PL80613B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Kujbysevsky Filial Ysesojuznogo naucno-issle- dovatelskogo instituta neftepepabatyvojuscej promyslennosti, Nowokujbyszew, (Zwiazek So¬ cjalistycznych Republik Radzieckich) Palnik gazowy i Przedmiotem wynalazku jest palnik gazowy przeznaczony do stosowania w agregatach kotlo¬ wych i urzadzeniach turbin gazowych, w przemy¬ slowych piecach technologicznych do przerobu ro¬ py naftowej i petrochemii, w piecach i reakto¬ rach do wytwarzania sadzy, w reaktorach do pi- roliny gazu; w piecach wykorzystujacych gazowe produkty wytwarzania; w piecach do topienia i obróbki cieplnej przemyslu hutniczego i innych urzadzeniach, w których zachodzi koniecznosc sku¬ tecznego i oszczednego spalania paliwa gazowego.Znane sa palniki do spalania paliwa gazowego, zawierajace korpus, zaopatrzony w komore zmie¬ szania z zawirowywaczem, polaczona z kanalami doprowadzajacymi gaz i utleniacz, i z dysza wy¬ lotowa mieszanki gazowej. W znanych palnikach mieszanka gazu i powietrza tworzy sie w wiro¬ wym strumieniu turbulencyjnym. W znanych pal¬ nikach proces spalania odbywa sie jednak niedosc skutecznie skutkiem wolnego tworzenia sie w nich mieszanki gazu i powietrza. Znane palniki maja duze rozmiary, zlozona konstrukcje i wymagaja specjalnych urzadzen ustateczniajacych. Celem ni¬ niejszego wynalazku jest usuniecie wymienionych wyzej wad.Zadaniem wynalazku jest opracowanie poprzez zmiane konstrukcji zawirowywacza, palnika o bar¬ dziej intensywnym procesie spalania.Zadanie to rozwiazane zostalo w palniku do spa¬ lania paliwa gazowego, zawierajacym korpus zao- 15 20 25 30 patrzony w komore mieszania z zawirowywaczem, polaczona z kanalami doprowadzajacymi gaz i u- tleniacz, i z dysza wylotowa mieszanki gazowej, dzieki temu, ze zgodnie z wynalazkiem na dro¬ dze strumienia gazowego, przed komora mieszaja¬ ca, ustawiony jest element powodujacy drgania gazu.Elementem powodujacym drgania gazu jest zna¬ ny element wykonany w postaci na przyklad dwu- zwojnej spirali Archimedesa, który sluzy jako za- wirowywacz, umieszczony symetrycznie wzgledem wzdluznej osi komory mieszania, stanowiacej re¬ zonator.Celowym jest tez umieszczenie wspólosiowe w komorze mieszania dyszy wtryskowej, laczacej sie otworem wejsciowym z kanalem doprowadzajacym utleniacz, a otworem wyjsciowym z komora mie¬ szania, w której czesci wylotowej umieszczony jest zawirowywacz o kierunku zawirowania zgodnym z kierunkiem spirali Archimedesa promiennika drgan.Dla regulowania stopnia zawirowania plomienia korzystnym jest wykonanie dyszy wtryskowej tak, by mozna ja bylo przemieszczac w kierunku osio¬ wym. Korzystnym jest takze umieszczenie u wy¬ lotu komory rezonatora prostopadle do wzdluznej osi palnika, perforowanej tarczy w ksztalcie owal¬ nym w celu zapobiezenia przedostawaniu sie pro¬ duktów spalania do wlotowego otworu dyszy 80 61380 613 3 wtryskowej, z elementami do przeciecia plomie¬ nia.Korzystnym jest, ze elementami do przeciecia plomienia sa kanaly rozmieszczone stycznie wzgle¬ dem wylotowej czesci dyszy palnika i zgodnie z 5 kierunkiem spirali Archimedesa promiennika drgan. W celu polaczonego spalania paliwa gazo¬ wego i plynnego mozna w dyszy wtryskiwacza umiescic rozpylacz cieczy.W wyniku niniejszego wynalazku stworzony zo- 10 stal palnik gazowy, który zezwala na oszczedniej¬ sze zuzycie gazu dzieki jego lepszemu przemiesza¬ niu z utleniaczem; zwiekszenie wydajnosci pal¬ nika przy moznosci wykorzystania gazu o cisnie¬ niu od 0,2 do 20 bar, jak równiez spalanie gazu 15 zawierajacego frakcje skraplajace sie; spalanie gazu w jednym i tym samym palniku ze zmiana jego zuzycia w granicach od 0,5 do 2 w stosunku do zuzycia obliczeniowego i z róznym stosunkiem zuzycia powietrza do spalonego gazu — od 0,95 2o do 3,4.Przedmiot wynalazku wyjasniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny palnika gazowego, wykonanego zgodnie z wynalazkiem, fig. 2 — ten 25 sam palnik w przekroju II—II wedlug fig. 1, fig. 3 — przekrój podluzny palnika gazowego z nie¬ ruchoma dysza wtryskowa, perforowana tar¬ cza i elementami do przeciecia strumienia gazu z powietrzem, fig. 4 — ten sam palnik w widoku 30 z góry a fig. 5 przedstawia palnik gazowy, wyko¬ nany zgodnie z wynalazkiem z ruchomym smocz¬ kiem, z zawirowywaczem powietrza i rozpylaczem paliwa plynnego.Palnik zawiera korpus 1, zaopatrzony w kanal 2 35 dla doprowadzenia paliwa gazowego, laczacy sie z walcowa komora 3, sluzaca do rozdzialu gazu na kanaly walcowe 4, rozmieszczone równomier¬ nie na obwodzie w korpusie 1, polaczonym z wal¬ cowa komora 3 i komora pierscieniowa 5, sluzaca 40 do rozdzialu gazu na kanaly 0 promiennika 7 (fig. 1) drgan. Promiennik 7 ma kanaly 6 utworzone przez krzywoliniowe przegródki 8, przymocowane do dna promiennika 7, z których kazda wykona¬ na jest w ksztalcie jednakowych odcinków dwu- 45 zwojnej spirali Archimedesa, rozmieszczonych na obwodzie i zachodzacych jedna za druga w za¬ kresie kata od 0 do 90°. Promiennik 7 zaopatrzo¬ ny jest równiez w walcowy kanal 9( o zmiennym przekroju, który otworem o mniejszej srednicy la- 50 czy sie z komora mieszania 10, sluzaca jako re¬ zonator, a otworem o wiekszej srednicy z rozdzie¬ laczem 11, wykonanym w postaci walcowej ko¬ mory, który laczy sie z walcowymi kanalami 12 promieniowymi, sluzacymi do doprowadzenia po- 55 wietrza. Palnik wyposazony jest w dysze 13 z ka¬ nalem walcowym 14 dla wylotu mieszanki gazu i powietrza i wystepem pierscieniowym 15 w ksztalcie polówki tora w celu nadania plomienio¬ wi ksztaltu toroidu obrotowego. 60 Paliwo gazowe podawane jest pod cisnieniem wyzszym od atmosferycznego do kanalu 2 i roz¬ dzielane jest równomiernie w komorze walcowej 3. W dalszym ciagu gaz plynie kanalami walco¬ wymi 4, laczacymi sie z komora 3, do komory 65 4 pierscieniowej 5, utworzonej przez korpus 1, dy¬ sze 13 i promiennik 7 drgan. Rozkladajac sie rów¬ nomiernie w komorze pierscieniowej 5 gaz dosta¬ je sie do kanalów 6, utworzonych przez jednako- 5 we przegródki 8 krzywoliniowe promiennika 7 drgan, dzielac sie w nich na dwa strumienie. Prze¬ gródki te stanowiace odcinki dwuzwojnej spirali Archimedesa rozmieszczone symetrycznie na ob¬ wodzie, przy czym ich sasiednie odcinki zachodza 10 jeden za drugi w granicach kata od 0 do 90°.Podczas ruchu przez kanaly 6 strumienie gazu wprawione zostaja w ruch obrotowy i nabiegaja jeden na drugi na przegródkach 8, gdzie pod wplywem sil odsrodkowych nastepuje ich prze- 15 mienne hamowanie, wywolujace równomiernie i równomierno-zmienne pulsowanie strumieni w dzwiekowym lub ultradzwiekowym obszarze cze¬ stotliwosci. Strumienie wprawione w ruch obro¬ towy wydostaja sie do komory mieszajacej 10r 20 stanowiacej rezonator. Dzieki ruchowi wirowemu strumieni gazu w komorze 1Q mieszania i zmniej¬ szeniu srednicy kanalu 9 u jego wylotu do tej ko- mofy o wiekszej srednicy wtryskiwane jest do niej powietrze i nastepuje w niej skuteczne mie- 25 szanie powietrza i gazu skutkiem ruchu wirowe¬ go gazu i drgan, które intensyfikuja to mieszanie.Strumien mieszanki gazu z powietrzem o ruchu obrotowym i drgajacym w chwili wyjscia z wal¬ cowego kanalu* 14 dyszy 13 tworzy pod wplywem 30 sil odsrodkowych lejowaty plomien. Poniewaz dy¬ sza wylotowa 13 ma wystep 15 o ksztalcie polów¬ ki tora, to skutkiem efektu Koanda nastepuje dal¬ sze rozszerzenie plomienia. Ksztalt plomienia u- tworzonego przez palnik stanowi toroid, skladaja- 35 cy sie z silnie zawirowanej mieszanki gazu i po¬ wietrza i umieszczony prostopadle do wzdluznej osi palnika. Oprócz tego podczas ruchu wirowego wibrujacego strumienia gazu z powietrzem, wy¬ chodzacego z dyszy 13 pod wplywem sil odsrod- 40 kowych nastepuje wysokie rozrzedzenie (próznia po srodku dyszy, co zabezpiecza zassanie ku nasa¬ dzie plomienia produktów spalania o wysokiej temperaturze i powietrza, sprzyjajac ustatecznie- niu spalania. Drgania, wywolane przez strumie- 45 nie gazowe w promienniku 7, przekazywane sa przez strumien mieszanki gazu i powietrza do plo¬ mienia, i zapewniaja jego wibracje, co intensyfi¬ kuje proces spalania gazu.Palnik przedstawiony na fig. 3 przeznaczony jest 50 do spalania gazu niewykorzystanego w pochod¬ niach zakladów do przeróbki ropy naftowej i ga¬ zu. Zawiera ona korpus 16 posiadajacy kanaly 1T dla doprowadzenia gazu do pierscieniowej komory 18, sluzacej do równomiernego rozdzialu gazu na 55 kanaly 19 promiennika 20 drgan, które to kanaly lacza sie z glównym kanalem 21 do doprowadza¬ nia gazu do palnika. W komorze pierscieniowej 18 umocowany jest sztywno wspólosiowo z nia pro¬ miennik 20. Promiennik 20 zawiera komore wal- 60 cowa 22 stanowiaca rezonator, która polaczona jest sztywno z dysza walcowa 23, sluzaca do wypusz¬ czania pulsujacych strumieni gazowych. Dysza 23 usytuowana jest wspólosiowo z walcowa komora 22 jak równiez z dysza 24 i polaczona jest sztyw- 65 no z czescia wejsciowa dyszy 24. Dysza 24 ma 15 20 25 30 35 40 45 50 5580 613 5 ksztalt cwiartki tora, przy czym srednica otworu dyszy 23 jest mniejsza od srednicy otworu wej¬ sciowego dyszy 24, sluzacej do utworzenia plo¬ mienia w ksztalcie toroidu obrotowego. Na scieciu wyjsciowej czesci dyszy 23 prostopadle do podluz¬ nej osi palnika usytuowana jest wspólosiowo tar¬ cza perforowana 25 o owalnym ksztalcie, sluzaca do zapobiezenia przedostawaniu sie produktów spalania do wejsciowego otworu smoczka 26, po¬ laczonej sztywno z dyszami 23, 24 i przymocowa¬ nej do korpusu 16 za pomoca wsporników 27. Do spodu korpusu 16 przymocowany jest sztywno smoczek 26, sluzacy do zassania powietrza, usy¬ tuowany wspólosiowo w komorze walcowej 22 i dyszy 23. Czesc wejsciowa smoczka 26 polaczona jest z atmosfera, a wyjsciowa z komora pierscie¬ niowa 28, sluzaca do wyplywu gazu i czesciowego mieszania pulsujacych strumieni gazowych z po¬ wietrzem.Na tarczy 25 rozmieszczone sa równomiernie do¬ kola dyszy 24 elementy 29, sluzace do przeciecia plomienia. Elementy 29 tworza wraz z tarcza, 30 z otworem 31 prostokatne kanaly — przecinacze 32, sluzace do przecinania plomienia, przy czym kanaly 32 rozmieszczone sa stycznie wzgledem wyjsciowej czesci dyszy 24 palnika i ustawione sa zgodnie z kierunkiem spirali Archimedesa pro¬ miennika drgan. Otwór 31 tarczy 30 sluzy do zas¬ sania produktów spalania i powietrza ku nasadzie plomienia. Perforowanie tarczy 25 w postaci okra¬ glych otworów i szczelin 33 rozmieszczonych sy¬ metrycznie dokola dyszy 24 i pod nia sluzy do dodatkowego zassania powietrza. Palnik monto¬ wany jest za pomoca zlacza kolnierzowego 34 na rurze 35, doprowadzajacej gaz.Pod cisnieniem wyzszym od atmosferycznego gaz doprowadzany jest kanalem 21 i rozkladajac sie w nim równomiernie, dostaje sie,przez kanaly 17, do komory pierscieniowej 18, utworzonej.przez promiennik 20 drgan i korpus 16. Rozkladajac sie równomiernie w komorze pierscieniowej 18 gaz dostaje sie do kanalów promiennika 20 drgan.Gaz wprawiony w rezonatorze 22 w ruch drga¬ jacy dostaje sie do dyszy walcowej 23 i dalej do dyszy 24. Na skutek ruchu obrotowego strumieni gazowych i naglego zwiekszenia przekroju prze¬ lotowego komory pierscieniowej 28 u wejscia do dyszy 24 nastepuje rozrzedzenie (próznia) po srod¬ ku otworu wyjsciowego pierscieniowej komory dyszy 23 i dyszy 24, co zapewnia zassanie po¬ wietrza przez smoczek 26.U wylotu z dyszy walcowej 23 i w dyszy 24 nastepuje zmieszanie gazu z powietrzem. Ruch wirowy strumieni gazowych i ich pulsowanie in¬ tensyfikuje proces mieszania. Pod dzialaniem e- fektu Koanda tworzy sie w dyszy 24 plomien o ksztalcie toroidu, skladajacy sie z silnie zawiro¬ wanej mieszanki gazu z powietrzem, usytuowany prostopadle do wzdluznej osi palnika. Podczas przejscia przez kanaly-przecinacze 32 plomien zwieksza swoja powierzchnie czynna, zachowujac ruch obrotowy. W przypadku wystapienia rozrze¬ dzenia (prózni) po srodku dyszy 24 przez otwór 31 odbywa sie zassanie powietrza razem ze spali- 6 nami o wysokiej temperaturze ku nasadzie plo¬ mienia, co sprzyja ustatecznieniu spalania.Podczas ruchu wirowego plomienia nastepuje dodatkowe zassanie powietrza dzieki perforacji 5 tarczy 25 i kanalom 33 o ksztalcie szczelin. Za¬ plon mieszanki gazu z powietrzem moze byc do¬ konywany za pomoca specjalnego urzadzenia (nie pokazanego na rysunku), usytuowanego w jednym z kanalów przecinacza."Palnik przedstawiony na fig. 5 przeznaczony jest do wspólnego spalania paliwa gazowego i plyn¬ nego i oddzielnego spalania paliwa plynnego lub gazowego.Palnik zawiera korpus 36 zaopatrzony w króciec 37 dla doprowadzenia powietrza i króciec 38 dla doprowadzenia gazu. Komora pierscieniowa 39 do równomiernego rozdzialu gazu na kanaly promien¬ nika 41 drgan, laczy sie z króccem 38. Promien¬ nik 41 drgan usytuowany jest wspólosiowo w kor¬ pusie 36, a komora mieszania 42, sluzy jako rezo¬ nator. Dysza mieszanki gazu z powietrzem sklada sie z walcowego odcinka 43 i stozkowego odcinka wylotowego 44, i laczy sie z komora mieszania 42.W korpusie 36 usytuowany jest wspólosiowo z komora 42 mieszania smoczek 45, ruchomy w kie¬ runku osiowym i laczacy sie swoim otworem wlo¬ towym z króccem 37 doprowadzajacym powietrze, a otworem wylotowym z komora 42 mieszania. W czesci wylotowej smoczka zamocowane sa sztywno elementy 46. zawirowywacza, ustawione zgodnie z kierunkiem spirali Archimedesa promiennika drgan 41 i sluzace do zawirowania powietrza.Smoczek 45 wyposazony jest w regulator 47 slu¬ zacy do jego ustawienia w zadanym polozeniu. W króccu 37 zasilajacym w powietrze umieszczony jest regulator 48 zuzycia powietrza. Korpus 36 pal¬ nika posiada regulator 49 do podawania powietrza pod nasade palnika.Wspólosiowo ze smoczkiem 45, komora miesza¬ nia 42 i dysza 43—44 usytuowany jest rozpylacz cieczowy 50, którego polozenie dyszy wylotowej ustalane jest za pomoca wkretu oporowego 51, u- mieszczonego w korpusie 36 palnika.Paliwo gazowe podawane jest pod cisnieniem wyzszym od atmosferycznego przez króciec 38 do komory pierscieniowej 39. Rozkladajac sie rów¬ nomiernie w komorze 39, gaz dostaje sie do ka¬ nalów promiennika 41 drgan. Wprawiony w ruch drgajacy gaz dostaje sie do komory 42 mieszania, sluzacej jako rezonator, a nastepnie do walcowej czesci dyszy 43. Na skutek ruchu obrotowego stru¬ mieni gazowych nastepuje rozrzedzenie (próznia) po srodku komory mieszania 42 i walcowej cze¬ sci dyszy 43, co zapewnia zassanie powietrza przez smoczek 45. W komorze mieszania 42 i dyszy 43 nastepuje szybkie przemieszanie sie gazu i powie¬ trza zawirowanego przez elementy 46 zawirowy¬ wacza zgodnie z obrotem strumieni gazowych. Na¬ stepnie mieszanka gazu z powietrzem wydostaje sie przez stozkowa czesc 44 dyszy do paleniska w postaci lejowatego plomienia. Na skutek zmia¬ ny przekroju zewnetrznej czesci dyszy 44 do kor¬ pusu 36 nastepuje zassanie powietrza z atmosfery przez szczelinowe okienka regulatora 49 pod na¬ sada palnika. W przypadku urzadzen rekuperacyj- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6080 613 8 nych zuzycie podgrzanego powietrza ograniczane jest za pomoca regulatora 48. W celu zwiekszenia stopnia zawirowania plomienia czesc wylotowa smoczka 45 umieszczona jest blizej dyszy 43—44, a w celu zmniejszenia — dalej od dyszy 43—44. 5 W przypadku lacznego spalania paliwa gazowe¬ go i plynnego dysza wylotowa rozpylacza 50 cie¬ czowego umieszczana jest w dyszy lub komorze mieszania 42, a niezbedna ilosc powietrza tlo¬ czona jest dzieki róznicy cisnien przez króciec 37 10 i smoczek 45. Do rozpylacza cieczowego doprowa¬ dzane jest przez króciec 52 plynne paliwo, a przez króciec 53 czynnik rozpylajacy, para lub powie¬ trze. Drgania w strumieniach gazowych intensy¬ fikuja przy tym proces przemieszania gazu, po- 15 wietrza, pary lub mieszanki powietrza z ciecza, jak równiez poteguja spalanie paliwa w prze¬ strzeni paleniskowej. Podczas spalania plynnego paliwa smoczek 45 z zawirowywaczami 46 umie¬ szczony jest w dyszy 43—44, niezbedna ilosc pod- 20 grzanego powietrza tloczona jest przez króciec 37, a zuzycie powietrza ograniczane jest za pomoca regulatora 48. Dodatkowa czesc powietrza poda¬ wana jest pod nasade plomienia przez szczelino¬ we okienka regulatora49. 25 PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Palnik gazowy zawierajacy korpus zaopatrzo¬ ny w komore mieszania z zawirowywaczem pola¬ czona z kanalami do doprowadzania gazu i utle- ^ niacza i z dysza dla wylotu mieszanki gazowej, znamienny tym, ze na drodze strumienia gazowe¬ go umieszczony jest element (7, 20, 41) powoduja¬ cy drgania.

2. Palnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ^ element (7., 20, 41) powodujacy drgania stanowi znany promiennik drgan wykonany w postaci dwuzwojnej spirali Archimedesa, sluzacy jako za- wirowywacz, umieszczony symetrycznie wzgledem wzdluznej osi komory (10, 42) mieszania, stano¬ wiacej rezonator.

3. Palnik wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze w komorze mieszania (42) umieszczony jest wspólosiowo smoczek (45), laczacy sie swoim o- tworem wlotowym z kanalem (37) doprowadzaja¬ cym utleniacz, a otworem wylotowym z komora mieszania (42), a w wylotowej czesci smoczka (45) umieszczony jest zawirowywacz o kierunku zawi¬ rowania zgodnym z kierunkiem spirali Archime¬ desa promiennika (41) drgan.

4. Palnik wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze w celu regulacji stopnia zawirowania plomienia palnika smoczek (45) jest przesuwny w kierunku osiowym.

5. Palnik wedlug zastrz. 1 i 3, znamienny tym, ze u wylotu komory (22) rezonatora umieszczona jest prostopadle do osi wzdluznej palnika tarcza perforowana (25) o owalnym ksztalcie, w celu przeszkodzenia dostawaniu sie produktów spalania do otworu wejsciowego smoczka (26), z elemen¬ tami (29) do przecinania plomienia.

6. Palnik wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze elementy (29) do przecinania plomienia utworzo¬ ne sa przez kanaly (32), rozmieszczone stycznie wzgledem czesci wylotowej dyszy (24) palnika i ustawione zgodnie z kierunkiem spirali Archime¬ desa promiennika (20) drgan.

7. Palnik wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze dla lacznego spalania paliwa gazowego i plyn¬ nego umieszczony jest w smoczku (45) rozpylacz cieczowy (50). FIG. 180 613 Ezzzzzzzzzza FIGA80 615 F/6.2 FIR5 PZG w Pab., zam. 1711-76, nakl. 110+20 egz. Cena 10 zl PL PL