ВИХРЕВАЯ ЭЖЕКЦИОННАЯ ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
TECHNOLOGICAL VORTEX EJECTION GAS BURNER

Изобретение относится к устройствам сжигания топливных ресурсов и может применяться для обеспечения термического воздействия в процессах различного технологического назначения: дезинфекции, сжигания, нагрева, осушки, термического обезвреживания в системах утилизации отходов, в установках для подогрева воздуха металлургических печей, термической очистки металлических поверхностей, укладки мягкой кровли и т.д.
Известна газовая горелка, предназначенная для сжигания газообразного топлива, содержащая смеситель в виде цилиндрической трубы, патрубки подвода газа и воздуха, стабилизатор горения, выходное сопло в виде конфузора, выполненное как одно целое со стабилизатором горения, сообщенные с полостью смесителя, цилиндрические каналы с входным и выходным участками различного диаметра, инжектор в виде сообщенной с патрубком подвода газа трубы, на противоположном конце которой установлено сопло для подачи газа (RU 2212002 С1, 10.09.2003). Также известна газовая горелка, содержащая корпус, цилиндрическую камеру горения, поверхность которой выполнена перфорированной, патрубки подвода газа и воздуха, камеру предварительного смешения, сопло для подачи газа в камеру горения (RU 2192584 С1, 10.11.2002).
Недостатком известных конструкций являются высокие гидравлические потери, наличие сложной системы зажигания и узкий диапазон устойчивости по коэффициенту избытка воздуха.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является инжекционная горелка Казанцева, содержащая воздушную заслонку 1, сопло 2, смеситель 3, состоящий из конфузорного, диффузорного участков и горловины, и пластинчатый стабилизатор 4 (см. Блинов Е.А. Топливо и теория горения. Раздел - подготовка и сжигание топлива: Учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие). - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. - с.89, рис.2.21).
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность системы смесеобразования, низкая полнота сгорания, большая длина смесителя, малая удельная мощность, узкий диапазон устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха, низкая эффективность охлаждения смесителя.
Технический результат - повышение качества смесеобразования, увеличение полноты сгорания топлива, сокращение длины смесителя, повышение удельной мощности, расширение диапазона устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха, повышение эффективности охлаждения горловины и диффузорного участка смесителя.
Технический результат достигается тем, что вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения, содержащая сопло и смеситель, включающий конфузорный, диффузорный участки и горловину, дополнительно содержит торцевую пластину, соединенную с кольцом и цилиндрическим участком, с выполненными в ней отверстиями, равномерно распределенными по концентрическим окружностям вокруг оси сопла и выполняющими роль первой ступени эжекции. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения также имеет вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками. Продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины смесителя и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка смесителя.
Для повышения качества смесеобразования, увеличения полноты сгорания топлива и повышения удельной мощности в конструкцию введена первая ступень эжекции, выполненная в виде отверстий в торцевой пластине, равномерно распределенных по концентрическим окружностям вокруг оси сопла. Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения дополнительно содержит вторую ступень эжекции, выполненную в виде продувочного окна, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками, позволяющую расширить диапазон устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха и повысить эффективность охлаждения горловины и диффузорного участка смесителя. Для сокращения длины смесителя продувочное окно расположено между наружной поверхностью горловины и внутренней поверхностью диффузорного участка и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом: фиг.1.
Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения (фиг.) содержит сопло 1 для подачи газа, которое крепится к торцевой пластине 2, соединенной с кольцом 3 и цилиндрическим участком 4. В торцевой пластине 2 выполнены отверстия, равномерно распределенные по концентрическим окружностям вокруг оси сопла 1, выполняющие роль первой ступени эжекции воздуха 5. Цилиндрический участок 4 крепится к смесителю 6, состоящему из конфузорного участка 7, горловины 8 и диффузорного участка 9. Вторая ступень эжекции 10 выполнена в виде продувочного окна 11, представляющего собой систему тангенциальных каналов, разделенных направляющими лопатками 12. Продувочное окно 11 расположено между наружной поверхностью горловины 8 и внутренней поверхностью диффузорного участка 9 и образовано путем смещения выходного сечения горловины в сторону конфузорного участка 7.
Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения работает следующим образом. Газ через сопло 1 поступает в конфузорный участок 7 смесителя 6 и, являясь активным потоком, эжектирует первичный воздух через первую ступень эжекции 5. Пройдя цилиндрический участок 4, воздух, поступает в конфузорный участок 7 смесителя 6, где осуществляется процесс образования и гомогенизации газовоздушной смеси с получением требуемого для эффективной работы вихревой эжекционной газовой горелки технологического назначения качества смесеобразования. Полученная смесь из горловины 8 истекает в диффузорный участок 9, где происходит ее воспламенение от внешнего источника на режиме запуска и от рециркуляционных зон горячих продуктов сгорания, образующихся при взаимодействии струй эжектируемого воздуха с потоком продуктов сгорания - в режиме автостабилизации. В качестве внешнего источника может выступать ветошь, смоченная горючим веществом (например, керосином), или малоразмерное газогорелочное устройство. Дополнительный воздух эжектируется в зону горения через продувочное окно 11 второй ступени эжекции 10, охлаждая горловину 8 и диффузорный участок 9 смесителя 6.