Двухступенчатая горелка
DUAL-STAGE BURNER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области энергетики, в частности к двухступенчатой горелке, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов наружного размещения.
Уровень техники
Известна автоматика безопасности газоиспользующих устройств, содержащая пневмогазовый блок защиты и регулирования, состоящий из рабочего клапана - отсекателя и управляющего клапана - отсекателя с клапанами, имеющими мембранные приводы, при этом с мембранным приводом управляющего клапана - отсекателя связаны датчики пламени и тяги, а регулятор температуры воды связывает выход управляющего клапана - отсекателя с мембранным приводом рабочего клапана - отсекателя, причем также в корпусе управляющего клапана - отсекателя расположены пусковой и блокирующий клапаны, а пневмогазовый блок защиты и регулирования снабжен дополнительно устройством безопасного розжига газоиспользующего устройства, состоящего из ручки управления, жестко связанной с подпружиненной осью с флажком, имеющей возможность поворота вокруг оси, а в положении «ПУСК» осевое перемещение при нажатии, при этом происходит открытие пускового клапана, а также торцевого кулачка с прорезью под флажок, который поворачивается вместе с осью и в положении «ПУСК» закрывает блокирующий клапан, а в верхней крышке также расположена кнопка «СТОП», выход рабочего клапана - отсекателя связан с газогорелочным устройством, а подмембранная полость его - с трубкой сброса (см. пат. RU №2172447, МПК F23N 5/00, опубл. 20.08.2001 г.).
Недостатком данной автоматики является невысокая надежность эксплуатации.
Известна атмосферная газовая горелка, содержащая газовый регулятор, состоящий из блока регулирования, соединенного с датчиком температуры с помощью канала регулирования, блока контроля, соединенного с датчиком пламени, тяги каналом контроля, при этом она снабжена вторым газовым регулятором, состоящим из блока регулирования, соединенного с датчиками температуры воды и наружного воздуха, блока контроля, при этом второй газовый регулятор установлен с возможностью параллельного подключения полостей блоков контроля и датчика температуры наружного воздуха путем соединения с блоком регулирования второго газового регулятора, причем процентное соотношение подачи газа в горелку обоими регуляторами устанавливается кранами (см. пат. RU №2196939, МПК F24N 1/00, F24D 14/60, опубл. 20.01.2003 г.).
Недостатком данной горелки являются ограниченные функциональные возможности, а также большой расход газообразного топлива, невысокая надежность.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая автором за прототип является двухступенчатая атмосферная комбинированная газовая горелка, содержащая газовые регуляторы первой и второй ступени, соединенные параллельно, каждый из которых состоит из блока контроля и регулирования, пусковой кнопки, мембраны с жестким центром, клапана с седлом, верхней полости, мембраны и двухпозиционной заслонки, дренажного сопла и сопла источника давления, дросселя с каналом, датчиков пламени, тяги и сетевого газа, двух кранов, горелки с запальником, топки, трех терморегуляторов с соответствующими датчиками терморегуляторов, переключателя с диафрагмой, при этом она дополнительно снабжена вентилятором с направляющим поддоном и автоматическими воздушными клапанами, электромагнитной катушкой, датчиком напряжения и микропереключателем, причем блок контроля и регулирования второго регулятора второй ступени соединен с полостью переключателя через диафрагму с возможностью обеспечения «включения-выключения» микропереключателя, последний соединен с электродвигателем вентилятора, причем полость переключателя соединена с датчиком напряжения, а вентилятор соединен с направляющим поддоном, расположенным под горелкой, при этом направляющий поддон содержит автоматические воздушные клапаны, свободно установленные на оси (см. пат. RU №2324113, МПК F23D 14/60, F23N 5/24 опубл. 10.05.2008 г.).
Недостатком данной горелки является необходимость подавать избыточное количество воздуха в топку котла из-за изменения направления потока воздуха на 90° в топке котла, отсутствие погодной компенсации, сложность устройства.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка двухступенчатой горелки для котла наружного размещения, обладающей удешевлением производства тепловой энергии за счет более качественного сжигания газа, исключением производства пусконаладочных работ с применением дорогостоящих приборов типа «Тесто», упрощением обслуживания газогорелочного устройства, снабжением погодной компенсации.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к удешевлению производства тепловой энергии, исключению производства пусконаладочных работ, упрощению обслуживания газогорелочного устройства и снабжению погодной компенсации.
Технический результат достигается с помощью двухступенчатой горелки, содержащей универсальные многофункциональные устройства первой и второй ступени, соединенные между собой параллельно, газораспределитель, диффузорно-конфузорное устройство, при этом она дополнительно содержит два соосно установленных канальных вентилятора, каждый из которых снабжен датчиком давления воздуха с возможностью обеспечения погодного регулирования мощности от 5 до 14% за счет изменения плотностей воздуха и газа при различных температурах.
3
3
3
3
Таким образом, технический результат достигается за счет того, что канальные вентиляторы установлены соосно с диффузорно-конфузорным устройством, изменения направления воздушного потока в горелке не происходит, осуществляется более качественное, чем в прототипе смешение воздуха с газом, автоматически выдерживается соотношение воздух-газ на первой и обеих ступенях горелки, пусконаладочные работы по установлению соотношения воздух - газ не требуются, так как конструктивно выполнены на заводе изготовителе, кроме того, использование двухступенчатой горелки с двумя канальными вентиляторами упрощает схему работы обеих ступеней горелки и позволяет без дополнительных средств автоматизации осуществлять погодное регулирование мощности горелки, при этом, как известно, отопление включают при температуре наружного воздуха 8°C, плотность воздуха составляет 1,255 кг/м, плотность природного газа 0,7724 кг/м, при понижении температуры наружного воздуха до -15°C, плотность воздуха составляет 1,3673 кг/м, газа 0,8418 кг/м, то есть плотность воздуха возрастает на 8,94%, газа на 8,98%. Ввиду того, что обороты канальных вентиляторов зависят только от частоты переменного тока, то есть постоянны при температурах наружного воздуха и 8°C и -15°C, их производительность возрастает ориентировочно на 9%, подача газа также возрастает на 9%. Таким образом, при указанном похолодании мощность предлагаемой двухступенчатой горелки возрастает на 9%, а при потеплении уменьшится на те же 9%. Подобная погодная компенсация не требует дополнительных устройств: датчиков, передающих линий, регулируемых реле давления воздуха, реле давления газа и поэтому на порядок надежнее.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 дана, двухступенчатая горелка, общий вид.
На фиг. 2 - соосно установленные два канальных вентилятора.
На фиг. 3 - электрическая схема.
Осуществление изобретения
Двухступенчатая горелка состоит из панели 1, соединенной с двумя канальными вентиляторами 2 и 3 с помощью воздуховода 4, при этом каждый канальный вентилятор 2 и 3 содержит датчики 5 и 6 давления воздуха с микропереключателями 7 и 8, соответственно, на панели 1 также установлены диффузорно-конфузорные устройства 9, запальная горелка 10 и установлен газораспределитель 11, к которому присоединены газопроводы 12 и 13 первой и второй ступени. Газопровод 12 первой ступени содержит универсальное многофункциональное устройство 14 (см. ГОСТ Р 51983-2002 «Устройство многофункциональное регулирующее для газовых аппаратов») и шаровый кран 15, газопровод 13 второй ступени содержит универсальное многофункциональное устройство 16 и шаровый кран 17.
Электрическая схема двухступенчатой горелки содержит автомат 18, электромагнитный клапан 19 с контактами 20, электромагнитный клапан 21, канальные вентиляторы 2 и 3, рабочий термостат 22, предельный термостат 23, контакт микропереключателя 7 датчика 5 давления воздуха, контакт микропереключателя 8 датчика 6 давления воздуха, электромагнитное реле 24 с контактами 25.
Двухступенчатая горелка работает следующим образом. Зажигают запальную горелку 10 и включают автомат 18, ввиду того, что теплоноситель холодный, контакты рабочего термостата 22 и предельного термостата 23 замкнуты, начинает набирать обороты канальный вентилятор 2 первой ступени, датчик 5 давления воздуха замыкает контакты 7, срабатывает электромагнитный клапан 19 замыкаются контакты 20, срабатывает электромагнитное реле 24, замыкаются контакты 25, универсальное многофункциональное устройство 14 открывается, открывают шаровый кран 15, газ по газовому газопроводу 12 первой ступени поступает в газораспределитель 11 и далее в диффузорно-конфузорное устройство 9 смешиваясь с воздухом, поступающим из канального вентилятора 2 первой ступени, поджигается запальной горелкой 10 и начинает работать первая ступень двухступенчатой горелки. Одновременно начинает набирать обороты канальный вентилятор 3, при наборе полных оборотов, датчик 6 давления воздуха замыкает контакты 8, включается электромагнитный клапан 21, открывается универсальное многофункциональное устройство 16, открывают шаровый кран 17, газ по газопроводу 13 второй ступени поступает в газораспределитель 11 и далее в диффузорно-конфузорное устройство 9, где смешивается с воздухом поступающим из канальных вентиляторов 2 и 3, работают одновременно две ступени горелки, при наборе температуры теплоносителя до уровня, установленного рабочим термостатом 22 его контакты размыкаются, срабатывает электромагнитное реле 24, его контакты 25 размыкаются, канальный вентилятор 3 второй ступени выключается. Датчик 6 давления воздуха размыкает контакты 8, срабатывает электромагнитный клапан 21, закрывается универсальное многофункциональное устройство 16, вторая ступень выключается. Таким образом, по команде рабочего термостата 22 автоматически включается и выключается вторая ступень двухступенчатой горелки, при возникновении аварийной ситуации, например, отказе циркуляционного насоса (на фиг. не показан) теплоноситель набирает температуру до уровня, установленного предельным термостатом 23, его контакты размыкаются, вся электрическая схема обесточивается, необходимо устранить возникшую неисправность, произвести запуск двухступенчатой горелки, как описано выше, при похолодании наружного воздуха от +8°C до - 15°C, мощность горелки автоматически увеличивается на 9%, при более низкой температуре, например, до - 26°C, мощность автоматически вырастает до 13-14%, при этом никаких дополнительных устройств: датчиков, передающих линий, регулируемых реле давления воздуха, реле давления газа не требуется, что на порядок надежнее.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- удешевление производства тепловой энергии за счет более качественного сжигания газа;
- исключение производства пусконаладочных работ с применением дорогостоящих приборов типа «Тесто»;
- упрощение обслуживания газогорелочного устройства;
- возможность регулирования погодной компенсации.