ГОРЕЛКА ФАКЕЛЬНАЯ

Полезная модель относится к горелочным устройствам, предназначенным для сжигания топлива в печах и других теплотехнических устройствах различного назначения.
Известна горелка факельная (патент РФ №2262637, F23D 14/02 от 20.10.2005 г.), содержащая цилиндрический корпус с веерной заслонкой, коаксиальный ему кольцевой газовый коллектор со сменными соплами, каналы которых направлены под острым углом к оси горелки, трубопровод подачи газа, воздуховод, образованный центральным каналом кольцевого газового коллектора, и в нем управляемый завихритель, защитный экран перед кольцевым газовым коллектором.
Недостатком данного изобретения является отсутствие автоматизации процесса безопасного розжига и эксплуатации горелки. Наиболее близкой по технической сущности является горелка факельная (патент РФ №2406027, F23D 14/02 от 10.12.2010 г.), содержащая цилиндрический корпус с запальным патрубком устройства для розжига и контроля факела пилотной горелки, коаксиальный корпусу защищенный экраном кольцевой газовый коллектор со сменными соплами, каналы которых направлены под острым углом к плоскости оси горелки, трубопровод подачи газа, запасной трубопровод с заглушкой, с веерной заслонкой воздуховод, образованный центральным отверстием газового коллектора, и управляемым завихрителем в нем.
Недостатком данного изобретения является отсутствие контроля параметров процесса эксплуатации горелки.
Задачей полезной модели является создание устройства для безопасного сжигания топлива.
Технический результат достигается тем, что в горелке факельной, содержащей цилиндрический корпус с запальным патрубком устройства для розжига и контроля факела пилотной горелки, коаксиальный корпусу, защищенный экраном, кольцевой газовый коллектор со сменными соплами, каналы которых направлены под острым углом к плоскости оси горелки, трубопровод подачи газа, с веерной заслонкой воздуховод, образованный центральным отверстием газового коллектора, и управляемым завихрителем в нем, в корпусе, в месте расположения запального патрубка, выполнен дополнительный патрубок с сенсорным соплом, в полости корпуса которого размещен датчик пламени, не реагирующий на факел устройства розжига пилотной горелки, причем полость корпуса сенсорного сопла сообщена трубкой через игольчатый вентиль с кольцевым газовым коллектором и трубопроводом подачи газа, а на боковой поверхности корпуса сенсорного сопла выполнены инжекционные для воздуха отверстия с поворотной заслонкой.
Дополнительно, корпус сенсорного сопла, выполнен с камерой смешения газа с воздухом, ограниченной с одной стороны стабилизатором пламени с форсунками, а с другой - с сопловыми отверстиями перегородкой, в центральное отверстие которой соосно установлен изолятор, внутри которого коаксиально корпусу сенсорного сопла установлена трубка, чувствительный элемент ионизационного датчика пламени, один конец которой, не касаясь стабилизатора, находится на выходе из корпуса сенсорного сопла, а другой конец трубки через радиатор с боковыми отверстиями соединен с центральным электродом автосвечи, ввернутой коаксиально в корпус сенсорного сопла. Кроме того, корпус сенсорного сопла, сообщаемый с газовым коллектором горелки, может быть расположен вне корпуса горелки, но с общим с горелкой устройством или управлением розжига, а сменные сопла горелки, выполненные разного диаметра каналов, поочередно расположены по окружности газового коллектора с фиксаторами направления каналов сопел на заданный угол в проекции на плоскость перпендикулярной оси горелки.
На Фиг. 1. фронтальный вид горелки, на Фиг. 2. вид горелки с относительным расположением патрубка розжига и дополнительного патрубка с сенсорным соплом, на Фиг. 3. - продольное сечение сенсорного сопла, на Фиг. 4. - продольное сечение сменного сопла.
В цилиндрическом корпусе горелки 1 с запальным патрубком 2 для размещения устройства электророзжига и контроля пламени факела пилотной горелки (не показано), коаксиально расположен кольцевой газовый коллектор 3, с направленными под острым углом к плоскости оси горелки сменными соплами 4, которые защищены тепловым экраном 5. К газовому коллектору 3 подведены трубопровод подачи газа 6 и запасной трубопровод 7 с заглушкой 8. Воздух в цилиндрический корпус горелки 1 подается через веерную заслонку (не показана) с входного торцового отверстия 9 корпуса горелки 1 и управляемый завихритель 10, расположенный в центральном отверстии 11 кольцевого газового коллектора 3. Дополнительный патрубок 12 для закрепления сенсорного сопла 13, установлен в корпусе горелки 1 рядом с запальным патрубком 2.
Полость 14 корпуса 15 сенсорного сопла 13 сообщена трубкой 16 с трубопроводом подачи газа 6 и газовым коллектором 3 горелки 1 через игольчатый вентиль 17, например, ввернутый в заглушку 8 запасного трубопровода 7. На боковой поверхности корпуса 15 сенсорного сопла 13 выполнены инжекционные для воздуха отверстия 18 с поворотной заслонкой 19, а в полости 14 размещен датчик контроля пламени 21, не реагирующий на факел устройства розжига пилотной горелки.
Корпус 15 сенсорного сопла 13 выполнен с камерой смешения 22 газа с воздухом, ограниченной с одной стороны стабилизатором пламени 23 с форсунками 24, а с другой - с сопловыми отверстиями 25 перегородкой 26, в центральное отверстие 27 которой соосно установлен изолятор 28, внутри которого коаксиально корпусу 15 сенсорного сопла 13 установлена трубка 29, чуствительный элемент ионизационного датчика пламени 21, один конец 30 которой, не касаясь стабилизатора 23, находится на выходе 20 из корпуса 15 сенсорного сопла 13, а другой конец 31, через радиатор 32 с боковыми отверстиями 33, соединен с центральным электродом 34 автосвечи 35, ввернутой коаксиально в корпус 15 сенсорного сопла 13. Сменные сопла 4 газового коллектора 3, выполнены с разными диаметрами канала трубок 36 и поочередно расположены по окружности газового коллектора 3 с фиксаторами 37 в пазах 38 сменных сопел 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В запальный патрубок 2, на цилиндрическом корпусе горелки 1, вставляют пилотную горелку (не показано), оборудованную электророзжигом и контролем ее пламени факела. После розжига, убедившись в наличие факела пилотной горелки, подают газ в корпус горелки 1 по газовому трубопроводу 6. Газ поступает в кольцевой газовый коллектор 3 к сменным соплам 4. Одновременно, стабилизированный в газовом коллекторе 3 газ, поступает по запасному трубопроводу 7 в игольчатый вентиль 17, ввернутый в заглушку 8. От игольчатого вентиля 17 газ по трубке 16 поступает в полость 14, через отверстие в корпусе 15 сенсорного сопла 13, где основная часть газа, охлаждая радиатор 32, через сквозные отверстия 25 перегородки 26 поступает в полость камеры смешения 22 с воздухом, инжектируемым из боковых отверстий 18 в корпусе 15 сенсорного сопла 13.
Далее, созданная газовоздушная смесь через форсунки 24 в стабилизаторе 23, поступает в дополнительный патрубок 12 через выходное торцевое отверстие 20 корпуса 15 сенсорного сопла 13, где поджигается от пламени факела пилотной горелки одновременно с газовоздушной смесью находящейся в корпусе горелки 1.
Малая часть газа из полости 14 корпуса 15 сенсорного сопла 13 поступает через боковые прорези 33 в радиаторе 32, расположенного на конце 31 трубки 29, чувствительного элемента датчика пламени 21, вдоль которой, охлаждая трубку 29, газ поступает в другой ее конец 30 к выходному торцевому отверстию 20, поддерживая горение пламени сенсорного сопла 13.
Регулируя, игольчатым вентилем 17 расход газа и поворотной заслонкой 19 расход воздуха, а также фиксированием относительного положения корпуса 15 сенсорного сопла 13 по длине дополнительного патрубка 12, добиваются устойчивого розжига пламени факела сенсорного сопла 13 от пламени факела пилотной горелки и последующего наличия пламени в зоне расположения трубки 29, чувствительного элемента ионизационного датчика пламени 21, т.е. от стабилизатора 23 и выхода 20 корпуса 15 внутри дополнительного патрубка 12.
Сигнал датчика пламени 21, о наличии пламени факелов сенсорного сопла 13 и сменных сопел 4, передается посредством электропровода в пульт управления (не показаны), по трубке 29, чувствительному элементу датчика пламени 21, телу радиатора 32 и центральному электроду 34 автосвечи 35 на другом конце корпуса 15 сенсорного сопла 13.
При возможном удаленном от корпуса горелки 1, расположении сенсорного сопла 13, автосвеча 35 может использоваться как источник искрообразования при подаче газа в газовый коллектор 3 корпуса горелки 1, с последующим, через пульт управления, переводом работы автосвечи 35 в режим контроля пламени.
Уменьшая игольчатым вентилем 17 подачу газа в сенсорное сопло 13 и создавая заслонкой 19 обедненную газовоздушную смесь в зоне расположения трубки 29, чувствительного элемента ионизационного датчика пламени 21, т.е. от места размещения стабилизатора 23 в сенсорном сопле 13 до места ввода патрубка 12 в корпус горелки 1, создается искусственный проскок пламени факела, на который реагирует датчик пламени 21. Пламя проскока поддерживается горением газа из конца 30 трубки 29, поступающего в нее через прорези 33 с одновременным ее охлаждением. Трубка 29 выполнена из жаростойкой стали с рабочей температурой 1300 гр. С. Тем не менее, для ее долговременной службы, происходит также ее охлаждение, при обдуве проходящим газом изнутри и снаружи, жестко соединенного с ней, радиатора 32.
Таким образом, датчиком контроля пламени 21, размещенным в сенсорном сопле 13, обеспечивают надежный контроль пламени факела горелки 1.
Кроме того, контроль датчиком пламени 21 наличия пламени факела сенсорного сопла 13 горелки 1, позволяет контролировать подачу газа в кольцевой газовый коллектор 3 со сменными соплами 4, т.е. если есть горение пламени факела в сенсорном сопле 13, то есть горение пламени сменных сопел 4 в корпусе горелки 1.
Погасание пламени факела горелки 1 исключается за счет постоянно работающей пилотной горелки.
При наличии в устройстве постоянно работающей пилотной горелки имеется возможность отделить контролирующее сенсорное сопло 13 от основной горелки 1, при условии обязательного сообщения с кольцевым газовым коллектором 3 и с общим с горелкой 1 устройством или управлением одновременного розжига.
Выбор угла установки трубок 36 сменных сопел 4 кольцевого газового коллектора 3 позволяет определять направление вектора атаки струи газа к поперечному закрученному воздушному потоку, т.е. вдоль, поперек или навстречу потоку. От этого зависит интенсивность смесеобразования, и как следствие, полнота сгорания газа и длина пламени факела. Кроме того, чем больше диаметр канала трубки 33 сменного сопла 4, тем больше проникающая в воздушный поток глубина газовой струи. Оптимальный подбор диаметров каналов и углов установки трубок сменных сопел зависит от давления и плотности газа. Наиболее оптимальным будет чередование расстановки сменных сопел с большим и маленьким диаметром канала трубок 36 сменных сопел 4, причем сменные сопла 4 с большими каналами должны быть направлены под большим углом к воздушным струям для более равномерного проникновения газа по сечению воздушного потока. Это можно сделать посадкой сменного сопла 4 с пазами 38 на фиксатор 37, стационарно установленный в теле газового коллектора 3.
Полезная модель позволяет повысить надежность контроля параметров эксплуатации горелки за счет контроля наличие пламени горелки датчиком пламени сенсорного сопла, а так же снижения вероятности его срыва, за счет постоянно поджигающего пламени сенсорного сопла и пилотной горелки, более однородной газовоздушной смеси на выходе горелки. Влияние процесса горения пламени факельной горелки на процесс горения пламени в сенсорном сопле снижена регулировкой подачи газа и независимо инжектируемого воздуха в сенсорное сопло. Газовоздушная смесь, за счет интенсивности смесеобразования, становится более однородной и быстро воспламеняющейся