ГАЗОМАЗУТНАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к горелочным устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использована в огнетехнических устройствах различного назначения, например в трубчатых печах нефтеперерабатывающих производств.
Известна горелка для сжигания газа и мазута, содержащая воздухоподающий короб, наружный канал для подвода вторичного воздуха, центральный канал для подвода первичного воздуха, промежуточный коаксиальный канал для подвода первичного воздуха, газоподающие трубы, форсунку, тангенциальный регистр наружного канала, тангенциальный регистр промежуточного коаксиального канала, тангенциальный регистр центрального канала, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра наружного канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра промежуточного канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра центрального канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота вокруг своей оси и перемещения в осевом направлении газоподающих труб по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для перемещения в осевом направлении форсунки, перед регистрами имеются сопла для подвода по команде компьютерной программы дымовых газов рециркуляции, размещенные на воздухоподающем коробе перед регистрами, имеются форсунки для впрыска по команде компьютерной программы водяного пара, размещенные в центральном канале (Патент №170609 МПК F23D 17/00. Горелка для сжигания газа и мазута (М.А. Таймаров, Ю.В. Лавирко, Д.Г. Чикляев (РФ). - №2016135456; Заявлено 31.08.2016. Опубл. 02.05.2017. Бюл. №13).
Горелка для сжигания газа и мазута работает следующим образом. Воздух поступает от дутьевого вентилятора через общий воздухоподающий короб на смесеобразование с топливом через тангенциальные регистры, в которых с помощью лопаток происходит его закручивание. Закрученные с различной степенью крутки потоки воздуха по каналам подаются на смешивание с топливом. При подаче газа в горелку его давление на порядок выше по сравнению с давлением воздуха, подаваемого в горелку. Первичный воздух из-за большой скорости газа на выходе из газоподающих труб подсасывается к струе газа.
Газообразное топливо поступает через газоподающие трубы для смешивания с первым и вторым потоками первичного воздуха каналов и после смешения воспламеняется. При первом пуске горелки воспламенение осуществляется от постороннего запальника с помощью искры или открытого пламени. При дальнейшей работе воспламенение происходит за счет высокой температуры самого фронта пламени.
Недостатками горелки являются высокая материалоемкость и высокая точность при изготовлении.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка, содержащая корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по 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, распылительную часть мазутной форсунки, расположенная у основания амбразуры горелки, трубой с распылителем для впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленной в специальном канале у основания амбразуры горелки (Патент №187171 МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка (В.Д. Катин, В.И. Нестеров (РФ). -№2018139137; Заявлено 06.11.2018. Опубл. 22.02.2019. Бюл. №20).
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 газо-воздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.
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 массобмен 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. Для повышения экологической эффективности совместного сжигания газа и мазута предусмотрен впрыск пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки. Это приводит к снижению максимальной температуры горения и, как следствие, к подавлению образования токсичных оксидов азота.
Недостатком газомазутной горелки является неполнота сгорания подаваемого газа, вследствие неравномерного распределения воздушного потока в смесительной камере и неоднородного перемешивания газовоздушной смеси.
Техническая задача полезной модели состоит в создании конструкции газомазутной горелки, позволяющей снизить выбросы оксидов азота при более полном сжигании газообразного топлива.
Для решения поставленной задачи в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по 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, распылительную часть мазутной форсунки, расположенную у основания амбразуры горелки, трубу с распылителем для впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленноую в канале у основания амбразуры горелки, согласно полезной модели газомазутная горелка дополнительно оборудована разделителем воздушного потока с овальными отверстиями, установленного в смесительной камере и снабжена впрысками сжатого воздуха периодического действия.
Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является то, что в газомазутной горелке дополнительно установлены разделитель воздушного потока с овальными отверстиями в смесительной камере и впрыски сжатого воздуха периодического действия.
Благодаря отличительному признаку повышается экологическая эффективность сжигания в горелке. Это обусловлен тем, что при работе горелки на газе, воздушный поток проходя через смесительную камеру подвергается воздействию эффекта Коанда (Коандэ). Разделитель воздушного потока имеет изогнутую форму, которая способствует увлечению воздушного потока вдоль поверхности разделителя воздушного потока, что позволяет равномерно распределять воздушный поток в смесительной камере. Разделитель воздушного потока дополнительно оснащен овальными отверстиями, они выполняют задачу разделителя воздушного потока по этажам смесительной камеры, а впрыски сжатого воздуха, установленные в смесительной камере под углом α=20…30°, интенсифицируют процессы перемешивания.
Дополнительным преимуществом заявленной полезной модели является снижение реверберации внутри смесительной камеры, посредством установки разделителя воздушного потока. Звуковые волны, создаваемые газовоздушной смесью при прохождении через смесительную камеру многократно отражаются от поверхностей разделителя воздушного потока, что приводит к уменьшению гулкости установки при ее работе.
Предлагаемое решение иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 изображен фронтальный разрез газомазутной горелки, на фигуре 2 изображен профильный разрез газомазутной горелки, на фигуре 3 изображен горизонтальный разрез газомазутной горелки. На фигуре 4 изображен элемент разделителя воздушного потока.
Газомазутная горелка содержит корпус 1 с патрубком для подачи воздуха 2, соединенный с амбразурой 3 горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру 4, разделитель воздушного потока 14, овальные отверстия 16, впрыски сжатого воздуха 15, трубу 5 с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса 1, вставку 6, причем вставка выполнена гофрированной с образованием выступов, 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 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, затем проходит через разделитель воздушного потока 14. 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. После чего через впрыски сжатого воздуха периодического действия 15 подается сжатый воздух на короткий интервал времени. В смесительной камере 4 происходит интенсивный массообмен воздуха и газа через овальные отверстия 16 и за счет поворота вставки 6, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока и впрысков сжатого воздуха периодического действия 15. 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 воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1, затем проходит через разделитель воздушного потока 14. 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, после чего через впрыски сжатого воздуха периодического действия 15 подается сжатый воздух на короткий интервал времени, затем происходит интенсивный массобмен воздуха и газа через овальные отверстия 16. 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 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 газомазутной горелке обеспечивается более совершенная полнота сгорания сжигаемых газов, что позволяет снизить выбросы оксидов азота при сжигании газообразного топлива, а также предлагаемая газомазутная горелка обладает более низким показателем гулкости.