ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газообразного и жидкого топлива и может быть использовано, в нефтепереработке и нефтехимии на технологических печах.
Известна горелка, содержащая газовый коллектор с отверстиями для выхода газа, стабилизатор пламени, лопаточный завихритель для регулирования подачи воздуха и мазутную форсунку 1.
Однако эта горелка имеет повышенную сложность конструкции и предъявляет высокие требования к качеству топлива, подаваемого на сжигание.
Наиболее близкой к заявляемой является горелка, содержащая кольцевой газовый коллектор с осевыми и радиальными отверстиями для выхода газа, воздухоподводящий корпус с регулятором подачи воздуха, коническую обечайку для регулировки формы пламени и мазутную форсунку 2.
Недостаток этой горелки - низкое номинальное давление мазута перед горелкой, вследствие чего обнаруживается недостаточный распыл и низкая линейная скорость жидкого топлива (мазута) перед зоной горения, а также повышенное коксообразование на внутренних элементах мазутной форсунки. Кроме того, из-за недостаточной линейной скорости мазута происходит его частичное передавливание распиливающим паром в зоне смесеобразования. Всё это снижает коэффициент полезного действия горелки и её тепловую мощность.
Полезная модель направлена на увеличение давления мазута перед горелкой.
Это достигается тем, что в горелке, содержащей кольцевой газовый коллектор с осевыми и радиальными отверстиями для выхода газа, воздухоподводящий корпус с регулятором подачи воздуха, коническую обечайку для регулировки формы пламени и мазутную форсунку, последняя снабжена прикреплённым к её входной части коническим расширяющимся ко входу форсунки стаканом с отверстиями в его стенке для подачи мазута.
Указанный конический стакан с отверстиями обеспечивает соударение поступающих через отверстия отдельных струй мазута (жидкого топлива) с образованием эффекта кумуляции.
Горелка состоит из газовой части, содержащей кольцевой газовый коллектор 1 с осевыми 2 и радиальными 3 отверстиями для выхода газа, воздухоподводящий корпус 4 с регулятором 5 подачи воздуха, коническую обечайку 6 с отверстиями 7, и жидкостной части, содержащей мазутную форсунку 8 с прикреплённым к её входной части коническим расширяющимся ко входу форсунки стаканом 9 с отверстиями 10 в его стенке.
Для подачи мазута в конический стакан 9 его отверстия 10 соединены с мазутоподводящим трубопроводом (не показан), посредством патрубков 11.
Горелка работает следующим образом.
В газовый коллектор 1 подают газ, а в конический стакан 9 по патрубкам 11 - мазут. Через регулятор подачи воздуха 5 поступает воздух, который в периферийной части воздухоподводящего корпуса 4 смешивается с газом, истекающим из осевых 2 и радиальных 3 отверстий газового коллектора. Часть газа проходит отверстия 3 и 7 в коллекторе 1 и обечайке 6, соответственно , смешивается с воздухом и сгорает в бесцветном коротком факеле. Другая часть газа скользит вдоль обечайки, сливается в сплошное облако и в высокотемпературной зоне сгорает с образованием удлинённого факела заданной светимости.
В конический стакан 9 мазут поступает в виде отдельных потоков I и П со скоростью WQ и сходящимися фронтами с углом при вершине 2а (см. фиг.2). При столкновении таких потоков происходит явление кумуляции и образуется кумулятивная струя III, скорость w которой в несколько раз больше входящей скорости WQ потоков I и П.
Формирование кумулятивной струи проиллюстрируем на основе уравнений,с использованием обозначений на фиг.2.
Скорость кумулятивной струи w равна:
Скорости v и YI определяются из треугольника скоростей в зависимости от WQ: тогда wv +
w v + VL
v  WQ  ctga;
WoV
v,     sma cosa v1   v  ( 1 +  )
1+cosa1+cosa1+cosa
v    WQ  ctga   WQ   .
cosacosasina
С учётом того, что 1 + cosa  2cos2 - ;
sina  2sin -  cos - ,
получим:
w  w0  ctg- .
Из последнего уравнения следует, что скорость образующейся кумулятивной струи мазута w, а следовательно и её давление, может в несколько раз превышать скорость WQ сходящихся потоков I и II. Например, при угле раскрытия стакана 2а  60° скорость кумулятивной струи w в 3,7 раза выше начальной скорости WQ, и, соответственно, давление кумулятивной струи возрастает в 13,9 раза по сравнению с начальным давлением.
Из конического стакана 9 кумулятивный поток жидкого топлива поступает в мазутную форсунку 8, где происходит его смесеобразование с паром и тонкий распыл топлива. На выходе из форсунки 8 топливная смесь подхватывается потоком воздуха, поступающего по центральной части воздухоподводящего корпуса 4 и выносится в зону горения, где происходит её высокотемпературный пиролиз.
Увеличение давления мазута и, как следствие, более тонкий и качественный распыл жидкого топлива при использовании предлагаемой горелки позволит по сравнению с прототипом увеличить коэффициент полезного действия горелки, снизить коксообразование и количество вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, при работе горелки только на мазуте достигается требуемая тепловая мощность и длина факела за счёт увеличения линейных скоростей движения жидкого топлива и производительности мазутной форсунки.
a
aa
22 2
Источники информации: 2. Патент РФ №2052724 , F 23 D (прототип).
Президент НПФ ПАУФ
Б.И.Брондз 17/00, F 23 С 1/08, 01.02.94 г.