ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к устройствам для сжигания газообразного топлива и может быть использовано в системах отопления, сушильных, нагревательных, термических и плавильных печах.
Известна газовая горелка, содержащая корпус с камерой сгорания, газовую камеру с газовым соплом, при этом камера сгорания установлена в подшипниковых узлах с возможностью вращения и имеет отверстия и щели, последние снабжены ребрами (см. патент РФ № 2105244, МПК6 F 23D 14/20 «Способ сжигания газообразного топлива и устройство для его осуществления)
Данная горелка имеет высокую эффективность сжигания топлива, однако, она сложна в изготовлении и эксплуатации.
Наиболее близкой по решаемой задаче и конструктивному исполнению является газовая горелка, содержащая корпус, в котором коаксиально расположены газовая камера и соединенная с ней камера сгорания, воздушную камеру, стабилизатор, установленный с возможностью осевого перемещения и запальное устройство, при этом газовая камера включает многоструйное газовое сопло с центральным каналом и снабжена патрубками подачи газа (см. патент РФ № 2172895, МПК6, F 23D 14/20 «Газовая горелка и способ сжигания газообразного топлива, опубликованная 27.08.2001)
Данная горелка обеспечивает эффективное сжигание газообразного топлива в широких диапазонах тепловой мощности и коэффициента избытка воздуха. Однако она рассчитана на расход газа только до 100 м3.
Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания топлива в больших объемах.
Газовая горелка
Поставленная задача решена в газовой горелке, содержащей корпус, в котором расположены воздушная камера, газовая камера и соединенная с ней камера сгорания, стабилизатор, и запальное устройство, при этом газовая камера включает многоструйное газовое сопло с центральным каналом, которая, согласно полезной модели, в качестве стабилизатора и запального устройства дополнительно содержит скоростную газовую горелку с выходным соплом, установленную в корпусе, таким образом, что ее выходное сопло коаксиально расположено в центральном канале многоструйного газового сопла, а воздушная камера расположена в кольцевом пространстве между корпусом и скоростной газовой горелкой, газовой камерой и камерой сгорания.
Введение дополнительной скоростной газовой горелки с регулируемым факелом в качестве стабилизатора и запального устройства позволило организовать сжигание топлива в больших объемах путем обеспечения однородной горючей смеси, подогретой факелом до температуры воспламенения, и сжигание ее в этом факеле.
На фиг. изображена газовая горелка в разрезе, при этом дополнительно установленная скоростная газовая горелка условно не разрезана.
Газовая горелка содержит цилиндрический корпус 1, в котором расположены газовая камера 2 с многоструйным соплом 3, выполненным с центральным каналом 4, соединенным с камерой сгорания 5, имеющей выходное сопло 6. В корпусе 1 соосно с камерой сгорания 5 установлена скоростная газовая горелка 7, выходное сопло 8 которой коаксиально расположено в центральном канале 4. Воздушная камера 9 расположена в кольцевом пространстве, образованном между корпусом 1, скоростной газовой горелкой 7, газовой камерой 2 и камерой сгорания 5, при этом между корпусом 1 и выходным соплом 6 камеры сгорания 5 образован кольцевой зазор 10. Корпус 1 снабжен патрубком подачи воздуха 11, а газовая камера 3 снабжена патрубками подачи газа 12, расположенными вдоль скоростной газовой горелки 7. Многоструйное газовое сопло 3 снабжено соплами 13 и 14, камера
сгорания 5 имеет круглые и щелевые отверстия соответственно 15 и 16 для подачи воздуха из воздушной камеры 9.
Скоростная газовая горелка (СГГ)7 снабжена патрубками подачи воздуха 17 и газа 18. Для центрирования камеры сгорания 5 в корпусе 1 служат упоры 19, расположенные в кольцевом зазоре 10. СГГ7 крепится к корпусу при помощи фланца 20.
Газовая горелка работает следующим образом. Подают воздух через патрубок 17 и газ через патрубок 18 дополнительно установленной СГГ 7. Одновременно подают воздух в воздушную камеру 9 через патрубок 11. Производят розжиг СГГ 7. Температуру, длину и скорость запального факела регулируют путем изменения расходов газа и воздуха. После установления устойчивого горения СГГ 7 подают газ в камеру сгорания 2 через патрубки 12. Затем осуществляют настройку горелки СГГ 7 путем изменения температуры, скорости и длины факела для создания наиболее рационального режима сжигания топлива в камере сгорания 5 в заданном диапазоне работы горелки при больших объемах сжигания топлива в пределах 500-5000 м3. При высоких расходах газа в СГГ 7 возможно получить температуру пламени на выходе из сопла 8 до 1300 °С при скорости его истечения до 200 м/сек.
При давлении воздуха, поступающего в воздушную камеру 9 и центральный канал 4 , превышающем давление газа, поступающего через патрубки 12, воздух из центрального канала 4 поступает в газовую камеру 2, где образуется газовоздушная смесь, которая поступает в камеру сгорания 5 через отверстия 14 и воспламеняется от факела, истекающего из сопла 8. Происходит устойчивая работа горелки при высоких коэффициентах избытка воздуха.
При давлении газа, превышающем давление воздуха, газ поступает из камеры 2 через отверстия 13 и 14 в центральный канал 4 и камеру сгорания 5. Варьируя параметрами газа и воздуха в СГГ 7, газовой камере 2 и воздушной камере 9, получают различные режимы работы газовой горелки в широких диапазонах мощности.
В процессе работы газовой горелки идет постоянный подогрев газа в газовой камере 2 горячими газами, находящимися в камере сгорания. Кроме того, идет подогрев воздуха в воздушной камере 9 за счет снятия тепла с камеры сгорания 5. Практически все тепло, излучаемое наружными поверхностями камеры сгорания 5, используется внутри горелки на нагрев газа и воздуха. Также при определенных режимах работы горелки подогрев воздуха осуществляется за счет разбавления его продуктами сгорания через круглые отверстия 15 и щелевые 16 камеры сгорания 5. Таким образом, идет внутренняя рекуперация тепла, повышающая эффективность сжигания газа и снижающая эмиссию СО и NO. Повышение эффективности сжигания газа обеспечивается также повышением однородности газовоздушной смеси путем подачи воздуха в камеру сгорания 5 в двух перпендикулярных друг другу направлениях, а именно через центральный канал 4 и отверстия 15 камеры сгорания 5. Процесс сжигания газообразного топлива производят сначала в СГГ 7, затем в камере сгорания 5, а также постадийно по их длине по мере образования газовоздушной смеси.
Предлагаемая газовая горелка позволила получить высокие показатели по эффективности сжигания топлива и регулированию теплотехнических параметров работы горелки, а именно: коэффициент активации топлива 1, коэффициент регулирования тепловой мощности 1:100, коэффициент избытка воздуха 1:100, скорость продуктов сгорания на выходе из сопла 20-100 м/сек, диапазон регулирования температуры продуктов сгорания на выходе из сопла от 20 до 1300 °С.
Формула полезной модели