватель для сушилки (Патент RU 80542 U1 МПК F24D 3/00 опубликовано 10.02.2009), содержащий камеру сгорания и газовую горелку, при этом камера сгорания выполнена в виде пустотелого усеченного конуса, переходящего в цилиндр, с открытыми основаниями, и закреплена меньшим основанием на укрепленной на раме опоре с отверстиями для дополнительного подсоса воздуха и соединена через опору с вертикально расположенной и прикрепленной к ней газовой горелкой, при этом на поверхности усеченного конуса выполнены отверстия для подсоса воздуха.
Недостатком устройства является неравномерность нагрева воздуха по ширине камеры сгорания, а так же высокая стоимость из-за установки нескольких горелочных устройств одновременно. Кроме того, в данном воздухонагревателе возникает сложность установки системы автоматизации и регулирования температуры нагреваемого воздуха, так как требуется регулировка мощности каждой горелки отдельно, при этом установка одного датчика температуры приведет к неверным результатам измерения, установка нескольких датчиков температуры может привести к рассинхронизации горелочных устройств и повышению неравномерности нагрева воздуха.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является газовая горелка (Патент RU 2213300 С1 МПК F23D 14/22 опубликовано 27.09.2003), содержащая камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми и двумя наклонными стенками, причем боковые стенки установлены перпендикулярно продольной оси коллектора, а в наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания. При этом наклонные стенки выполнены переменного сечения от прямой в месте крепления к газовому коллектору до  - образной формы в выходном сечении камеры сгорания.
Недостатками горелки является сложность изготовления наклонных стенок  - образной формы. Кроме того, места перегиба наклонных стенок являются концентраторами напряжений и под воздействием перепадов температуры, приводящей к постоянному изменению линейных размеров и деформации, наиболее подвержены разрушению. Так же при установке горелок, имеющих значительную длину, возникают сложности при монтаже. Данная горелка имеет не высокое качество смесеобразования и энергоэффективность за счет организации перепуска излишек воздуха в атмосферу.
Техническая задача полезной модели заключается в организации оптимального смесеобразования, повышении энергоэффективности, надежности и долговечности, а так же технологичности изготовления и монтажа горелки.
Поставленная техническая задача полезной модели достигается тем, что в модулируемой линейной газовой горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей воздухоподводящий короб, камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми и двумя торцевыми стенками, являющимися продолжением стенок короба и двумя наклонными стенками, а в наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых равны или увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания, новым является то, что воздухоподводящий короб снабжен вентилятором с регулируемой скоростью, причем скорость воздуха регулируется автоматически в зависимости от расхода, подаваемого в коллектор газа, что обеспечивает оптимальное соотношение газовоздушной смеси для работы горелки, а наклонные стенки выполнены выпуклой формы. Кроме того, наклонные стенки могут быть выполнены из секций, соединенных между собой с возможностью относительного смещения, и имеющие между собой тепловые зазоры, а каждая секция имеет выпуклость цилиндрической формы, выдавленная в противоположную сторону от пламени горелки.
Технический результат полезной модели заключается в организации оптимального смесеобразования и количества воздуха, подаваемого в камеру сгорания, повышении энергоэффективности, надежности и долговечности, а так же технологичности изготовления и монтажа горелки.
На фиг. 1 изображена модулируемая линейная газовая горелка с принудительной подачей воздуха, вид спереди; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А в исполнении 1; на фиг. 5 - разрез А-А в исполнении 2; на фиг. 6 - вид Б; на фиг. 7 - разрез В-В.
Модулируемая линейная газовая горелка с принудительной подачей воздуха содержит камеру сгорания 3, прикрепленную к верхней части воздухоподводящего короба 2, установленного на опорной раме 3. Внутри воздухоподводящего короба установлен вентилятор 6, соединенный с электродвигателем 5. На опорной раме 3 прикреплен пульт управления 7 газовой горелкой. Вдоль центральной части камеры сгорания 3 расположен прямолинейный цилиндрический топливный коллектор 8 с газовыми соплами 9 соединенный вертикальной газовой трубой с рампой газовых клапанов 4. Стенки 10 снабжены круглыми отверстиями, размеры которых остаются равными либо увеличиваются по мере удаления от коллектора 8.
В исполнении 1 стенки 10 выполнены выпуклой формы и обращенные изогнутой стороной в сторону боковых стенок камеры сгорания 3.
В исполнении 2 стенки 10 состоят из секций, соединенных между собой крепежными элементами, с возможностью относительного смещения между собой при монтаже и тепловом расширении материала стенок. Это позволяет упростить их изготовление и монтаж, а так же компенсировать тепловое расширение материала при изготовлении линейной горелки, имеющей значительную длину. Каждая секция стенки 10 имеет выпуклость цилиндрической формы, выдавленную в противоположную сторону от пламени горелки.
Модулируемая линейная газовая горелка с принудительной подачей воздуха работает следующим образом.
Горелка работает по принципу последующего смешения воздуха.
Топливный газ подводят к рампе газовых клапанов 4, откуда он подается к коллектору 8 и распределяется через сопла 9 в плоскости симметрии между стенками 10 камеры сгорания. Воздух с помощью вентилятора 6, приводимого во вращение электродвигателем 5, нагнетается в камеру сгорания по воздухоподводящему коробу 2 с тыльной стороны стенок 10 через отверстия. При этом выпуклая форма наклонных стенок 10 (фиг. 4) при работе горелки обеспечивает возможность перевода температурных деформаций в изменения радиуса изгиба стенки. Так же данная форма стенок приводит к формированию центральной рециркуляционной зоны и повышает качество смесеобразования, при этом повышается технологичность изготовления и снижется стоимость.
Выполнение стенок 10 в виде секций соединенных между собой крепежными элементами с возможностью относительного смещения друг относительно друга и имеющие тепловые зазоры (фиг. 5), позволяет компенсировать изменение линейных деформаций стенки под воздействием высокой температуры и упрощает монтаж камеры сгорания. Выпуклость цилиндрической формы, выдавленная в противоположную сторону от пламени горелки на каждой секции позволяет создать искусственную турбулизацию сжигаемого газа и осуществить целенаправленное формирование формы пламени при этом фронт пламени разбивается на ряд мелких очагов и его общая поверхность возрастает, что интенсифицирует процесс горения. При этом возрастает энергоэффективность горелки и качество смесеобразования.
Для поддержания заданной температуры нагреваемого воздуха горелка снабжена автоматическим корректором мощности.
После запуска горелки и выхода ее на рабочий режим включается автомагическое модулируемое регулирование мощности горелки, которая работает на мощности установленной температуры. Рампа газовых клапанов 4 оснащена дроссельным клапаном, управляемым серводвигателем, который постоянно воздействует на степень открывания дроссельного клапана (и, следовательно, на расход газа) в зависимости от сигнала, получаемого серводвигателем от термореле. Соответствующий сигнал, поступает с пульта управления 7 на электродвигатель 5 привода вентилятора 6. Путем изменения скорости вращения вентилятора обеспечивается оптимальное количество воздуха, подаваемого в камеру сгорания для данной мощности горелки. Таким образом, предлагаемая газовая горелка позволяет:
- позысить энергоэффективность горелки и качество смесеобразования за счет организации оптимального количество воздуха, подаваемого принудительно в камеру сгорания с использованием вентилятора с регулируемой скоростью, а так же применения наклонных стенок выпуклой формы или имеющих цилиндрическую выпуклость;
- повысить надежность и долговечность за счет применения наклонных стенок выпуклой формы, не имеющих перегибов, являющихся концентраторами напряжений, и имеющих тепловые зазоры возможность свободно деформироваться под воздействием температуры;
- повысить технологичность изготовления и монтажа горелки за счет выполнения наклонных стенок из отдельных секций, соединенных крепежными элементами.