ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Газовая горелка относится к устройствам для сжигания газообразного топлива, и может быть использована в различных отраслях промышленности для нагрева и термообработки материалов.
Известна «Горелка» по патенту 1145211 от 03.06.1983, опубликован 15.03.1985, МПК F23D 14/60, содержащая воздушный корпус и центральную газовую трубу с осевым соплом и кольцевым рядом периферийных каналов на ее боковой поверхности, и установленное внутри трубы, с возможностью продольного перемещения, распределительное устройство, в виде конического дросселя и полого цилиндрического золотника, размещенных на штоке, с возможностью перекрытия соответственно осевого сопла и периферийных каналов, при этом, периферийные каналы имеют форму равносторонних треугольников, наклоненных в сторону осевого сопла и ориентированных основаниями в ту же сторону.
Данная горелка полым цилиндрическим золотником перекрывает осевое сопло полностью, при этом прекращается подача топлива, газа. Таким образом, при работе данной горелки, при изменении положения конического дросселя и полого конического золотника, будет изменяться расход топлива, газа, что приводит к нестабильности режима горения, и, часто, к отрыву факела.
Известна «Горелка» по патенту 1523847 от 02.12.1987, опубликован 23.11.1989, МПК F23D 14/62. содержащая воздухоподводящий корпус, центральную топливную трубу, с боковыми выходными соплами, размещенный вокруг центральной трубы диск с осевым отверстием, и подвижную кольцевую диафрагму, при этом, кольцевая диафрагма установлена на топливной трубе, с возможностью продольного перемещения, а ее наружный диаметр не превышает диаметра осевого отверстия диска.
В данной горелке, во-первых, имеется большое сопротивление воздуха в месте установки диска; во-вторых, при движении кольцевой диафрагмы имеется положение, при котором диафрагма перекрывает поток воздуха, и происходит прекращение подачи воздуха, что приводит к нестабильности режима горения.
Наиболее близкой по технической сути, является «Газовая горелка» по патенту 59211 от 06.02.2006, опубликован 10.12.2006, МПК F23D 14/00, содержащая корпус с патрубком для подвода газа, и, с расположенным в выходном суживающимся сопле, коническим дросселем, соединенным, с перемещаемой по оси корпуса, штангой с приводом, и кожух, охватывающий коаксиально с зазором корпус, и имеющий патрубок для подвода воздуха, при этом, поверхность конического дросселя выполнена в виде обратно-двухконусного центрального тела с максимальным диаметром, в месте соединения расширяющегося входного и суживающегося выходного конусов, совпадающего с торцевым сечением выходного сопла корпуса, равным 0,9-0,96 от диаметра выходного сопла корпуса, причем расширяющийся входной конус имеет угол расширения относительно оси корпуса в диапазоне 15-30°, а выходной суживающийся конус имеет длину 1,5-2 от максимального диаметра центрального тела, и угол сужения - в диапазоне 20-30°, совпадающим с углом конусности выходного сопла корпуса.
Но данная горелка, при изменении положения дросселя изменяет расход газа, так как, дроссель при крайне выдвинутом положении, максимально перекрывает газовый конус, что может привести к отрыву факела.
Задачей предлагаемого технического решения является создание, простой в управлении, многорежимной горелки для сжигания газообразного топлива.
Поставленная задача решена за счет того, что газовая горелка, содержит корпус газопровода с патрубком для подвода газа, конический дроссель, соединенный, с перемещаемой по оси корпуса, штангой с приводом, и корпус воздуховода, охватывающий коаксиально с зазором корпус газопровода, и имеющий патрубок для подвода воздуха, при этом, в корпусе газопровода, перпендикулярно его оси дополнительно установлено дроссельное кольцо, штанга дополнительно снабжена конусом с радиальными соплами, дроссель и конус на штанге установлены с возможностью перемещения вдоль штанги, относительно друг друга.
Установление в корпусе газопровода, перпендикулярно его оси дополнительно дроссельного кольца, и снабжение штанги дополнительно конусом с радиальными соплами, позволяет работать в нескольких режимах, механически изменять и регулировать режимы сжигания газа без прерывания его горения, в том числе регулировать параметры факела, а именно его геометрию, длину и свечение.
Установление дросселя и конуса на штанге, с возможностью перемещения вдоль штанги, относительно друг друга, позволяет предварительно настраивать горелку для работы в нескольких режимах горения, изменять форму факела, от короткого шарообразного, до длинного, и обеспечить распределение температуры по длине вращающейся печи, что необходимо при использовании различного сырья, например, глина, известь, с различными исходными свойствами, и получения готового продукта, например керамзит, гравий, щебенка, с различными характеристиками.
Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где фиг.1 - общий вид газовой горелки; фиг.2 - газораспределительные устройства в короткофакельном режиме сжигания газа; фиг.3 - газораспределительные устройства в длиннофакельном режиме сжигания газа, фиг.4 - график распределения температур по зонам вращающейся печи при коротком факеле, фиг.5 - график распределения температур по зонам вращающейся печи при длинном факеле.
На фиг.1, 2, 3, 4, 5 изображены: газовая горелка 1, корпус 2 воздуховода, патрубок 3 подвода воздуха, корпус 4 газопровода, патрубок 5 подвода газа, подвижная штанга 6, привод 7, дроссель 8, дроссельная шайба 9, сопло 10 газопровода, конус 11, радиальные сопла 12, конфузор 13, запальник 14, вращающейся печь 15, зона 16 сушки, зона 17 подготовки, зона 18 обжига, зона 19 охлаждения, график распределения температуры по зонам внутри печи 20, где t - температура, l - длина печи.
Газовая горелка выполнена следующим образом.
Газовая горелка 1 расположена, внутри вращающейся печи 15 соосно, в торце, противоположном загрузочному торцу.
Во вращающейся печи 15, расположены последовательно зона 16 сушки, зона 17 подготовки, зона 18 обжига, зона 19 охлаждения.
Внутри корпуса 2 воздуховода, соосно расположен корпус 4 газопровода, заканчивающийся конусным соплом 10. К корпусу 2 воздуховода подсоединен патрубок 3 подвода воздуха. К корпусу 4 газопровода подсоединен патрубок 5 подвода газа. Внутри корпуса газопровода 4, перпендикулярно его оси, расположена дроссельная шайба 9. Внутри корпуса 4 газопровода, соосно с ним, расположена подвижная штанга 6 и закрепленные на ней, с возможностью перемещения относительно друг друга, дроссель 8 и конус 11. На конусе, под углом к оси горелки расположены радиальные сопла 12. Выступающий конец подвижной штанги 6 за пределами корпуса 4 газопровода снабжен приводом 7, например, ручным. На выходе горелки корпус 2 воздуховода снабжен конфузором 13 и запальником 14.
Газовая горелка работает следующим образом.
Через патрубок 3 воздух подают в корпус 2 воздуховода. Газ через патрубок 5 и корпус 4 газопровода подают к соплу 10 газопровода 4. На выходе из горелки 1 газовоздушную смесь поджигают с помощью запальника 14.
Данная газовая горелка работает в нескольких режимах горения при изменении формы факела, от короткого шарообразного, до длинного, путем перемещения, с помощью привода 7, подвижной штанги 6 вдоль корпуса 5 газопровода, с одновременным перемещением дросселя 8, относительно дроссельной шайбы 9, и конуса 11, относительно сопла 10 газопровода, чем обеспечивает распределение температуры по длине вращающейся печи 15, в расположенных последовательно зонах 16 сушки, 17 подготовки. 18 обжига и 19 охлаждения.
Короткий шарообразный факел используют, когда сырье, например, глина, известь, поступает во вращающуюся печь с минимальной влажностью 5-7%. Тогда скорость набора температуры (фиг.4), в зоне 17 подготовки полуфабриката должна быть небольшой, во избежание разрыва материала на мелкие частицы, в пыль. В этом случае в газовой горелке 1 при помощи привода 7, дроссель 8 максимально открывает отверстие в дроссельной шайбе 9, а конус 11 полностью перекрывает сопло 10 газопровода, газ вытекает через радиальные сопла 12 высоконапорными струями, поперек потока воздуха.
Происходит интенсивное смешивание газа с воздухом, которое способствует образованию короткого факела при сжигании газа, длина которого равна 2-2,5 диаметра печи. График распределения температур по зонам вращающейся печи при коротком факеле, показаны на фиг.4
В случае, когда влажность поступающего материала во вращающуюся печь больше 10-20%, то при помощи привода 7 горелку 1 переводят в промежуточный или длинофакельный режим.
При помощи привода 7, перемещают подвижную штангу 6 от сопла 10 газопровода, дроссель 8 уменьшает количество газа, проходящего через дроссельную шайбу 9 к соплу 10 газопровода, а зазор между соплом 10 газопровода и конусом 11 увеличивается, способствуя понижению давления газа в сопле газопровода 10. Газ вытекает из кольцевого сечения между соплом 10 газопровода и конусом 11, параллельно потоку воздуха и, смешиваясь с ним, образует длинный факел, равный 2,5-3,5 диаметра печи. График распределения температур по зонам вращающейся печи при длинном факеле показан на фиг.5. Зона 18 обжига увеличивается и смещается в сторону зоны 17 подготовки, и при этом, зона охлаждения увеличивается, что позволяет увеличить прочность выпускаемой продукции, например, керамзита и гравия.
Техническим эффектом является обеспечение многорежимности горелки при сжигания газообразного топлива, простой в управлении, за счет того, что газовая горелка, содержащая корпус газопровода с патрубком для подвода газа, конический дроссель, соединенный, с перемещаемой по оси корпуса, штангой с приводом, и корпус воздуховода, охватывающий коаксиально с зазором корпус газопровода, и имеющий патрубок для подвода воздуха, при этом, в корпусе газопровода, перпендикулярно его оси установлено дроссельное кольцо, штанга дополнительно снабжена конусом с радиальными соплами, дроссель и конус на штанге установлены с возможностью перемещения вдоль штанги, относительно друг друга