RU1124U1 - Горелочное устройство - Google Patents

Abstract

1. Горелочное устройство, содержащее системы подачи горючего и окислителя и горелку, отличающееся тем, что система подачи окислителя снабжена реактором для осуществления разложения перекиси водорода и устройством подачи жидкого реагента, и выполнена в виде заключенного в емкости жидкого реагента на основе концентрированной перекиси водорода.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реактор для осуществления реакции разложения перекиси водорода выполнен в виде каталитического пакета, заполненного веществом, вызывающим при контакте с жидким реагентом реакцию разложения, например на основе окислов марганца.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде плунжерного насоса.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде узла пневмонаддува, например в виде емкости со сжатым газом или низкокипящей жидкостью, размещаемой в емкости с жидким реагентом.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде узла самонаддува, содержащего вспомогательный реактор, сообщенный с емкостью с жидким реагентом.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи окислителя содержит влагоотделитель для поглощения водяных паров из продуктов разложения перекиси водорода, выполненный, например, в виде барботажного аппарата.

Description

ГОРЕЭЮЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к газопламенной обработке металлов и других материалов - пайке, резке, сварке, закалке, металлизации и напылению неметаллов, нагреву для гибки и правки и т.д., к стеклодувному дел$ и пр.

Известны горелочные устройства, содержащие горелки и системы подачи горючего и окислителя. Они используются для получения пламени необходимой мощности, формы и размера. Горелки обеспечивают смешение горючего и окислителя в требуемых соотношениях, позволяют регулировать состав газовой смеси и подают ее для образования пламени (l c.184). Горючее может быть газообразным - ацетилен, пропан, природный газ и т.д. или жидким - керосин, бензин. В качестве окислителя используется воздух или кислород. Применение кислорода позволяет повысить температуру пламени. Однако при

этом удорожается и усложняется оборудование. При поставке газообразного кислорода с кислородных заводов п ходитвя: тфименять марсивные и металлоемкие баллоны, в случае поставки жидкого кислорода - громоздкие газификационные установки. Если не требуются ;

предельно-высокие температуры пламени,получаемые при сжигашп

топлива в чистом кислороде, применяют в качестве окислителя воздух, обогащенный кислородом.

14/00 14/32 I4/fe5 & 14/38 F 23 A/ 1/02

Ј... , ,.,w ...

- «.«., ,.Ав« ,L«.. U, uj.-..,

в которую подается первичный окислительный газ. На выходе из сопла в зону горения дополнительно к первичному окислительному газу подают газ, обогащенный кислородом, В этом устройстве также подразумевается использование кислорода, поставляемого в газообразном или жидком состоянии, с большой массой и металлоемкостью системы подачи окислителя. При сжигании топлива в воздухе, обогащенном кислородом (как и в чистом воздухе), продукты сгорания содержат токсичные оксиды азота. Для воспламенения горючей смеси в устройстве-прототипе необходимо использовать специальное устройство зажигания.

Задачи, которые решаются полезной моделью, - уменьшение массы и габаритов системы подачи окислителя горелочного устройства, обеспечение самовоспламенения смеси, снижение содержания оксидов азота в продуктах сгорания. Ожидаемый технический результат от использования полезной модели - снижение стоимости горелочного устройства, улучшение его эргономических и экологических показателей.

Заявляемое горелочное устройство, содержащее горелку, системы подачи горючего и окислителя, отличается тем, что система подачи окислителя выполнена в виде заключенного в емкость жидкого реагента на основе концентрированной перекиси водорода и снабжена реактором, осуществляющим реакцию разложения перекиси водорода, и устройством подачи жидкого реагента.

При этом реактор может быть выполнен, например, в виде ката 1

литического пакета, заполненного веществом, вызывающим ПШкон ак|

те с жидким реагентом рекакцию разложения перекиси водорода, например, составом на основе окислов марганца. Устройство подачи жидкого реагента может быть выполнено, например, в виде плунжерного насоса, или узла пневмонаддува, или узла самонаддува. Систе - -- Й$- л ма подачи окислителя может содержать влагоотделитель, выполненный, например, в виде барботажного аппарата. Заявляемая полезная модель поясняется чертежами (фиг.1, фиг.2 и фиг.З), на которых I. - система подачи горючего и П - система подачи окислителя. На фиг.1 (один из возможных вариантов реализации полезной модели) система подачи горючего J. содержит емкость газового горючего 2, которая посредством трубопровода через запорный узел 3, редукционный клапан 4 и регулирующий вентиль 5 сообщается с топливным каналом Г горелки I. Система подачи окислителя Д содержит емкость жидкого реагента 6, которая посредством трубопровода через запорный регулирующий узел 7 сообщается с реактором 8, выполненным, например, в виде емкости с каталитическим пакетом 9. Реактор 8 через вентиль сообщается трубопроводом с каналом окислителя 0 горелки I. Система подачи окислителя ТГ снабжена средством для создания регулируемого давления в емкости жидкого реагента 6, выполненным, например, в виде плунжерного насоса 10 с приводом (не показан). В варианте, представленном на фиг.1, заявленное горелочное устройство работает следующим образом. Посредством запорного узла 3 сообщают емкость газового горючего 2 с топливным каналом Г горелки I, причем давление газового горючего устанавливают редукционным вентилем 4. Посредством запорно & регулирующего узла 7 сообщают емкость жидкого реагента б с реактором 8, причем необходимое давление и расход жидкого реагента создают узлом подачи, например, плунжером 10. В реакторе 8 протекает реакция разложения перекиси водорода на кислород и водяной пар, например, в каталитическом пакете 9 на катализашре, выполненном, например, на основе окислов марганца. Реакция разложения сопровождается выделением теплоты, нагретые газообразные продукты разложения, содер-з -у

жащие около 46% кислорода (по массе), подаются в канал окислителя 0 горелки I, воспламеняют горючее и в дальнейшем участвуют в процессе горения. Расход горючего регулируется вентилем 5, расход окислителя - запорно-регулирующим узлом 7; соответственно регулируется мощность пламени. В силу того, что окислитель (смесь кислорода и водяного пара) не содержит азота, оксиды азота в пламени образуются только за счет подмешивания воздуха и общее количество оксидов азота в продуктах сгорания снижается по сравнению с горелочным устройством, в котором окислителем является воздух, обогащенный кислородом.

На фиг.2 (второй возможный вариант реализации полезной модели) система подачи горючего Т содержи емкость жидкого горючего II, например, керосина или бензина, сообщающуюся через запорный узел 12 и регулирующий вентиль 13 с топливным каналом Г горелки I. Система подачи окислителя П. содержит узел пневмонаддува, включающий емкость сжатого газа 14 (например, воздуха, азота), которая сообщается через запорный узел 3 и редукционный клапан 4 с емкостью жидкого реагента б, снабженную топливной трубкой 15. Остальные обозначения на фиг.2 соответствуют таковым на фиг.1.

Изображенный на фиг.2 вариант реализации полезной модели работает следующим образом. Посредством запорного узла 12 сообщают емкость жидкого горючего II с топливным каналом Г горелки I. Посредством запорнешо узла 3 сообщают емкость сжатого паза 14 с емкостью жидкого реагента 6, причем давление в емкости б устанавливают редукционным клапаном 4. Посредством запорного узла 7 сообщают емкость 6 через топливную трубку 15 с реактором 8. Газообразные продукты реакции разложения перекиси водорода подают в канал окислителя 0 горелки I. Расход горючего регулируют вентилем 13, расход окислителя - запорно-регулирующим узлом 7. Пары жидкого горючего самовоспламеняются при контакте с высокотемпературным . окислителем. Пневмонаддув по варианту реализации полезной модели, показанному на фиг.2, может осуществляться также парами легкокипящей жидкости, например, хладона, которая добавляется в емкость жидкого реагента б. В последнем случае давление наддува не регулируется. На фиг.8 представлен еще один возможный вариант реализации полезной модели, в котором система подачи газового горючего, совпадает с таковой, изображенной на-фиг.1. Система подачи окислителя ТГ содержит узел самонаддува. Емкость жидкого реагента б сообщается через запорно-регулирующий вентиль 16 с вспомогательным реактором самонаддува 17, который в свою очередь сообщается с емкостью жидкого реагента 6 через трубопровод, снабженный предохранительным клапаном Ib. Емкость жидкого реагента б сообщается также посредством топливной трубки 15 через запорно-регулирующий узел 7 с основным реактором 8, который в свою очередь сообщается с каналом окислителя 0 горелки I через влагоотделитель 19, выполненный, например, в виде барботажного аппарата. Вариант полезной модели, соответствующий фиг.З, работает следующим образом. Горючее подается в топливный канал Г горелки I, как описано выше. Посредством запорно-регулирующего вентиля 16 сообщают вспомогательный реактор 17 с емкостью жидкого реагента б. Газообразные продукты разложения перекиси водорода поступают из вспомогательного реактора 17 в емкость б и создают в ней давление, необходимое для перекачивания жидкого реагента через топливную трубку 15 в основной реактор б, где перекись водорода разлагается на кислород и водяной пар. Газообразные продукты разложения поступают ве влагоотделитель 19, выполненный, например, в виде барботажного аппарата, в котором поглощается водяной пар и окислитель обогащается кислородом. Окислитель подается в канал окислителя О горелки I и участвует в сжигании горючего. В этом случае окислитель, охлажденный во влагоотделителе 19, уже не воспламеняет топливо, и необходимо использовать устройство зажигания. Однако за счет повышения концентрации кислорода в окислителе может быть повышена температура пламени, так как в нем отсутствует водяной пар, имеющий высокую теплоемкость и поглощающий теплоту при нагревании. Если не требуется максимальная температура пламени и соответственно высокая степень обогащения окислителя кислородом, влагоотделитель 19 не включается в состав оборудования системы подчи окислителя. .

Жидкий реагент, применяемый в заявляемом горелочном устройстве, состоит из концентрированной перекиси водорода и включает стабилизирующие присадки, которые предотвращают саморазложение. На катализаторе перекись водорода разлагается. Уравнение реакции:

Н2°2 Н2° + °2 + 98,25 кДж /моль (ж) (ж) (г)

Газообразные продукты реакции разложения имеют температуру 800... 900°С, достаточную для самовоспламенения углеводородного топлива, и содержат около 46% по массе кислорода. В горелках на жидком топливе высокая температура продуктов разложения перекиси водорода может использоваться для испарения горючего перед сжиганием. Окислитель, состоящий из кислорода и водяных паров, не содержит азота, поэтому в продуктах горения оксиды азота образуются только за счет подмешивания к окислителю атмосферного воздуха. При одинаковой мощности пламени общее количество образующихся токсичных оксидов азота снижается по сравнению с горелочным устройством, в котором окислителем является воздух, обогащенный кислородом, что улучшает экологические показатели.

родных заводов, имеет давление 15 Ша, при температуре 20°С его плотность около 190 кг/м3, т.е. в I литре его содержится 190 г в 3,5 раза меньше, чем в литре перекиси водорода. Этим обеспечиваются габаритные преимущества источника окислителя по заявляемой полезней модели.

Жидкий реагент используется в емкости с незначительным избыточным давлением, большая прочность стенок емкости не требуется, поэтому источник окислителя имеет малую массу. Bt то же время высокое давление газообразного кислорода, поставляемого кислородными заводами, вынуждает применять толстостенные и тяжелые баллоны.

Так, масса стандартного баллона емкостью 40 литров превышает 60 кг. Соответственно, очевидны преимущества системы подачи окислителя заявляемого горелочного устройства по массе и эргономическим показателям.

Основной компонент жидкого реагента - концентрированная перекись водорода - поставляется промышленностью без ограничений. С применением стабилизирующих присадок обеспечивается безопасное производство, транспортировка, хранение жидкого реагента. Энергоемкость производства перекиси водорода - такого же порядка, как при получении кислорода на кислородных заводах ректификацией из жидкого воздуха. Сырье для производства перекиси водорода не является дефицитным.

Изготовление горелки, запорно-регулирующей арматуры, реактора по заявляемому горелочному устройству баяируется на имеющемся опыте энергомашиностроения.

й йЙЗвЙ .Кирсанов Олег Николаевич А -ц у л л Лабейш Владимир Георгиевич

fit /S

Костылев Сергей Алексеевич

Claims (6)

1. Горелочное устройство, содержащее системы подачи горючего и окислителя и горелку, отличающееся тем, что система подачи окислителя снабжена реактором для осуществления разложения перекиси водорода и устройством подачи жидкого реагента, и выполнена в виде заключенного в емкости жидкого реагента на основе концентрированной перекиси водорода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реактор для осуществления реакции разложения перекиси водорода выполнен в виде каталитического пакета, заполненного веществом, вызывающим при контакте с жидким реагентом реакцию разложения, например на основе окислов марганца.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде плунжерного насоса.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде узла пневмонаддува, например в виде емкости со сжатым газом или низкокипящей жидкостью, размещаемой в емкости с жидким реагентом.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство подачи жидкого реагента выполнено в виде узла самонаддува, содержащего вспомогательный реактор, сообщенный с емкостью с жидким реагентом.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи окислителя содержит влагоотделитель для поглощения водяных паров из продуктов разложения перекиси водорода, выполненный, например, в виде барботажного аппарата.