ГАЗОВАЯ ИНЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА
GAS INJECTOR BURNER

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в горелочных устройствах промышленных печей и топок.
Известна газовая инжекционная горелка, содержащая газовую камеру, образованную цилиндрической боковой и торцевыми стенками и снабженную патрубком подвода газа, соединенным с одной из торцевых стенок газовой камеры, ряд смесительных стволов, герметично установленных в торцевых стенках газовой камеры по окружности, проходящих через нее и имеющих газовые сопла, выполненные с наклоном в сторону движения воздуха и расположенные в газовой камере, и воздушный вентилятор (см. патент RU №2219436, МПК F23D 14/20, 2003).
Известная горелка имеет достаточно высокий КПД и работает при небольшом избытке воздуха α=1,02÷1,03.
Однако при розжиге известной горелки возможны хлопки и погасания пламени. Также при уменьшении давления газа ухудшается инжекция воздуха, происходит проскок или отрыв пламени. Поэтому автоматический пуск известной горелки затруднен. Кроме того, вентилятор известной горелки потребляет значительное количество электроэнергии, а энергия остаточного давления газа для подачи воздуха не используется. При этом известная горелка может работать в сравнительно небольшом диапазоне регулирования коэффициента рабочего давления газа: 40÷100% (k-2,5).
Задачей изобретения является повышение коэффициента рабочего давления газа горелки до уровня не менее 4 (25÷100%), устранение хлопков и погасания пламени при розжиге и обеспечение работы горелки при пониженных давлениях газа в системе на уровне 0,3 ати.
Поставленная задача решается тем, что в газовой инжекционной горелке, содержащей газовую камеру, образованную цилиндрической боковой и торцевыми стенками и снабженную патрубком подвода газа, ряд смесительных стволов, герметично установленных в торцевых стенках газовой камеры по окружности, проходящих через нее и имеющих газовые сопла, выполненные с наклоном в сторону движения воздуха и расположенные в газовой камере, и воздушный вентилятор, согласно изобретению газовая камера снабжена цилиндрической перегородкой, отделяющей смесительные стволы от ее центральной зоны, и радиальной перегородкой, соединенной с цилиндрической перегородкой и ее цилиндрической боковой стенкой и проходящей между двумя соседними стволами, а патрубок подвода газа соединен с цилиндрической боковой стенкой газовой камеры и размещен вблизи одного из стволов, разделенных радиальной перегородкой.
Поставленная задача решается также тем, что газовая инжекционная горелка может содержать второй ряд смесительных стволов, герметично установленных в торцевых стенках газовой камеры по окружности, концентричной первой, газовая камера снабжена дополнительной цилиндрической перегородкой, отделяющей второй ряд стволов от первого, соединенной с радиальной перегородкой с одной ее стороны и имеющей проходное отверстие с другой ее стороны, количество газовых сопел в каждом стволе увеличено до 8 и более, причем сопла выполнены с наклоном в тангенциальном направлении и сопла разных рядов наклонены в противоположные стороны.
На фиг.1 представлена предлагаемая газовая инжекционная горелка.
На фиг.2 - предлагаемая газовая инжекционная горелка, вид спереди.
На фиг.3 - вариант предлагаемой газовой инжекционной горелки, вид спереди.
На фиг.4 - разрез А-А фиг.3.
Предлагаемая газовая инжекционная горелка (фиг.1) содержит газовую камеру 1, образованную цилиндрической боковой 2 и торцевыми 3 стенками и снабженную патрубком 4 подвода газа, ряд смесительных стволов 5, герметично установленных в торцевых стенках 3 газовой камеры 1 по окружности, проходящих через нее и имеющих газовые сопла 6, выполненные с наклоном в сторону движения воздуха и расположенные в газовой камере 1, и осевой вентилятор 7 номинальной производительности по воздуху, имеющий небольшой напор и малую мощность. Газовая камера 1 (фиг.2) снабжена цилиндрической перегородкой 8, отделяющей смесительные стволы 5 от ее центральной зоны 9, и радиальной перегородкой 10, соединенной с цилиндрической перегородкой 8 и ее цилиндрической боковой стенкой 2 и проходящей между двумя соседними стволами 5. Патрубок 4 подвода газа соединен с цилиндрической боковой стенкой 2 газовой камеры 1 и размещен вблизи одного из стволов 5, разделенных радиальной перегородкой 10. Горелка (фиг.3) может содержать второй ряд смесительных стволов 5, герметично установленных в торцевых стенках 3 газовой камеры 1 по окружности, концентричной первой. Газовая камера 1 может быть снабжена дополнительной цилиндрической перегородкой 11, отделяющей второй ряд стволов 5 от первого, соединенной с радиальной перегородкой 10 с одной ее стороны и имеющей проходное отверстие 12 с другой ее стороны. Количество газовых сопел 6 в каждом стволе 5 (фиг.4) увеличено до 8 и более с целью работы на более низких давлениях газа. Причем сопла 6 выполнены с наклоном в тангенциальном направлении и сопла 6 разных рядов наклонены в противоположные стороны, что повышает однородность получаемой газовоздушной смеси. Описываемая горелка работает следующим образом. Газ через патрубок 4 подвода газа, соединенный с цилиндрической боковой стенкой 2 газовой камеры 1, под давлением подается в газовую камеру 1 вблизи одного из стволов 5, разделенных радиальной перегородкой 10. Газ из газовой камеры 1 поочередно начинает поступать через сопла 6 в смесительные стволы 5. За счет инжекции и разрежения, создаваемых в стволах 5 проходящим через их сопла 6 газом, воздух подается в стволы 5, где перемешивается с газом с образованием газовоздушной смеси, которая воспламеняется в топке (не показана). Кроме того, вентилятор 7 позволяет осуществить предварительную продувку топки перед автоматическим запуском газовой горелки. Этим обеспечивается плавный пуск без хлопков и достаточная подача воздуха при пониженном давлении газа. В случае варианта, представленного на фиг.3, газ, дойдя до последнего ствола 5 первого ряда, через проходное отверстие 12 дополнительной цилиндрической перегородки 11 поступает к стволам 5 второго ряда. Смесительные стволы 5, проходящие через образованные стенками 2, 3 газовой камеры 1 и перегородками 8, 10 и 11 каналы, уменьшая их живое сечение, создают ряд последовательных местных гидравлических сопротивлений проходу газа и последовательно от ствола к стволу уменьшают давление газа, которое при максимальных мощности, давлении и плотности газа уменьшается незначительно, но при минимальных мощности, давлении и плотности газа влияние местных гидравлических сопротивлений возрастает от первого по ходу газа ствола к последнему довольно весомо. В связи с этим живое сечение и гидравлическое сопротивление каналов последовательного движения газа подобрано так, что при достаточно устойчивом горении первых по ходу газа стволов 5 обеспечивает устойчивое горение при меньшей мощности последних смесительных стволов 5, стабилизацию которых обеспечивают находящиеся рядом первые по ходу газа смесительные стволы 5.
При подаче газа на минимуме 40% от номинала последние смесительные сопла 3 работают в диапазоне 15% от номинала (первые стволы 3 не позволяют потухать последним стволам). И в среднем мощность горелки при этом составит 25÷30%. Тем самым коэффициент рабочего давления газа горелки повышен до уровня k=3,5÷4.