ГАЗОВАЯ МНОГОФАКЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к газовым многофакельным горелкам с принудительной подачей воздуха, и может быть использована как топливосжигающее устройство широкого применения в промышленном, сельскохозяйственном, коммунально-бытовом и другом газовом оборудовании.
Известна газовая многофакельная горелка по патенту Российской Федерации №2213299, МПК F23D 14/20, опубл. 27.09.2003 г.
Известная газовая горелка с принудительной подачей воздуха содержит камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, при этом камера для подачи газа установлена в начале жаровой трубы с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой. Смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой и цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий. Отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа. Горелка снабжена устройством розжига (запальным устройством), размещаемым внутри одной из смесительных трубок.
Указанная газовая горелка по патенту РФ №2213299 является наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели.
К недостаткам известной горелки следует отнести низкую надежность розжига горелки, обусловленную следующими причинами:
1. Устройство розжига, размещенное внутри одной из смесительных трубок, может обеспечить ее розжиг только при наличии в центральных каналах смесительных трубок уже подготовленной к горению по составу и скоростному режиму газо-воздушной смеси, поэтому после розжига смесь будет гореть как в факеле этой смесительной трубки, так и в ней самой, что может приводить к неустойчивому горению.
2. По этой же причине у остальных смесительных трубок, разожженных от факела горелки с устройством розжига, на режиме розжига происходит проскок пламени в их центральные каналы.
3. При розжиге горелки в устройствах с небольшим объемом камеры сгорания (котлах) при синхронной подаче газа во все смесительные трубки и их последующем последовательном воспламенении от искры устройства розжига и друг от друга из-за задержки по времени происходит накопление в камере сгорания избыточного количества подготовленной к горению газо-воздушной смеси.
При ее воспламенении это приводит к кратковременному всплеску давления в камере сгорания, сопоставимому по величине с давлением газа на входе в смесительные трубки в этот момент. Это резко уменьшает расход газа и воздуха через смесительные трубки с изменением их соотношения, что делает розжиг ненадежным, может привести к хлопкам и снижает безопасность эксплуатации горелки.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности розжига горелки и безопасности ее эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что газовая многофакельная горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, жаровую трубу, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, в которых герметично установлены смесительные трубки с кольцевыми рядами отверстий в их боковых стенках, при этом камера для подачи газа установлена внутри жаровой трубы с образованием кольцевого зазора между ее (камеры) боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, а в боковой цилиндрической стенке камеры для подачи газа выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, согласно полезной модели, снабжена пилотной горелкой с автономной подачей в нее газа.
Кроме того, на подающем газопроводе горелки установлены последовательно по ходу газового потока пропорционизатор и быстродействующий запорный топливный орган горелки, выход которого соединен с камерой для подачи газа, а точка отбора газа в пилотную горелку расположена до пропорционизатора по ходу газового потока в зоне высокого стабильного давления.
Для обеспечения большей компактности и упрощения конструкции горелки вместо пропорционизатора и быстродействующего запорного топливного органа горелки может быть установлен автоматический запорно-регулирующий топливный орган, выход которого соединен с камерой для подачи газа, а точка отбора газа в пилотную горелку расположена до автоматического запорно-регулирующего топливного органа по ходу газового потока в зоне высокого стабильного давления.
Устройство розжига пилотной горелки может быть выполнено в виде потенциального электрода, установленного через изолятор вдоль оси пилотной горелки с выступанием в жаровую трубу, и заземленного электрода, закрепленного на стенке камеры для подачи газа и установленного с зазором относительно выступающей части потенциального электрода перпендикулярно последнему.
Величина выступания потенциального электрода в жаровую трубу за выходное сечение пилотной горелки и расстояние от него до заземленного электрода составляют 150-200 и 10-15 мм соответственно.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить горелку надежной и безопасной системой розжига.
Отбор газа в пилотную горелку перед автоматическим запорно-регулирующим топливным органом горелки позволяет разжечь пилотную горелку до подачи газа из автоматического запорно-регулирующего топливного органа в смесительные трубки и кольцевой зазор δ между боковой цилиндрической стенкой камеры для подачи газа и жаровой трубой. Так как мощность пилотной горелки не превышает 5% от общей мощности горелки, ее розжиг после предварительной продувки камеры сгорания совершенно безопасен и не приводит к всплеску давления в камере сгорания.
Только после розжига пилотной горелки, контроля ее пламени и прогрева жаровой трубы газ подается через камеру для подачи газа в смесительные трубки и кольцевой зазор δ между боковой цилиндрической стенкой камеры для подачи газа и жаровой трубой. Так как давление газа в зоне перед пропорционизатором или автоматическим запорно-регулирующим топливным органом, из которых он подается в пилотную горелку, примерно в 50 раз превышает уровень всплеска давления в камере сгорания при таком розжиге, это обеспечивает практически полную стабильность и независимость режимных параметров и факела пилотной горелки от изменений давления в камере сгорания при розжиге, поэтому истекающая из смесительных трубок и кольцевого зазора δ газовоздушная смесь надежно зажигается от стабильного факела пилотной горелки.
Полезная модель, охарактеризованная указанной выше совокупностью существенных признаков, на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям условия патентоспособности "новизна".
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям условия патентоспособности "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на фиг.1 которых представлено схематичное изображение газовой многофакельной горелки; на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 - выносной элемент I на фиг.2.
Газовая многофакельная горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором или внешней системой, жаровую трубу 2, установленную в ней с кольцевым зазором δ камеру 3 для подачи газа, в боковой стенке которой выполнен кольцевой ряд отверстий 4, сообщенную с источником газа посредством подающего газопровода 5 с установленными последовательно по ходу газового потока пропорционизатором, предназначенным для поддержания заданного соотношения топливо-воздух, и быстродействующим запорным топливным органом горелки (определение данных терминов см. ГОСТ 17356-89), на чертеже не показаны. Для обеспечения компактности и упрощения конструкции горелки вместо пропорционизатора и быстродействующего запорного топливного органа горелки может быть установлен совмещающий их функции автоматический запорно-регулирующий топливный орган (см. ГОСТ 17356-89). В торцовых стенках 6, 7 камеры 3 для подачи газа выполнены оппозитно расположенные отверстия, в которых герметично установлены смесительные трубки 8 с кольцевыми рядами отверстий (каналов) 9, расположенных внутри камеры 3 для подачи газа. Кроме того, в торцовых стенках 6, 7 камеры 3 выполнены еще два оппозитно расположенных отверстия, в которых герметично установлена пилотная горелка 10 с кольцевым рядом каналов 11, расположенных снаружи камеры для подвода газа со стороны вентилятора. В это же место пилотной горелки подведена газовая трубка 12 от точки отбора газа в подающем газопроводе 5 перед пропорционизатором или автоматическим запорно-регулирующим топливным органом горелки по ходу газового потока.
Через пилотную горелку 10 вдоль ее оси проходит потенциальный электрод 13 устройства розжига с выступанием в жаровую трубу 2, где в стенке камеры 3 для подачи газа закреплен на расстоянии B от выходного сечения пилотной горелки, равном 10-15 мм, заземленный электрод 14, установленный с необходимым искровым зазором S относительно потенциального электрода 13 перпендикулярно последнему. Величина выступания L потенциального электрода 13 в жаровую трубу 2 за выходное сечение пилотной горелки составляет 150-200 мм.
Газовая многофакельная горелка работает следующим образом. Включается и разгоняется до максимальной производительности вентилятор, нагнетающий воздух в камеру 1. Через смесительные трубки 8 в пилотную горелку 10 и кольцевой зазор δ воздух поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 2. По окончании продувки камеры сгорания применяемого оборудования (котла) вентилятор переводится на минимально требуемую производительность и подается высокое напряжение на потенциальный электрод 13 устройства розжига. Одновременно осуществляется подача газа через трубку 12 в пилотную горелку 10 и после его смешивания с воздухом происходит воспламенение газовоздушной смеси от искры устройства розжига на выходе пилотной горелки. После контроля пламени пилотной горелки при его наличии прогревается жаровая труба 2, открывается быстродействующий запорный топливный орган горелки или автоматический запорно-регулирующий топливный орган, газ по подающему газопроводу 5 поступает в камеру 3 для подачи газа и далее в смесительные трубки 8, кольцевой зазор δ, образуя в них газо-воздушную смесь, которая воспламеняется от факела пилотной горелки.
Наличие в составе газовой многофакельной горелки пилотной горелки с автономной подачей в нее газа под стабильным высоким давлением согласно заявляемой полезной модели позволяет обеспечить горелку надежной и безопасной системой розжига.