ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
BURNER DEVICE

Техническое решение относится к энергетике, а именно к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения водяной пар, и может использоваться для поджигания твердого топлива.
Известно горелочное устройство, использующее для горения водяной пар (патент США №3804579, кл. F23D 11/18, F23D 11/20 от 16.04.1974 г.).
Данное горелочное устройство содержит цилиндрический корпус, состоящий из трех скрепленных отсеков. В первом отсеке размещены элементы, регулирующие подачу топлива, воздуха и воды под давлением. Во втором, центральном, отсеке размещены трубопроводы. В третьем отсеке размещена камера смешивания топлива, воздуха и перегретого водяного пара, спереди нее установлен распределитель - деталь с большим количеством каналов. Далее - камера газогенерации, а после нее, соостно с ней, размещен теплообменник змеевикового типа для получения перегретого водяного пара от тепла собственного факела.
Недостатком этого горелочного устройства является то, что во время его пуска происходит отложение сажи на водозаполненной поверхности теплообменника змеевикового типа. При дальнейшей работе, под действием температуры сажа превращается в кокс. Слой сажи и кокса, обладая низкой теплопроводностью, уменьшает тепловой поток от факела к воде, что приводит к увеличению времени закипания воды, а следовательно, к увеличению времени пуска устройства. Кроме того, сгорание топлива в устройстве происходит на развитой поверхности распределителя (как масло на сковородке), а учитывая, что здесь сгорают «тяжелые» погоны нефти, либо сама нефть, распределитель будет сильно и быстро закоксовываться от действия лучистой энергии, идущей от факела. Это также замедляет время пуска устройства.
Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков является горелочное устройство (патент РФ №2373458, кл. F23C 99/00, F23L 7/00, опубликован 20.11.2009 г., Бюл.32).
Известное устройство содержит корпус, встроенный парогенератор водяного пара с паровой форсункой и камеру газогенерации. В корпусе, сбоку, установлено сопло для выхода факела, а паровая форсунка расположена в камере газогенерации соосно с соплом и соединена с пароперегревателем. Встроенный парогенератор состоит из трех отдельных блоков, причем пароперегреватель выполнен в виде кольцевой камеры, а паросепаратор расположен внутри пароперегревателя. Бачок-испаритель расположен сверху паросепаратора и пароперегревателя. Все три блока парогенератора и паровая форсунка соединены трубками и не имеют общих стенок.
Недостатком известного устройства является длительное время пуска.
Во время запуска устройства горящее топливо выделяет сажу, которая откладывается на холодные стенки паросепаратора и пароперегревателя и в дальнейшем превращается в кокс, забивает зазоры между паросепаратором и пароперегревателем и препятствует теплоотдаче от огня к бачку-испарителю, создавая экранный эффект. И несмотря на то, что баланс процессов (тепловых и гидродинамических) в таком устройстве имеет место, время пуска из-за указанного экранного эффекта здесь увеличенное.
Техническими задачами предлагаемого решения является значительное сокращение времени запуска устройства и повышение надежности его работы за счет упрощения конструкции при сохранении параметров факела, т.е. сохранении баланса процессов, происходящих в горелочном устройстве.
Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем корпус с камерой газогенерации, соплом, воздуховодами и парогенератором водяного пара, состоящим из бачка-испарителя, паропровода, соединенного с паровой форсункой, согласно техническому решению паропровод непосредственно соединен с бачком-испарителем, нижняя поверхность которого служит верхней поверхностью камеры газогенерации.
Указанная совокупность признаков предлагаемого технического решения за счет наличия открытой сажному пламени, находящемуся в камере газогенерации, нижней поверхности бачка-испарителя позволяет быстрее прогреть его и быстрее закипятить воду, а следовательно, быстрее запустить устройство. За счет того, что нижняя поверхность бачка-испарителя непосредственно контактирует с камерой газогенерации, вода успевает закипеть быстрее, чем образуется слой сажи (кокса) достаточной толщины для возникновения экранного эффекта, что позволяет решить поставленную задачу.
Образованный слой сажи в дальнейшем превращается под действием температуры в кокс и помогает сохранять тепловой баланс при работе устройства, обеспечивая положительный эффект.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения горелочного устройства и чертежом общего вида устройства в продольном разрезе. Стрелкой на чертеже показано направление высокотемпературного факела.
Горелочное устройство (далее - устройство) содержит корпус 1 с камерой 2 газогенерации, соплом 3, воздуховодами 4 и парогенератором 5 водяного пара, состоящим из бачка-испарителя 6, непосредственно соединенного с паропроводом 7, который соединен с паровой форсункой 8, установленной в держателе 9. Нижняя поверхность бачка-испарителя 6 служит верхней поверхностью камеры 2 газогенерации.
На бачке-испарителе 6 вмонтирована горловина 10 с пробкой 11.
Парогенератор 5 установлен в корпусе 1 посредством трех планок 12.
Устройство работает следующим образом.
В бачок-испаритель 6 заливается дистиллированная вода, а в корпус 1 жидкое топливо. Топливо поджигается, горит сажным пламенем, дымовые газы выходят в зазор между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью бачка-испарителя 6.
Через одну минуту вода в бачке-испарителе 6 закипает и водяной пар истекает из паровой форсунки 8, пронизывает сажное пламя горящего топлива, производит газогенерацию углерода (сажи). Продукты газогенерации выносятся через сопло 3 наружу и качественно сгорают в среде атмосферного кислорода в виде факела.
Многократные запуски показали: время пуска - 1 мин. ±10 сек. против 3 мин. 20 сек. у прототипа.