RU157977U1 - Блочная акустическая горелка - Google Patents

Abstract

Блочная акустическая горелка, содержащая корпус, соединённый с вентилятором, соосно размещённый в корпусе газораздающий узел, сообщённый с газовым трактом, отличающаяся тем, что выходная часть корпуса выполнена в виде цилиндрического стакана, имеющего три тангенциальных отверстия, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по его окружности, причем газораздающий узел снабжен акустическим излучателем.

Description

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим раздельное и совместное сжигание газообразного и жидкого топлива в плавильных и нагревательных печах с одновременным воздействием акустического поля, генерируемого горелкой, на процессы теплопередачи в их рабочем пространстве.

Известна газомазутная горелка, содержащая корпус установленными по оси мазутной и газовой сопел смесительной камерой с кольцевой щелью для дополнительной подачи воздуха [Арсеев А.В. Сжигание природного газа, М., Металлургиздат, 1963, с. 270, рис. 10-20]. Недостатком этой горелки являются низкая интенсификация процесса сжигания топлив за счет его продолжительного смешивания с воздухом и отсутствие какого-либо влияния на теплопередачу от дымовых газов к нагреваемому изделию.

Данный тип горелок требует установки на промышленной печи отдельно стоящего дутьевого вентилятора и сложной системы воздухораспределения по горелкам, а также системы ручного регулирования соотношения „Топливо-воздух".

Другим примером известной газомазутной горелки является устройство, содержащее корпус с каналами для подачи природного газа или сжатого воздуха, подключенными к вихревому акустическому излучателю, который генерирует акустическое поле, несколько интенсифицирующее смешение топлива с воздуха и воздействующее через факел горения на увеличение коэффициента теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к нагреваемому металлу.[А.С. №443228: кл F23d 17/60, опуб. 15.09.74 г. Бюлл. №34].

Недостатком указанной горелки является отсутствие системы регулирования „Топлива-воздух", из-за наличия отдельно стоящего дутьевого вентилятора, что делает крайне сложным регулирование этого соотношения.

Другим примером отечественной комбинированной горелки является газовая блочная горелка завода “Старорусприбор”. В блочной газовой горелке, содержащей корпус, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом регулятор расхода воздуха и узел расходов газа и воздуха. Преимущества такой горелки обеспечивает стабильную работу нагревательного устройства в любой точке рабочего диапазона, экономию газа до 10%, наилучший режим горения с минимальным количеством вредных выбросов в атмосферу. [Горелка газовая блочная с менеджером горения [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.1100/1133/5.pdf (дата обращ. 08.10.14)].

Главным недостатком такого типа горелок является отсутствие влияния ее работы на увеличение теплопередачи в рабочем пространстве печи.

Известна блочная газомазутная горелка фирмы “Weishaupt” RGMS 7-11, 30-70 [Цены - Газовые и комбинированные горелки Weishaupt [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://tvn-systems.ru/wpcontent/uploads/prices/weishaupt/Цены%20%20%Газовые%20и%20комбинированные%20%горелки%20Weishaupt%2030011700%20кВт%20G,%20GL20RGL,%20RGMS%2030-70%20исполнение%20NR.pdf (дата обращ. 08.10.14)], содержащая в одной конструкции непосредственно само горелочное устройство и вентилятор, подающий в него дутьевой воздух для горения топлива. Такое совмещение в одном изделии и самой горелки и вентилятора делает возможным применить встроенную систему регулирования соотношения "топливо-воздух", а также другие системы, например, газовой безопасности и регулирования температуры в рабочем пространстве печей.

К недостатку данного типа блочных горелок относится полное отсутствие воздействия вихревого акустического излучателя, который генерирует акустическое, влияющее на интенсификацию смесеобразования с дутьевым воздухом и увеличение теплопередачи от дымовых газов к нагреваемым изделиям.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой горелке [Патент №2103603, кл F23d 17/00, опуб. 27.01.1998 г], является блочная газовая горелка, содержащая корпус, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом, регулятор расхода воздуха и узел пропорционирования расходов газа и воздуха.

Недостатком данной горелки является, недостаточная турбулентность воздушного потока и, как следствие, слабая степень смесеобразования. Кроме того, данная горелка не оснащена акустическим газовым излучателем, акустическое поле которого увеличивает теплопередачу в рабочей камере печи.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является сокращение времени нагрева металла, достигаемое увеличением эффективности смесеобразования воздушного потока с топливом и повышением теплопередачи в рабочей камере печи.

Технический результат достигается тем, что в блочной акустической горелке, содержащей корпус, соединенный с вентилятором и соосно размещенный в нем газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом, причем выходная часть корпуса выполнена в виде цилиндрического стакана, имеющего три тангенциальных отверстия, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по его окружности, причем газораздающий узел снабжен акустическим излучателем.

Таким образом, воздушный поток, подаваемый в корпус горелки, проходя через три тангенциальных отверстия в выходной его части, разгоняется до скорости 70 м/с и турбулизируется, что в значительной мере способствует увеличению суммарной эффективности диффузионного смесеобразования воздуха с топливом, истекающим из сопла акустического газового излучателя, интенсификацируя процесса горения, сокращая длины факела и повышая его температуры, что в совокупности приводит к сокращению времени нагрева металла.

Соосно размещенный в корпусе газораздающий узел снабжен акустическим излучателем, который создает акустическое поле, повышающее теплопередачу в рабочей камере печи конвекцией от дымовых газов к нагреваемому металлу, что сокращает время его нагрева.

При этом совмещение в одном корпусе, выходная часть которого выполнена в виде цилиндрического стакана с отверстиями, являющегося турбулизатором, интенсифицирующим смесеобразование, акустического излучателя, повышающего теплопередачу в рабочем пространстве печи, и дутьевого вентилятора, автоматически поддерживающего оптимальным соотношение "топливо-воздух" при разных расходах топлива, образует новую конструкцию горелки.

На чертеже представлена блочная акустическая горелка. Она состоит из следующих основных узлов: корпуса 1, выходная часть которого выполнена в виде цилиндрического стакана 2, являющегося турбулизатором потока воздуха, акустического излучателя 3, вентилятора 4 и блока автоматики 5. Выходная часть 6 корпуса 1 выполнена в виде цилиндрического стакана 2, имеющего три тангенциальных отверстия 7, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по его окружности для обеспечения скорости истечения воздушных струй не менее 70 м/с. По оси корпуса 1 расположен газораздающий узел 8, снабженный акустическим излучателем 3. Генерируемое им акустическое поле, передаваясь через факел горения в рабочую камеру печи, значительно увеличивает теплопередачу от дымовых газов к нагреваемому металлу. Над воздушным патрубком 9 корпуса 1 установлен вентилятор 4, а на внешней стороне корпуса 1 - блок автоматики 5 системы регулирования соотношения "топливо-воздух", получающий сигнал от датчика 10 давления газа, однозначно зависящего от расхода топлива, и позволяющий изменять в зависимости от его расхода количество воздуха, подаваемого вентилятором 4 для нормального горения g пределах заданного соотношения коэффициента расхода воздуха. Корпус 1 вставлен в насадок 11, образующий сопло 12 горелки и крепящийся к горелочной плите (на рисунке не показана). Вентилятор 4 совместно с блоком автоматики 5 (типа MB ZRDLE, используемым в горелках ГБГ ООО «Брестсельмаш») регулирует расход подаваемого для горения воздуха в зависимости от расхода сжигаемого топлива.

Устройство работает следующим образом. В корпус 1 горелки, от соосно расположенного с входным патрубком 9 вентилятора 4, имеющего возможность изменять число оборотов, подается воздух, который, попадая в его выходную часть 6, представляющую собой цилиндрический стакан 2 с расположенными в нем по окружности тремя тангенциальными отверстиями 7, приобретает скорость течения в них 70 м/с, турбулизируется и, в результате вращательного движения, подается к соплу 12 горелки, где смешивается с газовым потоком, истекающим из акустического излучателя 3. Диаметр d тангенциальных отверстий 7 рассчитывается, исходя из расхода воздуха, зависящего от номинального расхода газа, т.е. от типоразмера горелки по формуле:

, м,

где: V - расход воздуха, м/с.

Исходя из расчета горения имеем, что для сжигания в горелке 1 м³ природного газа требуется V м³/с воздуха. Тогда площадь сечения (f) одного тангенциального отверстия будет равна м²;

, м²,

где

- скорость истечения воздуха в одном отверстии, м³/с; в нашем случае она равна 70 м/с.

В то же время, площадь сечения равна:

, где d - диаметр отверстия в м.

Отсюда:

, м.

Природный газ от системы подводящего газопровода, с расположенным в нем датчиком 10 давления газа, однозначно зависящего от его расхода, подается в газораздающий узел 8 горелки и далее в вихревой акустический излучатель 3, где, приобретая высокоскоростное вращательное движение, генерирует акустическое поле и попадает также к месту смешения его с воздушным потоком, т.е. к соплу горелки 12, образуя факел горения.

Турбулизирующее воздействие на воздушный поток выходной части 6 корпуса горелки, накладываясь на положительное влияние акустическго поля, генерируемого природным газом в акустическом излучателе 3, увеличивает суммарную эффективность смешивания топлива с воздухом, что в итоге приводит к интенсификации процесса горения, сокращению длины факела и повышению его температуры.

Кроме того, акустическое поле, излучаемое горелкой, передаваясь через факел горения в рабочую камеру печи, оказывает значительное влияние на увеличение теплопередачи конвекцией от дымовых газов, образующихся в результате горения топлива, к нагреваемому металлу.

Для поддержания постоянным соотношения “топливо-воздух” независимым от расхода топлива, в горелку встроен блок автоматики 5, связанный с вентилятором 4, который изменяет его обороты, получая сигнал от датчика 10 давления газа, однозначно зависящего от его расхода и расположенного на входе в газораздающий узел 8.

Пример: расход воздуха для типоразмера горелки с расходом природного газа 200 м³/ч, составляет 2000 м³/ч или 0,538 м³/с. Тогда диаметр тангенциального отверстия, согласно выше приведенной формуле, будет равен:

мм.

Таким образом, выполнение в предлагаемой конструкции блочной акустической горелки выходной части корпуса в виде стакана, в стенке которого расположены три тангенциальные отверстия по его окружности, значительно повышает степень смешивания топлива с воздухом, установка над воздушным патрубком вентилятора, связанного с блоком автоматики для регулирования расхода воздуха в зависимости от расхода топлива, дающего возможность получать максимальную температуру факела, а также применение газораздающего узла и акустического излучателя, который генерирует акустическое поле и повышает теплопередачу в печи к нагреваемому металлу. Кроме того, улучшается смесеобразование и сокращается время нагрева металла, а также снижаются капитальные затраты на создание сложной системы воздухораспределения.

Claims (1)

1. Блочная акустическая горелка, содержащая корпус, соединённый с вентилятором, соосно размещённый в корпусе газораздающий узел, сообщённый с газовым трактом, отличающаяся тем, что выходная часть корпуса выполнена в виде цилиндрического стакана, имеющего три тангенциальных отверстия, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по его окружности, причем газораздающий узел снабжен акустическим излучателем.

   

Images