ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА

Горелочное устройство относится к области энергетики и может быть использовано для сжигания отработанного масла и др. тяжелых углеводородов с попутным получением тепловой энергии для отопления помещений, нагрева воды для хозяйственных нужд, летнего душа на открытом воздухе. Устройство представляет собою энергетическую установку малой мощности, работающей на основе естественной тяги, содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива, топливную чашу с крышкой и экраном внутри, жаровую камеру, систему вытяжки продуктов сгорания, бойлер для нагрева теплоносителя.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива (RU №29574, кл. F23C 11/04). Устройство содержит цилиндрическую камеру сгорания, принудительную подачу воздуха в камеру сгорания, устройство дозированной подачи топлива, окно для доступа в камеру сгорания. Топливо сжигается по всей высоте камеры сгорания. Устройство дозированной подачи топлива соединено с камерой сгорания пропускной трубкой, которая через короткий промежуток времени засоряется и прекратит подачу топлива в камеру сгорания. Поплавок топливоподающего узла не имеет направляющего штока и может произвольно сместиться в нерабочее положение.
Известно горелочное устройство для жидкого топлива (RU №9933. кл. F23D 7/00). Устройство содержит цилиндрическую камеру сгорания с чашкой, воздуховод, трубку для подачи топлива. Конструкцию трудно представить для практического применения.
Известна фитильная горелка с закрученным потоком воздуха для сжигания тяжелых углеводородов, спроектированная и испытанная институтом Технической теплофизики НАН Украины, г.Киев. В данной конструкции может быть засорение фитиля шлаком и осадками отработанного масла, проблема его очистки.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива, выбранное в качестве прототипа (RU №2100698, кл. F23C 11/04). Устройство содержит цилиндрическую камеру сгорания, на боковой поверхности которого имеются отверстия и щели для поступления воздуха для сжигания топлива, трубопровод для подачи топлива в камеру сгорания. Общими существенными признаками упомянутого и предлагаемого устройств является испарительный способ сжигания топлива, цилиндрические камеры сгорания, подача воздуха в камеру сгорания через отверстия и щели. В прототипе следует отметить отдаленность поступающего потока воздуха от поверхности топлива и основания факела, поступление его по всей высоте камеры сгорания, что не может обеспечить высокий КПД работы устройства. Прототип не содержит элемента конструкции для регламентной очистки камеры сгорания от продуктов сгорания.
Отличительной особенностью предлагаемого горелочного устройства является устойчивая работа на основе естественной тяги, обеспечиваемая конструкцией вертикальной камеры сгорания с круговыми щелями под крышкой топливной чаши, через которые радиально направленный концентрированный поток воздуха со всех сторон поступает к корню факела и на поверхность топлива, обеспечивая оптимальное смесеобразование паров топлива и поступающего воздуха. Через круговые щели в камеру сгорания поступает 65% потребляемого воздуха с коэффициентом избытка воздуха 1,38. Устойчивую работу устройства обеспечивает нагрев топлива в чаше горелки от горящего факела до температуры оптимального испарения топлива. Полное сгорание топлива обеспечивается жаровой камерой и системой вытяжки продуктов сгорания, конструкция которых имеет расчетные параметры, соотношения и отдельные специальные элементы.
Эффективность созданной конструкции подтверждается техническими характеристиками устройства, функционирующего в действующей системе отопления механической мастерской и на испытательном стенде разработчика.
Техническим результатом предложенного горелочного устройства является обеспечение полноты сгорания отработанного масла и др. тяжелых углеводородов на основе естественной тяги, использование получаемой тепловой энергии для систем водяного отопления помещений, нагрева емкостей с водой.
Технический результат достигается тем, что горелочное устройство теплогенератора содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива, топливную чашу, систему вытяжки продуктов сгорания. Согласно заявленной полезной модели, горелочное устройство содержит жаровую камеру с отверстиями для подачи воздуха, топливная чаша снабжена крышкой и экраном, под крышкой топливной чаши выполнены круговые щели для подачи основной части воздуха в камеру сгорания. Топливная чаша съемная,  крепится к крышке. У основания камеры сгорания выполнены отверстия и проемы для поступления топлива в камеру сгорания из топливной чаши. Над крышкой топливной чаши имеется отверстие для розжига факела. Устройство имеет систему дозированной подачи топлива, соединенную с топливной чашей проточной трубкой. При нагреве емкостей с водой может использоваться без системы дозированной подачи топлива.
На фиг.1 изображен общий вид горелочного устройства с системой дозированной подачи топлива, на фиг.2 (разрез А - А), вид сверху камеры сгорания над поверхностью топлива и системой подачи топлива. Горелочное устройство испарительного типа (фиг.1 и 2) работает на основе естественной тяги, содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива 1, топливную чашу 2 для сжигаемого топлива, экран 3, установленный на уровне верха топливной чаши, круговые щели 4 под крышкой 6 топливной чаши 2 для поступления воздуха в камеру сгорания, жаровую камеру 5 с системой отверстий 10 для поступления воздуха в жаровую камеру, систему вытяжки продуктов сгорания с вытяжной трубой 8, дефлектором 9, бойлер 7 для нагрева теплоносителя.
Горелочное устройство работает следующим образом. Для сжигания жидкого топлива чаша 2 горелки и камера сгорания 1 заполняются топливом до нижних кромок круговых щелей 4 системой дозированной подачи топлива 12 или его можно залить в чашу горелки через отверстие 11 с помощью лейки. Факелом портативной газовой горелки с пьезоподжигом типа «Fenix KW - 707», направленного через отверстие 11 на поверхность топлива, активируется горение смеси паров топлива и воздуха. В случае отсутствия горелки, диффузионный факел зажигается запальником с матерчатым фитилем, пропитанным топливом в чаше горелки 2. Активируется факел зажигалкой. Начало стабильного горения топлива наблюдается через отверстия 11, 10, 4, которое сопровождается характерным шумом горения факела. Далее процесс горения продолжается в жаровой камере 5. Для сжигания каждого вида топлива необходимо регулировать количество подаваемого воздуха изменением высоты щелей 4 между крышкой 6 и верхом топливной чаши 2 тарированными комплектами шайб. Оптимальный режим сжигания топлива достигается при максимальном уровне топлива в камере сгорания, который обеспечивается системой дозированной подачи топлива 12. Процесс сжигания жидкого топлива обеспечивает нагрев теплоносителя в бойлере 7 по всей его высоте и в результате естественной циркуляции нагретый теплоноситель через отводы поступает в отопительную систему или емкость с водой. Топливная чаша 2 быстросьемная, крепится тремя барашками 14.
При нагреве емкостей с водой рационально использовать горелочное устройство без системы дозированной подачи топлива. Горелочное устройство теплогенератора незаменимо в местах, где отсутствуют электроэнергия, газ, твердое топливо.
Высота верха вытяжной трубы 8 от перекрытия здания должна быть не менее 0,5 м.
Основными материалами для изготовления устройства являются стальные трубы и листы.
Технические характеристики горелочного устройства теплогенератора при сжигании отработанного масла в действующей системе отопления механической мастерской:
Тепловая мощность, кВт
7,50
Коэффициент избытка воздуха, α
1,38
Коэффициент полезного действия, %
89,0
Расход топлива, л/час.
0,75
Масса, кг
23,0
Выбросы продуктов сгорания в атмосферу ниже ПДК по ГОСТ.
Тепловая мощность горелочного устройства при сжигании дизельного топлива - 10 кВт.