Газомазутная горелка

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использована в огнетехнических устройствах различного назначения, например в трубчатых печах нефтепереработки.
Известна газомазутная горелка, предназначенная для сжигания газообразного и жидкого топлива, которая содержит корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, мазутную форсунку, установленную внутри трубы так, что ее распылительная часть расположена в смесительной камере, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта (Патент №1525404, МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка/В.А. Галицкая, Р.А. Закиров, В.П. Стельмаков (РФ). - №4392350/24-06; Заявлено 16.03.88., опубл. 30.11.89, бюл. №44).
Газомазутная горелка работает следующим образом. При работе горелки на газе в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха подается воздух 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, в смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки, осуществляющегося с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.
При работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха подается воздух 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 в смесительную камеру через распылительную часть мазутной форсунки поступает мазут, а через патрубок в трубе поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. В смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха, газа и мазута, после чего смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.
Недостатками горелки являются низкое качество получаемой газомазутной смеси, а также при распылении мазута в смесительной камере газораздающие отверстия забиваются распыленными частицами мазута. В результате чего затрудняется подача газа и тем самым недостаточное количество газа приводит к снижению качества образовавшейся газомазутной смеси и к затруднению совместного одновременного сжигания газа и мазута в горелке.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка, содержащая корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, 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, при этом распылительная часть мазутной форсунки расположена в амбразуре (Патент №139470 МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка (В.Д. Катин, А.Ю. Березуцкий (РФ). - №201314901; Заявлено 01.11.2013. Опубл. 20.04.2014. Бюл. №11).
Газомазутная горелка 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 поджатие его, 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 массобмен 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. Известно, что выход термических оксидов азота при горении определяется максимальной температурой факела, которая имеет место в данном случае. Образуемое ядро факела при сжигании мазута имеет высокую температуру, что приводит к повышенному выбросу оксидов азота.
Техническая задача полезной модели состоит в создании конструкции газо-мазутной горелки, позволяющей повысить экологическую эффективность совместного сжигания газа и мазута в горелке за счет снижения выбросов оксидов азота.
Для решения поставленной задачи в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на 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, при этом распылительная часть форсунки расположена у основания амбра-зуры горелки согласно полезной модели предусмотрена подача (впрыск) пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки.
Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является то, что в горелке дополнительно установлена труба с распылителем впрыска пара в корень пламени (зону горения газообразного и жидкого топлива) в специальном канале у основания амбразуры горелки.
Благодаря отличительному признаку существенно повышается экологичеекая эффективность совместного сжигания газа и мазута в горелке. Это обусловлено тем, что при работе горелки на газе и мазуте, газ через патрубок поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, расположенных в смесительной камере, истекает в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, а распылительная часть форсунки располагается у основания амбразуры горелки. В предлагаемой горелке предусмотрен впрыск пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки, что приводит к существенному снижению максимальной температуры в зоне горения и уменьшению образования термических оксидов азота.
Предлагаемое решение иллюстрируется чертежом, на котором изображена газомазутная горелка (см. фиг.).
Газомазутная горелка содержит корпус 1 с патрубком для подачи воздуха 2, соединенный с амбразурой горелки 3, установленной в отверстие печи, смесительную камеру 4, трубу с патрубком 5 для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса 1, вставку 6, закрепленную на наружной поверхности трубы 5 с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор 7 с патрубком 8 и газораздающими отверстиями 9, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку 10, установленную внутри трубы 5, распылительная часть форсунки 10 расположена в амбразуре 3 горелки у ее основания. В амбразуре 3 горелки дополнительно проделан специальный канал 11, в котором установлена труба 12 с распылителем 13 впрыска пара в высокотемпературную зону горения газа и мазута.
Газомазутная горелка работает следующим образом. В первом случае при работе горелки на газе воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1. При достижении потока воздуха вставки 6 осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в кольцевой коллектор 7 и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере 4 происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки 6, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газо-воздушная смесь поступает в амбразуру 3 горелки, где начинается ее воспламенение и горение.
Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру 4 из патрубка 2 для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки 6 осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в коллектор 7 и, распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массобмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру 3 горелки через распылительную часть мазутной форсунки 10 поступает мазут, а через патрубок в трубе 5 поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. Для повышения экологической эффективности совместного сжигания газа и мазута предусмотрен впрыск пара через трубу 12 с распылителем 13, установленную в специальном канале 11 у основания амбразуры 3 горелки. Это приводит к снижению максимальной температуры горения и, как следствие, к подавлению образования токсичных оксидов азота.
Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемой горелке существенно повышается экологическая эффективность совместного сжигания газообразного и жидкого топлива в одном корпусе горелки.