РЕГЕНЕРАТИВНОЕ ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
REGENERATIVE BURNER DEVICE

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в металлургии и других отраслях для сжигания газообразного топлива в различных тепловых агрегатах, преимущественно высокотемпературных.
Известно регенеративное горелочное устройство «REGEMAT» (Сборник докладов, III Международный конгресс «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология»). Горелки «REGEMAT» используются при высокотемпературной термообработке материалов, однако их применение ограничено температурой газов в печи не более 1250°С, кратковременно 1300°С. Горелка характеризуется малой единичной мощностью, т.к. увеличение мощности до 500 кВт и выше приведет к резкому увеличению ее габаритов. Отложение пылеобразной мелкой окалины, сопутствующее процессу нагрева, может привести к повышению гидравлического сопротивления регенеративной насадки и, соответственно, к понижению тепловой мощности горелки. Замена регенеративной насадки в конструкции известного горелочного устройства не предусмотрена.
Известно регенеративное горелочное устройство (RU 1779880, публ. 1992 г.). Устройство содержит горелочный камень, расположенный в кладке печи, внутреннюю керамическую форкамеру, газовое кольцевое сопло, компактный насыпной регенератор, соединенный с воздухоподводящим и дымооотводящим каналами, патрубок для подвода воздуха горения к регенератору и отвода после него продуктов сгорания после переключения подачи воздуха во вторую горелку.
Насыпной регенератор (регенеративная насадка) в известной конструкции вынесен за пределы печи, занимая дополнительное пространство, значительно усложняя конструкцию горелки, т.к. требует футерованного переходного патрубка между насадкой и непосредственно самой горелкой.
Задача настоящего изобретения заключается в создании более простого в изготовлении и обслуживании регенеративного горелочного устройства для сжигания газообразного топлива в высокотемпературных нагревательных и плавильных печах.
Предлагается регенеративное горелочное устройство, содержащее размещенный в кладке печи регенеративный теплообменник с насадкой из корундовых шаров, насыпанных в смонтированный в кладке печи корпус, стенки которого выполнены под углом естественного откоса корундовых шаров, составляющим 30-35°.
Корундовые шары, применяемые в предлагаемой конструкции, позволяют применять устройство в высокотемпературных нагревательных и плавильных печах. Размещение теплообменной регенеративной насадки в кладке печи уменьшает наружные габариты горелочного устройства, не занимая при этом околопечное пространство. Конструкция насадки, состоящей из корундовых шаров, насыпанных в смонтированный в кладке печи корпус, стенки которого выполнены под углом естественного откоса корундовых шаров, позволяет заменять шары без остановки печи и демонтажа горелочного устройства.
Новый технической результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в компактности размещенного в кладке печи регенеративного горелочного устройства и технологичности его обслуживания путем замены корундовых шаров насадки без остановки печи и демонтажа горелочного устройства.
Изобретение иллюстрируется чертежом. В кладке 1 печи размещен корпус 2, стенки 3 которого смонтированы под углом естественного откоса насыпанных в корпус 2 корундовых шаров 4. Угол естественного откоса подобран экспериментально и составляет 30-35 градусов. Насадка регенеративного теплообменника с одной стороны воздухоохлаждаемой решеткой 5 входит в горелочный камень 6, а с другой решеткой 7 соединена с коллектором 8. Патрубок 9 предназначен для подвода воздуха горения к горелочному устройству и отвода после него продуктов сгорания. Внутри насадки смонтирована газовая фурма 10 с запальником, которая размещена в канале, выполненном из двух коаксиальных труб 11. На корпусе 2 выполнены нижний сливной люк 12 и верхний загрузочный люк 13, предназначенные для корундовых шаров.
Устройство работает в составе блочного модуля из двух горелок следующим образом. Первая горелка работает в режиме "горения". Воздух для сжигания природного газа подается по патрубку 9 в коллектор 8, последовательно проходит через решетку 7 коллектора, регенеративную насадку из корундовых шаров, в которой он нагревается, и через воздухоохлаждаемую решетку 5 истекает в пространство горелочного блока, где смешивается с природным газом, поступающим через газовую фурму 10, и воспламеняется от встроенного запальника. По внутренней части канала коаксиальных труб 11 газовой фурмы 10 нагнетается воздух для охлаждения решетки 5, а по наружной отводится из воздухоохлаждаемой решетки 5 и может быть также направлен в коллектор 4, где смешивается с основным воздухом горения. Воздушное охлаждение газовой фурмы предотвращает нагрев природного газа до температуры свыше 400°С и, как следствие, выпадание сажистого углерода.
Вторая горелка, которая может быть размещена на противоположной стене печи или рядом с первой горелкой, в этот момент времени выполняет роль дымоотводящего канала. Электромагнитные клапаны на газопроводе и воздухопроводе горелки закрыты, а на дымопроводе открыты. При этом под действием разрежения, создаваемого дымососом, дымовые газы отводятся через воздухоохлаждаемую решетку 5, нагревают регенеративную насадку, через решетку 7 попадают в коллектор 8 и далее дымососом сбрасываются в дымовую трубу.
Система функционирует в импульсном режиме. Каждые 30-45 с направления потоков воздуха и дымовых газов меняются на противоположные - сначала одна горелка работает в режиме сжигания газа, а другая, соответственно, - в режиме отвода продуктов сгорания и наоборот.
Дымовые газы, отводимые из печи, могут содержать частицы пыли, окалины, которые засоряют регенеративную насадку, повышая ее сопротивление. При достижении предельного значения сопротивления насадка заменяется без останова печи и демонтажа горелки. Для этого открывается нижний сливной люк 12 на корпусе 2, высыпается часть корундовых шаров из нижнего неиспользуемого объема корпуса 2 регенеративного теплообменника, их место занимают бывшие в работе корундовые шары из межрешеточного пространства, а сверху поступают новые корундовые шары, занимая весь объем между решеткой 7 коллектора и воздухоохлаждаемой решеткой 5. Через верхний загрузочный люк 13 на корпусе 2 дополнительно засыпаются новые корундовые шары, которые, скатываясь вниз под углом естественного откоса, равномерно заполняют весь объем насадки.