БАЛОЧНАЯ ГОРЕЛКА ШАХТНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использована для отопления газом шахтных известково-обжигательных печей большой производительности.
Известна балочная многосопловая горелки шахтной печи, содержащая водоохлаждаемый кожух, расположенные в кожухе воздушные и газовые коллекторы с соплами для раздельной подачи в печь газа и воздуха. (Авт. свид. СССР, №894300, МПК F27B 1/00, 1981 г.)
Недостатком является высокая неравномерность распределения продуктов сгорания по сечению шахты, неполное сгорание топлива из-за отсутствия предварительного смешения воздуха и газа, низкая интенсивность тепломассообмена продуктов горения с известняком.
Наиболее близкой по технической сущности является балочная горелка шахтной печи, содержащая водоохлаждаемый корпус с патрубками для подачи и отвода воды, в котором расположены воздушный и газовый коллекторы с соплами для раздельной подачи воздуха и газа в топку. (Патент на полезную модель №42098 МПК7 F27B 1/00, 2004 г.).
Недостатком данного устройства являются большие (до 10%) потери с недожогом топлива, из-за неполного сгорания газа и потерь на охлаждение балки и отсутствие равномерного распределения продуктов сгорания по сечению печи.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении экономичности использования газообразного топлива, в более равномерном распределении продуктов сгорания по сечению печи для получения извести более высокого качества, в увеличении межремонтного периода работы печи.
Технический результат достигается тем, что футерованная водоохлаждаемая балка для подачи газ и воздуха в печь, с патрубками для подвода и отвода воды, выполнена труба в трубе с зазором для прохождения охлаждающей воды, имеет горелки по торцам и выходное окно, выполненное в нижней части и снабженное огнепреградителем, установленным внутри балки. Выходное окно может быть ограничено внутри балки двумя огнепреградителями, установленными в ее поперечном сечении. Выходное окно может быть выполнено в верхней части балки в виде отдельных отверстий, над которыми установлен козырек с зазором для выхода газовоздушной смеси из балки.
На фиг.1 показана предлагаемая балочная горелка, на фиг.2, фиг.3, - варианты исполнения предлагаемой балочной горелки.
Балочная горелка шахтной печи для обжига известняка состоит из футерованной водоохлаждаемой балки 1, выполненной труба в трубе с зазором 2 для прохождения охлаждающей воды и расположенными вблизи ее торцов патрубком для подвода воды 3, патрубком для отвода воды 4. На торцах футерованной водоохлаждаемой балки 1 расположены торцевые газовые горелки 5. В нижней части футерованная водоохлаждаемая балка 1 имеет
выходное окно 6, для вариантов на фиг.1 и фиг.2. Для варианта на фиг.1 выходное окно 6 снабжено огнепреградителем 7, установленным внутри балки. Для варианта на фиг.2 выходное окно 6 ограничивают два огнепреградителя 7, установленные внутри балки, в ее поперечном сечении. Для варианта на фиг.3 выходное окно 6 для выхода газовоздушной смеси из балки, находится в верхней ее части, выполнено в виде щели между балкой и козырьком 8. Огнепреградитель 7 выполнен в виде отдельных отверстий.
Балочная горелка шахтной печи для обжига известняка работает следующим образом. Топливный газ и воздух поступают в горелки 5, установленные по торцам футерованной водоохлаждаемой балки 1. При необходимости регулировки температуры горения смеси в горелки 5 подаются рециркулирующие продукты сгорания. Из горелок 5, смесь поступает в футерованную водоохлаждаемую балку 1. Охлаждающая вода поступает в зазор 2 между трубами балки через входной патрубок 3, нагревается от внешней трубы, отдает тепло внутренней трубе и удаляется через выходной патрубок 4. Это снижает потери тепла топлива с охлаждающей водой. Далее для варианта на фиг.1 из футерованной водоохлаждаемой балки через выходное окно 6 с огнепреградителем 7 горючая смесь выходит в объем печи. Высокая скорость, низкая температура смеси внутри балки 1 и огнепреградитель 7 не допускают воспламенения смеси внутри балки 1. Размещение огнепреградителя 7 внутри балки 1 в низкотемпературном потоке газо-воздушной смеси, обеспечивает его надежное охлаждение. Огнепреградитель 7 исключает «проскок» пламени внутрь балки 1. В слой
кускового известняка, находящегося в печи поступает подготовленная к сгоранию газо-воздушная смесь. Это исключает недожог топлива в межкусковом пространстве известняка.
Эффективность предлагаемой конструкции балочной горелки в отношении тепломассо - обменных процессов взаимодействия пламени с известняком может быть повышена, если горелка позволит создать пульсирующий поток продуктов сгорания газа. Для этого, как показано на фиг.2, два огнепреградителя 7 устанавливаются навстречу друг другу, внутри балки 1, в ее поперечном сечении по обеим сторонам выходного окна 6. При таком варианте конструктивного решения балочной горелки имеют место пульсации пламени в выходном окне балки, которые способствуют выравниванию температуры газов в поперечном сечении печи и интенсифицирует тепло-массообменные процессы сгорания топлива и обжига известняка. В пространстве между огнепреградителями 7 и выходным окном 6 скорость не воспламенившейся газовоздушной смеси меньше скорости распространения пламени. Это обеспечивает «проскок» пламени из печи внутрь пространства балки 1 между огнепреградителями 7. Но как только это происходит, скорость потока между огнепреградителями 7 внутри балки резко возрастает из-за повышения температуры потока внутри балки, становится выше скорости распространения пламени, и горение смеси переносится в печь, за пределы выходного окна 6. Таким образом, в слой кускового известняка, находящегося в печи, из балки 1 поступает пульсирующий поток продуктов сгорания, который
способствует выравниванию температуры газов в поперечном сечении печи, интенсифицирует процессы сгорания топлива и обжига известняка.
Для варианта исполнения на фиг.3 горелка работает также, как в варианте исполнения на фиг.1, с той разницей, что максимум температур факела, выходящего из выходного окна 6 (фиг.3) находится выше балки 1, нагрев которой от пламени в этом случае менее интенсивен из-за частичной экранизации ее козырьком 8, охлаждаемым выходящей из балки газовоздушной смесью. Охлаждение козырька, происходит за счет газо-воздушной смеси под козырьком. Так как предлагаемая балка выполнена из бесшовных труб, меньше вероятность ее повреждения по сравнению со сварными конструкциями.
Таким образом, предлагаемая балочная горелка шахтной печи для обжига известняка обеспечивает более равномерное распределение продуктов сгорания по сечению печи для получения извести более высокого качества, более экономичное использования газообразного топлива и увеличение межремонтного периода работы печи.