ГАЗОМАЗУТНАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к устройствам для сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использовано в огнетехнических устройствах различного назначения.
Известна газомазутная горелка, предназначенная для сжигания газообразного и жидкого топлива [патент №1525404, МПК F23EM 17/00 (2006/01). 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 - 2 с. 2 ил.]. Горелка 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 по 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.
Газомазутная горелка работает следующим образом. В первом случае 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 и начинается ее воспламенение и горение.
Во втором случае 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 и начинается ее воспламенение и горение.
Достоинством горелки является то, что она повышает качество сжигания топлива, за счет интенсивного массообмена воздуха и газа.
Недостатком горелки является то, что получаемая газомазутная смесь является неоднородной и имеет низкое качество. Это обусловлено тем, что при распылении мазута в смесительной камере газораздающие отверстия забиваются несгоревшими распыленными частицами мазута. В результате чего затрудняется подача газа и тем самым недостаточное количество газа приводит к снижению качества образовавшейся газомазутной смеси, приводящей к затруднению совместного одновременного сжигания газа и мазута.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка [патент №139470 МПК F23D 17/00 (2006.01). Газомазутная горелка (В.Д. Катин, А.Ю. Березуцкий (РФ). - №2013149014/06; Заявлено 01.11.2013. Опубл. 20.04.2014, Бюл. №11-2 с., 1 илл.]. Горелка содержит 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, при этом распылительная часть мазутной форсунки расположена в амбразуре.
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 массообмен воздуха, газа и мазута, после чего начинается воспламенение смеси воздуха, газа и мазута.
Достоинство газомазутной горелки заключается в эффективном совместном сжигании 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 в амбразуре горелки, тем самым исключается близость расположения распылительной части форсунки от газораздающих отверстий и забивание их нераспыленными частицами мазута.
Недостатком горелки является повышенный выброс токсичных оксидов азота при совместном горении газа и мазута вследствие стационарного 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.
Задача полезной модели состоит в создании газомазутной 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 отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по 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, распылительная часть которой расположена в амбразуре горелки, форсунка установлена с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры горелки к ее выходу, дополнительно выполнен канал с заслонкой для подачи рециркулирующих дымовых газов, расположенный перед амбразурой горелки и отверстие в основании амбразуры для поступления рециркулирующих дымовых газов в амбразуру горелки.
Признаками, отличающими заявляемое решение от известного, являются установка форсунки с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры горелки к ее выходу, дополнительное снабжение горелки каналом с заслонкой для подачи рециркулирующих дымовых газов, расположенным перед амбразурой горелки и выполнение отверстия в основании в основании амбразуры.
Благодаря отличительным признакам существенно снижаются выбросы высокотоксичным оксидов азота при совместном сжигании 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, распылительная часть форсунки перемещается к выходу амбразуры. Это приводит к перемещению ядра факела в топку печи (котла), в которой теплоотвод от факела в несколько раз больше, чем в самой амбразуре. В свою очередь, это приводит к снижению максимальной температуры и уменьшению образования термических оксидов азота. Кроме того, в предлагаемой горелке предусмотрена подача рециркулирующих дымовых газов через канал с заслонкой в отверстие расположенное в основании амбразуры горелки, что позволяет дополнительно снизить выбросы высокотоксичных оксидов азота.
Предлагаемое решение иллюстрируется чертежом, на котором изображена газомазутная горелка.
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 по 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 мазутной форсунки 10 установлена с возможностью осевого перемещения относительно амбразуры 3 горелки к ее выходу с помощью регулировочного механизма, представляющего собой соединение винт-гайка 11 и расположенного на трубе 5 и форсунке 10. Горелка оборудована каналом 12 с заслонкой 13, через который в отверстие 14, выполненное в основании амбразуры 3, подают рециркулирующие газы в 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 газовоздушная смесь поступает в амбразуру 3 горелки, где и 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 массообмен 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. За счет осевого перемещения распылительной части форсунки 10 на выход амбразуры горелки с помощью регулировочного механизма 11, расположенного на трубе 5 и форсунке 10, зона горения, т.е. ядро факела также перемещается в топку печи (котла), в которой теплоотвод от факела существенно выше, чем в самой амбразуре, что приводит к снижению выхода оксидов азота. Для дополнительного снижения выбросов высокотоксичных оксидов азота при сжигании газа и мазута организуют подачу рециркулирующих дымовых газов через канал 12 с заслонкой 13 в отверстие 14 у основания амбразуры 3. Таким образом, в отличие от прототипа существенно снижаются выбросы высокотоксичных оксидов азота при совместном сжигании газообразного и жидкого топлива в горелке.