RU181834U1 - Устройство для сжигания газа - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газообразного топлива. Устройство для сжигания газа содержит корпус с расположенным внутри узлом распределения газа, выполненным в виде установленных параллельно стабилизаторов пламени, каждый из которых состоит из пустого обтекаемого корпуса, имеющего ряды газораспределительных отверстий, хвостовик и торцевой завихритель, расположенный перпендикулярно продольной оси стабилизатора пламени и выполненный в виде углубления, при этом между стабилизаторами пламени симметрично по оси корпуса размещен узел регулирования скорости подачи окислителя, присоединенный к корпусу крепежными опорами, узел регулирования скорости подачи окислителя выполнен в форме параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого соединены друг с другом подвижно, имеет ширину, соизмеримую с шириной стабилизаторов пламени, выполнен с возможностью изменения высоты посредством регулирующего кулачкового механизма, имеет элемент управления, взаимодействующий с регулирующим кулачковым механизмом. Технический результат заключается в оптимизации условий горения, а также в повышении выхода годного продукта. 6 з.п. ф-лы; 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газообразного топлива при его смешивании с воздухом и может быть использована в отраслях, где необходима работа в широком диапазоне регулирования по расходу топлива с высокой эффективностью его сжигания и малой токсичностью продуктов сгорания.

Известно устройство для сжигания газа, содержащее корпус с узлом распределения газовоздушной смеси, причем узел распределения газовоздушной смеси выполнен в виде как минимум одного стабилизатора пламени, содержит корпус в виде пустого обтекаемого профиля с газораспределительными отверстиями и хвостовиком, при этом хвостовик стабилизатора оснащен как минимум одним завихрителем, а на корпусе стабилизатора расположен как минимум один интенсификатор трехмерного течения, расположенный по газораспределительным отверстиями и ниже уровня потока, где интенсификатор трехмерного течения выполнен в виде слабообтекаемых тел различной конфигурации (патент UA на полезную модель № 66662, 2012).

В известном устройстве при изменении его мощности меняется интенсивность смешивания, а распределение газа по сечению фронта устройства сжигания газа становится неравномерным.

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность сгорания газа из-за неравномерного распределения газа по сечению фронта устройства сжигания газа и, соответственно, неравномерности концентрационного состава газовоздушной смеси на выходе из устройства для сжигания газа, а также из-за того, что при изменении мощности устройства меняется интенсивность смешивания. Процесс получения товарного продукта является дорогим, а выход годного низким.

Наиболее близким по технической сути является устройство для сжигания газа, содержащее корпус с расположенным в нем узлом распределения газа, выполненным в виде параллельно установленных стабилизаторов пламени, каждый из которых состоит из пустого обтекаемого корпуса со стабилизатором пламени, рядами газораспределительных отверстий и хвостовиком, а также завихрителя, выполненного в виде углубления, расположенного перпендикулярно продольной оси стабилизатора пламени (патент RU №103599, 2011).

Известное устройство не обеспечивает необходимую длину зоны высокого градиента температур и равномерность распределения газа по сечению фронта устройства для сжигания газа. Это не позволяет оптимизировать условия горения. Поэтому недостатком данного устройства является недостаточная эффективность сгорания газа из-за неравномерного распределения газа по сечению фронта устройства сжигания газа и, соответственно, неравномерности концентрационного состава газовоздушной смеси на выходе из устройства для сжигания газа, а также из-за того, что при изменении мощности устройства меняется интенсивность смешивания. Процесс получения товарного продукта является дорогим, а выход годного – низким. Особенно это характерно при использовании известного устройства в мартеновских печах, барабанных печах обжига.

Техническая проблема - необходимо усовершенствовать устройство для сжигания газа таким образом, чтобы при изменении мощности устройства обеспечивать сохранение интенсивности смешивания и равномерности распределения газа по сечению фронта устройства для сжигания газа.

Технический результат - оптимизация условий горения за счет улучшения параметров факела путем достижения максимальной температуры при заданной длине факела при одновременном удешевлении процесса получения товарного продукта, а также повышение выхода годного.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство для сжигания газа, содержащее корпус с расположенным внутри узлом распределения газа, выполненным в виде установленных параллельно стабилизаторов пламени, каждый из которых состоит из пустого обтекаемого корпуса, имеющего ряды газораспределительных отверстий, хвостовик и торцевой завихритель, расположенный перпендикулярно продольной оси стабилизатора пламени и выполненный в виде углубления, при этом между стабилизаторами пламени симметрично по оси корпуса размещен узел регулирования скорости подачи окислителя, присоединенный к корпусу крепежными опорами, узел регулирования скорости подачи окислителя выполнен в форме параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого соединены друг с другом подвижно, имеет ширину, соизмеримую с шириной стабилизаторов пламени, выполнен с возможностью изменения высоты посредством регулирующего кулачкового механизма, снабжен элементом управления, взаимодействующим с регулирующим кулачковым механизмом.

Узел регулирования скорости подачи окислителя имеет форму параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого соединены друг с другом подвижно, предпочтительно шарнирным блоком.

Ширина узла регулирования скорости подачи окислителя предпочтительно равна ширине корпусов стабилизаторов пламени.

Узел регулирования скорости подачи окислителя снабжен элементом управления, в качестве которого предпочтительно используют рукоятку управления.

По сторонам узла регулирования скорости подачи окислителя закреплен регулирующий кулачковый механизм.

Регулирующий кулачковый механизм взаимодействует с рукояткой управления. Взаимодействие осуществляется, например, посредством штанги.

Заявляемое устройство отличается от известного следующими признаками:

- имеется дополнительный узел регулирования скорости подачи окислителя;

- узел регулирования скорости подачи окислителя размещен симметрично по оси корпуса между стабилизаторами пламени и присоединен к корпусу крепежными опорами;

- узел регулирования скорости подачи окислителя выполнен в форме параллелепипеда, стороны которого соединены друг с другом подвижно, и имеет ширину, соизмеримую с шириной стабилизаторов пламени;

- узел регулирования скорости подачи окислителя выполнен с возможностью изменения высоты посредством регулирующего кулачкового механизма.

- узел регулирования скорости подачи окислителя имеет элемент управления, а регулирующий кулачковый механизм взаимодействует с ним.

Имеющиеся отличия носят существенный характер и в совокупности с остальными признаками обеспечивают причинно-следственную связь между заявленной совокупностью существенных признаков устройства и достигаемым техническим результатом - при изменении мощности устройства сохраняется интенсивность смешивания и равномерность распределения газа по сечению фронта устройства для сжигания газа, что позволяет оптимизировать условия горения, то есть улучшить параметры факела – достичь максимальной температуры при заданной длине факела, удешевить процесс получения товарного продукта, а также повысить выход годного.

Заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает регулирование объема пространства, в котором находится окислитель. Поэтому окислитель поступает с постоянной скоростью при различных его расходах. Соответственно, за счет выполнения узла регулирования скорости подачи окислителя в форме параллелепипеда, установленного с возможностью изменения его высоты регулирующим кулачковым механизмом, меняется сечение прохода между пилонами в зависимости от объема подачи окислителя, при этом скорость подачи окислителя остается заданной и стабильной, что, в свою очередь, обеспечивает создание оптимальных условий динамики смешивания окислителя с газом при разных нагрузках, необходимых для горения.

Заявляемая конструкция устройства для сжигания газа позволяет улучшить аэродинамическую структуру потока газовоздушной смеси и взаимодействие зон обратных токов по каждому потоку газовоздушной смеси. Эти индивидуальные зоны обратных токов объединяются в единую зону обратных токов по системе потоков, что способствует стабилизации пламени за счет обеспечения равномерного фронта подачи газа в потоке воздуха.

При изменении мощности устройства сохраняется интенсивность смешивания и равномерность распределения газа по сечению фронта устройства для сжигания газа, что позволяет оптимизировать условия горения, то есть улучшить параметры факела – достичь максимальной температуры при заданной длине факела, удешевить процесс получения товарного продукта, а также повысить выход годного.

Выполнение узла регулирования скорости подачи окислителя с подвижным соединением передней и задней сторон, а также то, что на сторонах закреплен регулирующий кулачковый механизм, соединенный штангой с рукояткой управления узлом регулирования скорости подачи окислителя, в совокупности с известными признаками также обеспечивают при изменении мощности устройства сохранение интенсивности смешивания и равномерность распределения газа по сечению фронта устройства для сжигания газа, что позволяет оптимизировать условия горения, то есть улучшить параметры факела – достичь максимальной температуры при заданной длине факела, удешевить процесс получения товарного продукта, а также повысить выход годного.

Кроме того, заявляемое устройство позволяет существенно увеличить продолжительность горения за счет создания дополнительной зоны рециркуляции высокотемпературных дымовых газов. Регулировка длительности горения в зависимости от величины расхода газа осуществляется изменением высоты узла регулирования скорости подачи окислителя благодаря тому, что его стороны соединены подвижно, при этом его передняя и задняя стороны состоят из двух частей, соединенных, например, шарнирным блоком, и при изменении высоты с использованием заявленного тягового механизма эти стороны складываются под равными острыми углами, что обеспечивает необходимую турбулентность газовоздушного потока.

Заявленное устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема устройства для сжигания газа.

Устройство для сжигания газа состоит из внешнего корпуса 1 и узла 2 распределения газа, содержащего два жестко установленных и параллельных друг к другу стабилизатора 3 пламени, расположенных на расстоянии t/2 от стенки корпуса 1 и на расстоянии t друг от друга. Стабилизатор 3 пламени состоит из корпуса 4, который выполнен в виде полого обтекаемого профиля, который имеет верхний ряд 5 и нижний ряд 6 газораспределительных отверстий 7 расположенных на расстоянии L друг от друга и на расстоянии X от конца хвостовика 8. Конец хвостовика 8 оснащен торцевым завихрителем 9 в виде углубленной плоской стенки, расположенной перпендикулярно продольной оси стабилизатора 3 пламени, с длиной 1 и высотой углубления h.

Устройство содержит узел 10 регулирования скорости подачи окислителя. Рукоятка 11 управления узлом 10 регулирования скорости подачи окислителя соединена с ним штангой 12. Узел 10 регулирования скорости подачи окислителя установлен симметрично по оси между стабилизаторами 3 пламя и присоединен к корпусу 1 не менее чем двумя крепежными опорами 13. Узел 10 регулирования скорости подачи окислителя выполнен в виде параллелепипеда. Регулировка высоты узла 10 регулирования скорости окислителя обеспечивает кулачковый механизм 14. Узел 10 регулирования скорости окислителя, который выполнен в виде параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого состоят из двух частей, соединенных шарнирным блоком 16.

Устройство для сжигания газа работает следующим образом.

Газ, подаваемый в узел 2 для распределения газа, подают в корпус 4 стабилизатора 3 пламени и через верхний ряд 5 и нижний ряд 6 газораспределительных отверстий направляют в поток набегающего воздуха, которое подают в корпус 1 устройства для сжигания газа. Полученная газовоздушная смесь воспламеняется и стабилизируется за счет взаимодействия с высокотемпературными продуктами сгорания, поступающими из зоны рециркуляции, образованные за углубленной плоской стенкой завихрителем 9 хвостовика 8. При этом размещение газораспределительных отверстий 7 с абсолютным шагом L обеспечивает поддержку в зоне обратных токов смеси в устойчивых пределах воспаления, максимально возможную полноту сгорания газа и устойчивое безотрывное горение.

Узел 10 регулирования скорости подачи окислителя, который установлен на крепежных опорах 13 и выполнен в форме параллелепипеда, с помощью рукоятки 11 управления узлом 10 регулирования скорости подачи окислителя и соединенной с ней штанги 12 регулирует высоту параллелепипеда. Под действием регулирующего кулачкового механизма 14, закрепленного на сторонах параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого соединены шарнирным блоком 16, эти стороны складываются пополам и образуют тождественные острые углы. Изменение высоты параллелепипеда меняет объем, который занимает окислитель, и, соответственно, изменяется скорость подачи окислителя что, в свою очередь, обеспечивает создание оптимальной площади сечения для прохода воздуха, необходимого для горения, обеспечивает равномерное перераспределение потока газа.

Такое выполнение устройства позволяет улучшить аэродинамическую структуру потока газовоздушной смеси и взаимодействие зон обратных токов по каждому потоку газовоздушной смеси. Эти индивидуальные зоны обратных токов объединяются в единую зону обратных токов по системе потоков, что способствует стабилизации пламени за счет обеспечения равномерного фронта подачи газа в потоке воздуха.

При изменении мощности устройства сохраняется интенсивность смешивания и равномерность распределения газа по сечению фронта устройства сжигания газа, что позволяет оптимизировать условия горения, то есть улучшить параметры факела – достичь максимальной температуры при заданной длине факела, удешевить процесс получения товарного продукта, а также повысить выход годного.

Использование заявленного устройства позволяет повысить полноту и эффективность сгорания топлива, устойчивость зажигания и стабилизацию фронта горения, необходимую длину факела пламени в камере сгорания, отсутствие перегревов элементов устройства, минимальное сопротивление по воздушному и газовому трактах, простоту изготовления и техническое обслуживание, модульность, что позволяет конструировать устройство необходимой мощности.

Заявленное устройство позволяет улучшить технико-экономические и экологические показатели, повысить надежность топливоиспользующего оборудования и может быть использовано для сжигания топлива с калорийностью от 2000 ккал/м³ до 12000 ккал/м³, таких как природный газ, метан, коксовый газ, доменный газ и их смесей.

Заявленное устройство может быть изготовлено с использованием известных технологий из известных материалов и может быть использовано для сжигания газообразного топлива.

Claims (7)

1. Устройство для сжигания газа, содержащее корпус с расположенным внутри узлом распределения газа, выполненным в виде установленных параллельно стабилизаторов пламени, каждый из которых состоит из пустого обтекаемого корпуса, имеющего ряды газораспределительных отверстий, хвостовик и торцевой завихритель, расположенный перпендикулярно продольной оси стабилизатора пламени и выполненный в виде углубления, отличающееся тем, что между стабилизаторами пламени симметрично по оси корпуса размещен узел регулирования скорости подачи окислителя, присоединенный к корпусу крепежными опорами, узел регулирования скорости подачи окислителя выполнен в форме параллелепипеда, передняя и задняя стороны которого соединены друг с другом подвижно, имеет ширину, соизмеримую с шириной стабилизаторов пламени, выполнен с возможностью изменения высоты посредством регулирующего кулачкового механизма, имеет элемент управления, взаимодействующий с регулирующим кулачковым механизмом.

2. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что передняя и задняя стороны параллелепипеда состоят из двух частей.

3. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что подвижное соединение сторон параллелепипеда обеспечивается шарнирным блоком.

4. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что регулирующий кулачковый механизм закреплен на сторонах параллелепипеда.

5. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что элемент управления узла регулирования скорости подачи окислителя представлен рукояткой управления.

6. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что взаимодействие элемента управления с регулирующим кулачковым механизмом обеспечивается посредством штанги.

7. Устройство для сжигания газа по п.1, отличающееся тем, что ширина узла регулирования скорости подачи окислителя равна ширине корпусов стабилизаторов пламени.

Images