ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к нефтехимической теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания топливного газа в печах настильного горения нефтехимических предприятий.
Известна пилотная горелка для сжигания отбросных газов химических производств с использованием пилотных горелок центробежного типа [1]. Пилотная горелка содержит воздухоподающий корпус с завихрителем и газовой трубой, установленной в корпусе с образованием кольцевого зазора. Кроме того, она содержит дополнительный завихритель и стабилизирующий насадок в виде усеченного конуса. Стабильность горения пилотной горелки обеспечивается качественным перемешиванием топливного газа и воздуха, выходящих на насадок из завихрителей, и наличием газовой трубки, обеспечивающей раннее зажигание горелки.
Недостатком пилотной горелки [1] является низкая надежность - отсутствие возможности использования их в высокотемпературных процессах (пиролиз углеводородного сырья, синтеза газа, котельные агрегаты и т.д). Слабо закрученная смесь воздуха и газа не отсекает поток высокой радиации из топки (температура дымовых газов и материальной части в топках 1100÷400°С), что приводит к обгоранию и выходу из строя корпуса пилотной и основной горелок.
Более надежной является газовая горелка [2], выбранная в качестве прототипа. Она состоит из корпуса, вихревой смесительной камеры с выходным стабилизирующим насадком, завихрителя с газовыми каналами и осевой трубы раннего зажигания. На выходе из вихревой смесительной камеры по ее оси установлена пилотная горелка с вихревым отражателем.
Сама пилотная горелка зажигается до и работает после розжига основной горелки.
Недостатком этой горелки является отсутствие контроля за работой пилотной горелки. Уменьшение размеров смесительной камеры за счет установки на ее оси пилотной горелки с вихревым отражателем, снижает объем воздушного потока, приводит к неполному сгоранию газовоздушной смеси, увеличению количества вредных выбросов., и снижению КПД и надежности горелки.
Техническим результатом является повышение надежности и КПД работы газовой горелки в широком диапазоне производительности для различных тепловых режимов топок печей.
Технический результат достигается тем, что в газовой горелке, содержащей корпус и выходной стабилизатор, вихревую смесительную, камеру, завихритель газа с газовыми каналами и пилотную горелку, внутри вихревой смесительной камеры установливают шнек,, причем угол наклона газовых каналов завихрителя газа к осевой линии составляет 6-15°, а угол наклона плоскостей плоского шнека к осевой линии составляет 15-24°
Для увеличения воздушного потока, необходимого для полноты сгорания газовой смеси установлен шнек, закручивающий воздушный поток с выносом его на периферию, где происходит смешивание с закрученным в том же направлении газовым потоком, причем угол наклона газовых каналов завихрителя газа и плоскостей шнека к осевой линии составляет 6-24°. Пилотная горелка закрепляется на одной из монтажных спиц вместе с электродом розжига и электродом контроля пламени вне зоны достижения высокой радиации и контроль горения осуществляется уровнем ионизации пространства между электродом розжига и электродом контроля пламени.
На фиг.1 показан продольный разрез газовой горелки, на фиг.2, иллюстрирующий второй вид горелки(вид слева). Газовая горелка содержит корпус и выходной стабилизатор I, вихревую смесительную камеру 2, трубу газовую 3, завихритель газа с газовыми каналами 4 и шнек 5, пилотную горелку, содержащую эжектор пилотной горелки 6, камеру смешения пилотной горелки 7, стабилизатор горения 8 и электрод контроля пламени 9, электрод розжига 10. Газовая горелка работает следующим образом. Топливный газ подается через газовые каналы завихрителя газа 4, закручивается и подается в вихревую смесительную камеру 2, где за счет закрутки топлива образуется разрежение и подсос воздуха из окружающей среды. Воздух, проходя через шнек 5, закручивается в том же направлении что и газ, поступает на периферию вихревой смесительной камеры 2, где происходит образование высокодисперстной газовоздушной смеси и увеличение скорости ее вращения. За счет центробежной силы при закрутке в корпусе с выходным стабилизатором 1 газовоздушная смесь из вихревой смесительной камеры 2 попадает на выходной стабилизатор и разворачивается в плоский диск.
Розжиг пилотной горелки осуществляется с помощью электрода розжига 10. В свою очередь пилотная горелка является запальником для основной горелки. Контроль горения осуществляется замером ионизации между электродом контроля пламени 9 и выходным стабилизатором. Предусматривается совместная работа основной и пилотной горелок на всех режимах работы топок - при пуске, останове, эксплуатационном режиме, при выжиге кокса и т.д., причем подача топливного газа к горелкам осуществляется по самостоятельным газопроводам.
Соотношения геометрических размеров заявляемой газовой горелки объясняются следующим образом.
Отношение площадей сечений газовых каналов пилотной и основной горелок выбирается таким образом, чтобы (по ГОСТ 21204-95) тетовая мощность пилотной горелки не превышала 5% номинальной тепловой мощности основной горелки.
При предлагаемом расположении горелки такое соотношении площадей газовых каналов не нарушает процесса горения, не изменяет формы плоского настильного диска и стабилизирует горение.
При углах наклона газовых каналов завихрителя газа 4 к осевой линии в пределах 6-15° и углах наклона плоскостей шнека к осевой линии в пределах 15- 24° оптимизируется соотношение соевой и центробежной составляющей топливного потока, стабилизируется плоская геометрия пламени, увеличивается полнота сгорания топлива КПД горелки.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. А.с. 1603145 (СССР). Пилотная горелка. /ГосНИИ азотной промышленности и продуктов оргсинтеза и Ионавское ПО "Азот"; Авт. изобр. Э.А. Гудымов, В.И. Бродин, Р.Е. Мудренко, Л.И. Каминскас и В.К. Берсенас - Заявл. 23.05.88 4441009/24-06; Опубл. В Б. И.. 1990, 40, МКИ F23Q 9/00, УДК 662.951.2 (088.8).
2. Шарихин В.В., Печников А.С., Степанчук В.В., Фафанов Г.П., Патент №2193730 27.11.2002