УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВ
FUEL COMBUSTION DEVICE

Изобретение относится к горелочным устройствам для сжигания топлив и может быть использовано в химической, нефтехимической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, а также может применяться в отопительных установках, используемых для обогрева.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство (RU №2508501 С2, F23С 7/00 от 27.02.2014 г, Бюл. №18), содержащее цилиндрическую камеру с боковыми горизонтально и равномерно расположенными по окружности окнами, патрубок для подачи воздуха, топливоподающий узел, внешний кожух, образующий с цилиндрической частью камеры кольцевой зазор, в кольцевом зазоре расположено раскручивающее устройство с лопатками, плавно изогнутыми на 90° в сторону стенок камеры сгорания, площадь кольцевого зазора сопоставима с площадью окон, расположенных в цилиндрической части камеры, нижняя часть камеры сгорания по диметру больше цилиндрической части камеры сгорания в 1,25-1,5 раза и содержит патрубок ввода газов, ось которого сориентирована в центральную часть дна внешнего кожуха под углом 20-25° к его оси и 60-65° к его радиусу.
Недостатками данного технического решения являются неспособность устройства попеременно работать на жидком и газовом топливах, неудобство и низкая надежность запуска и узкий диапазон устойчивого горения в зависимости от соотношения топлива с воздухом.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является усовершенствование устройства с целью его унифицирования по виду топлива, повышения удобства и надежности запуска и устойчивого сжигания жидкого или газообразного топлива при разных соотношениях смеси с воздухом и тепловых нагрузках отопительной установки.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство для сжигания топлив содержит цилиндрическую камеру с боковыми горизонтально и равномерно расположенными по окружности окнами, патрубок для подачи воздуха, топливоподающий узел, внешний кожух, образующий с цилиндрической частью камеры кольцевой зазор, в кольцевом зазоре расположено раскручивающее устройство с лопатками, плавно изогнутыми на 90° в сторону стенок камеры сгорания, площадь кольцевого зазора сопоставима с площадью окон, расположенных в цилиндрической части камеры, нижняя часть камеры сгорания по диметру больше цилиндрической части камеры сгорания в 1,25-1,5 раза и содержит патрубок ввода газов, ось которого сориентирована в центральную часть дна внешнего кожуха под углом 20-25° к его оси и 60-65° к его радиусу, согласно которому камера сгорания дополнительно содержит запальную горелку с направляющей трубой, прикрепленную к патрубку ввода газов и предкамеру, расположенную в нижней части и в которой расположен топливоподающий узел с насадком, на стенках которого имеются отверстия разного диаметра.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является способность устройства одинаково эффективно функционировать на газообразном или жидком топливах за счет использования насадки с отверстиями, удобство и надежность запуска благодаря направляющей трубы с запальной горелкой, повышение устойчивости горения топлива при разных соотношения с воздухом за счет применения предкамеры.
Описываемое изобретение поясняется схемой, приведенной на фиг. 1. Оно включает в себя: окна 1; патрубок подачи воздуха 2; раскручивающее устройство с лопатками 3; внешний кожух 4; запальную горелку 5; патрубок ввода газов 6; нижнюю часть камеры сгорания 7; цилиндрическую камеру 8; предкамеру 9; насадок 10; топливоподающий узел 11; направляющая труба 12.
Устройство работает следующим образом. Запускается запальная горелка 5 (Фиг. 1). Жидкое или газообразное топливо через топливоподающий узел 11 и насадок 10 подается в предкамеру 9. Насадок имеет перфорированную стенку, которая при сжигании газообразного топлива способствует равномерному распределению горючего газа в предкамере. Под действием высоконагретых газов запальной горелки 5 поджигается топливо. Угол наклона оси патрубка ввода газов и запальной горелки сориентирован в центральную часть дна внешнего кожуха под углом 20-25° к его оси и 60-65° к его радиусу, что способствует эффективному взаимодействию высоконагретых продуктов сгорания с жидким или газовым топливом в предкамере. Кроме того, это также обеспечивается направляющей трубой 12. После возгорания топлива по патрубку 2 в камеру сгорания подается воздух. Воздух в камеру сгорания подается по частям: часть воздуха в виде раскрученной струи (раскрутка струи осуществляется раскручивающим устройством с лопатками 3) подается по кольцевому зазору, образованному внешним кожухом и цилиндрической частью, в нижнюю часть камеры сгорания. Количество этой части воздуха составляет не более 50% от общего количества воздуха. Крутящаяся воздушная струя создает вдоль стенки плотный пристеночный слой, который защищает стенки камеры от перегрева; оставшаяся часть воздуха подается в цилиндрическую часть камеры сгорания через окна 1.
При работе горелочного устройства на жидком топливе в предкамере жидкое топливо под воздействием конвективного и лучистого теплообмена нагревается, испаряется и его пары в смеси с воздухом возгораются, далее активно горят в камере сгорания. Полное сгорание углеводородных топлив происходит на выходе горелочного устройства, куда оставшаяся часть воздуха подводится через горизонтально расположенные в цилиндрической части камеры сгорания окна 1. Устойчивость горения жидкого топлива в широком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха обеспечивается благодаря предкамере. В центральной части предкамеры происходит газодинамическая стабилизация пламени.
При работе горелочного устройства на горючем газе, последний в камеру сгорания подводится через топливоподающий узел. Горючий газ в предкамере по всему объему равномерно распределяется за счет отверстий, просверленных в топливоподающем узле. Отверстия имеют разные диаметры, благодаря которому обеспечивается требуемая дальнобойность газовых струй, и как следствие, равномерность распределения горючего газа в предкамере. Воздух, подающийся в нижнюю часть камеры сгорания, интенсивно перемешивается с горючим газом. Интенсивному перемешиванию горючего газа с воздухом способствует закручивание воздушного потока. В предкамере горение происходит с коэффициентом избытка воздуха, меньшим единица. При горении горючего газа в таких условиях обеспечивается надежность воспламенения и устойчивость работы горелочного устройства в широком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха. Полное сгорание горюче-воздушной смеси происходит в камере сгорания, куда подводится оставшаяся часть требуемого воздуха.
Таким образом, предлагаемое горелочное устройство одинаково эффективно работает на жидком или газообразном топливе без конструктивных изменений, надежно запускается и устойчиво работает в широком диапазоне соотношения топлива и воздуха.