RU1776917C - Излучающа горелка - Google Patents

Abstract

Использование: в газовой, нефтехимической , химической, нефтеперерабатывающей отрасл х промышленности дл  комплектации трубчатых печей с излучающими стенами топки, а также в других отрасл х промышленности в установках с косвенно-направленным радиационным режимом теплообмена. Сущность изобретени : центральна  газоподвод ща  труба 5 . горелки снабжена обечайкой 8, установленной вокруг центральной трубы 5 с зазором, подключенным к входному сечению амбразуры , центральна  труба 5 установлена с возможностью осевого перемещени , отражатель (смесительна  камера 1) состоит из двух профилированных дисков 2 и 6, один из которых диск 2 снабжен стержнем 3, взаимодействующим с центральной трубой 5 дл  изменени  проходного сечени  ее газораз- дающих отверстий 4, а другой диск 6 выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке 8, раздающие отверсти  4 выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составл ющий 0,5-1.0 от рассто ни  между дисками на боковой поверхности отражател , рассто ние от последнего до выходного среза амбразуры выполнено равным 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков 2 и 6. 2 ил. (Л С XI х| О ю 7

Description

Изобрегениеотг иС1М млотехнике, в частности к газовым горо .и ним устройствам , и может быть использовано в газовой, нефтехимической, химической, нефтеперерабатывающей отрасл х промышленности дл  комплектации трубчатых печей с излучающими стенами топки, а также в других отрасл х промышленности - в огнетехниче- ских установках с косвенно-направленным радиационным режимом теплообмена.

Известна радиационна  горелка, предназначенна  дл  сжигани  газа. Основным отличием тэкгй горелки  вл етс  наличие

ДИСКОВОГО GSpcTCSH I.7 i1 i.t ЧгШЙ J330B03душной смеси, разкешо - могтотив выходного среза смесите ,ной камеры и имеющего осевое соецмм чпе с инжектором .

Радиационна  горелка имеет те же недостатки , что и предыдуща  конструкци . Ее удельна  металлоемкость составл ет 0,2-0,25 кг/кВт.

Известна также горелка, содержаща  горелочный камень с амбразурой, сообщенной с источником воздуха, отдельную газо- подвод щую трубу с дисковому отражателю, установленному за выходным срезом амбоазури ( дисковой отражатель имеет на о м, кольцевой поверхности отдельныр -мзльные камеры конической диффузор , формы, под- ключенные радиальни соосными отверсти ми посто нного диаметра к центральной гэзоподвод щей трубе, Диаметр газораздающих отверстий равен меньшему из диаметров конусных смесителей. Кроме того, дисковый отражатель имеет на внутренней (обращенной к воздушному каналу амбразуры) поверхности отверсти , соедин ющие диффузор ые смесительные камеры с воздушны л канал ог

на внешней

(обращенной р ю о ;торп . говерхности отражател  выпотноны с... л--1 , еоедмн - ющиедиффузорные смеси мне камеры с топочным пространен ВРГ-. Недостатком прототипа  вл етс  высока удельна  металлоемкость отражател , ак как внутреннее пространство дискового отражател  практически полностью выполнено мз металла , за исключением полостей внутренних отдельных смесителей внутри отражател , представл ющих дискретные конусные отверсти , расположенные в радиальном направлении. Так как топливный газ подзодитг.. к ,-цо по неэкранированной от rpr.li , js -1Я горелоч- ного камн  и оЬоо.г- v , i лп  топки и нетеплоизолированной t ,льнои газо- подвод щей трубе значит31 о меньшего, чем отражатель, диаметра, го дл  обеспечени  ее достаточной механической прочности в услови х высокотемпературного нагрева необходимо центральную трубу выполн ть из толстостенных заготовок, что

также повышает металлоемкость конструкции . Кроме того, наличие аксиальных отверстий посто нного диаметра (не превышающего среднего диаметра конических диффузоров смесителей) дл  подвода

рециркулирующих дымовых газов и первичного воздуха в смесители, существенно ог- раничивает верхний диапазон регулировани  теплопроизводител ьности отражател  вследствие ограниченной пропускной способности указанных отверстий. Этому же способствует и отсутствие конфу- зорных участков в смесител х и равенство диаметров газовыпускных отверстий и горловин инжекторов. Все перечисленные факторы , повышающие металлоемкость отражател  и ограничивающие его тепло- производительность, привод т к тому, что отражатель имеет достаточно высокую удельную металлоемкость. Так как аксиальные отверсти  в отражателе дл  подвода первичного воздуха к смесител м направлены в зону обслуживани  горелки (наружу из топки) и не имеют звуковых экранов, то благодар  этому повышаетс  уровень шума в

зоне обслуживани  горелки. Кроме того, при небольшом расходе кь .ливного газа через отражатель возможен проскок пламени в конические диффузоры смесителей (форма которых способствует стабилизации пламени внутри них) и перегрев отражател . Непосредственноесоединение газовыпускных отверстий с диффузорами создает идеальные услови  дл  передачи теплоты теплопроводностью через металл и

перегрева газа, наход щегос  в центральной трубе, что приведет к пиролизу газа и забиванию пироуглеродом (смолами) газовыпускных отверстий. Этому же (на любых нагрузках) способствует и отсутствие на

центральной газоподвод щей трубе экрана или теплоизол ции от теплового излучени  горелочного камн  и топки. Указанный недостаток снижает срок службы отражател .

Цель изобретени  - уменьшение удельной металлоемкости и уровн  шума излучающей горелки.

Дл  осуществлени  указанной цели в предложенном техническом решении центральна  газоподвод ща  труба горелки снабжена обечайкой, установленной вокруг центральной трубы с зазором, подключенным к входному сечению амбразуры, центральна  труба установлена с возможностью осевого перемещени , отражатель (смесительна  камера) состоит из двух профилированных дисков, один из которых снабжен стержнем, взаимодействующим с центральной трубой дл  изменени  проходного сечени  ее газораздающих отверстий, а другой диск выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке, газораздающие отверсти  выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составл ющий 0,5-1,0 от рассто ни  между дисками на боковой поверхности отражател , а рассто ние от последнего до выходного среза амбразуры выполнено равным 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков.

На фиг.1 изображена предлагаема  горелка , общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Излучающа  горелка состоит из смесительной камеры первичной газовоздушной смеси 1, образованной внешним профилированным диском 2 (с закрепленным на нем стержнем 3, перекрывающим частично газовыпускные отверсти  4 в центральной трубе 5) и внутренним профилированным диском 6. Смесительна  камера 1 расположена внутри топки огнетехнической установки за выходным срезом амбразуры в горелочном камне 7. Смесительна  камера 1 установлена на обечайке 8, коаксиальной центральной трубе 5. Канал 9, образованный стенками амбразуры и обечайкой 8, предназначен дл  подачи вторичного воздуха к отражателю 1. Втулка 10 с крестовиной обеспечивает соосность центральной трубы 5 и обечайки 8. Труба 5 и втулка 10 имеют резьбовое соединение. Регулирование выходного сечени  газовыпускных отверстий 4 осуществл етс  путем вращени  центральной трубы вращени  центральной трубы 5 во втулке 10, при этом ,стержнем 3 плавно перекрываетс  проходное сечение отверстий 4. Расход первичного и вторичного воздуха на горелку регулируетс  воздушным регул тором 11. Топливный газ на горелку подаетс  по патрубку 12, один из концов которого закреплен внутри центральной трубы 5. Герметичность их соединени  обеспечиваетс  сальниковым уплотнением, зат гиваемым нажимной гайкой 13. Надежна  фиксаци  горелки в выбранном положении (на заданном рассто нии смесительной камеры 1 отгоре- лочного камн  7) в амбразуре 9 обеспечиваетс  с помощью приварных к обечайке 8 опор 15, одна из которых имеет специальную гайку-фиксатор 14. Вставки 16 соедин ют внешний 2 и внутренний 6 профилированные диски друг с другом и обеспечивают посто нную величину зазора между ними по всему периметру выходной

щели дл  первичной газовоздушной смеси. Теплоизол ци  17 внешнего диска 2 предназначена дл  предотвращени  перегрева последнего в случае выполнени  диска из 5 стали невысокой жаростойкости и использовани  излучающей горелки в высокотемпературных агрегатах с высоким уровнем обратного теплового излучени .

При работе горелки топливный газ по0 ступает по патрубку 12, проходит центральную трубу 5 и выходит в неперекрытое стержнем 3 выходное сечение газовыпускных отверстий 4, Газовые струи истекают в зазор между внешним 2 и внутренним б

5 профилированными дисками отражател  1, в котором происходит смешение газа с первичным воздухом. Первична  газовоздушна  смесь выходит из кольцевого зазора между дисками 2 и 6 и подсасывает вторич0 ный воздух, поступающий к смесителю по каналу 9. Внутренний диск 6 наружной своей стороной формирует спутный кольцевой струе первичной газовоздушной смеси поток вторичного воздуха. Причем, эжекти5 рование вторичного воздуха осуществл етс  по всему наружному периметру отражател  1. Кольцева  стру  первичной газовоздушной смеси подсасывает также по всему периметру дискового отражател  из

0 топочного пространства дымовые газы, при этом за счет их рециркул ции повышаетс  лучистый КПД горелки и диапазон ее регулировани . Образованна  за счет смешени  потоков стехиометрическа  (или близка  к

5 ней) газовоздушна  смесь выгорает на горелочном камне 7, нагрева  его до высокой температуры. Тепловое излучение горелоч- ного камн  7 переизлучаетс  на наход щиес  в топке нагреваемые (радиантные

0 трубы, металлопрокат и т.п.). Регулирование теплопроизводительности горелки при необходимости может осуществл тьс  путем вращени  центральной трубы 5. При этслу она перемещаетс  в осевом направлении

5 относительно стержн  3, который перекрывает выходное сечение газовыпускных отверстий 4 и при этом измен етс  расход топливного газа на горелку(при посто нном давлении газа). Регулирование суммарного

0 расхода воздуха на горелку осуществл етс  . регул тором 11 при его осевом перемещении по центральной трубе 5. Найденные экспериментальным путем профили дисков смесител  1, при котором смеситель имеет

5 в направлении движени  потока все элементы , аналогичные по функци м традиционным инжекционным смесител м (конфузор, горловину, диффузор, выходное сопло), а также тангенциальное расположе- ние газовыпускных отверстий в центральнйй трубе интенсифицируеют смешение газа и первичного воздуха и повышают тепло- производительность горелки. Этому же способствует организаци  подсоса рецир- кулирующих дымовых газов и вторичного воздуха к корню кольцевой струи через значительно большую, чем у прототипа, поверхность контакта по периметру боковой поверхности отражател . Причем указанные соотношени  размеров (определенные экспериментально): диаметр газовыпускных отверстий, составл ющий 0,5-1,0 от рассто ни  между дисками на боковой по- йерхности отражател ; рассто ние от отражател  до выходного среза амбразуры равное 0,1-0,3 от диаметра профилированных дисков обеспечивают безотказную и долговременную работу смесител  внутри топочного пространства.

Металлоемкость предложенной конструкции по сравнению с прототипом снижена 3d счет выполнени  кольцевого воздушного зазора между центральной трубой 5 и обечайкой 8. а также между дисками Смесител  1 и газовыпускными отверсти ми 4 в центральной трубе 5. При этом механическа  прочность креплени  смесител  1 возрастает, так как диаметр обечайки на которой он крепитс  значительно больше диаметра центральной трубы. Сочетание снижени  металлоемкости с повышением теплопроиэводительности привело к значительному снижению, по сравнению с прототипом , удельной (на единицу теплопроизводительности) металлоемкости предложенной горелки, котора  составл ет 0,03-0,08 кг/кВт. Обечайка 8 выполн ет также функции звукового экрана, позвол ющего резко снизить уровень шума (от истекающих газовых струй) в зоне обслуживани  горелки. Тем самым достигаетс  по- ставленна  цель - снижение удельной металлоемкости горелки и уровн  шума в зоне обслуживани . К тому же обечайка 8 экранирует от теплового излучени  центральную газовую трубу 5, а воздух в зазоре

между ними выполн ет роль теплоизол ции , что предотвращает перегрев топливного газа и забивку смолами или пироуглеродом газовыпускных отверстий 4

и повышает надежность работы горелки.

Таким образом, предложенна  излучающа  горелка обладает малой удельной металлоемкостью , что снижает стоимость ее изготовлени , незначительным уровнем шума в зоне обслуживани , достаточной надежностью в работе и простотой монтажа, обслуживани  и регулировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Излучающа  горелка, содержаща  горе- лочный камень с амбразурой, сообщенной с источником воздуха, центральную газопод- вод щую трубу и дисковый отражатель, установленный за срезом амбразуры и

   снабженный инжекционной смесительной камерой, сообщенной с амбразурой и с центральной трубой посредством раздающих отверстий, размещенных напротив выходного среза смесительной камеры, расположенного на боковой поверхности отражател , отличающа с  тем, что, с целью снижени  уровн  шума и уменьшени  металлоемкости, она дополнительно снабжена обечайкой, установленной вокруг

   центральной трубы с возможностью осевого перемещени , отражатель выполнен в виде установленных с образованием указанной смесительной камеры двух профилированных дисков, один из которых снабжен стержнем , взаимодействующим с центральной трубой дл  изменени  проходного сечени  ее раздающих отверстий, а другой выполнен с центральным отверстием и установлен на обечайке, раздающие отверсти 

   трубы выполнены тангенциальными и имеют диаметр, составл ющий 0,5-1,0 от рассто ни  между дисками на боковой поверхности отражател , а рассто ние от последнего до выходного среза амбразуры

   выполнено равным 0.1-0,3 диаметра профилированных дисков,