UA136625U - Комбінований двонішевий газовий пальник - Google Patents

Abstract

Комбінований двонішевий газовий пальник для роздільного або сумісного одночасного спалювання низькореакційного і високореакційного палив містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома пальниковими модулями, виконаними у вигляді порожнистих колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітряним потоком, і які складаються з двох розділених внутрішньою перегородкою окремих порожнистих частин, розташованих вздовж повітряного потоку, кожна з частин має свій окремий патрубок для підведення в першу порожнисту частину низькореакційного, а в другу - високореакційного газового палива. Модульний колектор-стабілізатор має з обох сторін систему з двох рядів поперечних нішевих поглиблень, послідовно розміщених вздовж стабілізатора на відстані одне від одного, в нижній стінці кожного нішевого поглиблення виконано систему отворів, з'єднаних окремо з першою і другою порожнистими частинами стабілізатора, при цьому через газові отвори першого і другого рядів нішевих поглиблень подається зануренням в обтічний повітряний потік відповідно низькореакційне і високореакційне паливо, причому ряд нішевих поглиблень з отворами подачі на горіння високореакційного палива розміщений на відстані від вихідної торцевої стінки стабілізатора, процеси запалювання факелів, стабілізації горіння і ефективності вигоряння низькореакційного і високореакційного палив відбуваються за рахунок утворення зон рециркуляції у відповідних нішевих поглибленнях, а для забезпечення підведення достатньої кількості повітря для сумішоутворення і горіння високореакційного газового палива отвори подачі такого палива розміщені посередині між аеродинамічними слідами струменів газу, що виходять з отворів подачі низькореакційного газу.

Description

Корисна модель належить до галузі теплоенергетики, зокрема до пальникових пристроїв, в яких використовують газоподібні палива, а процес горіння базується на роздільній подачі палива та повітря. Корисна модель може знайти застосування в енергетиці, металургійній промисловості, в комбінованих парогазових установках, в житлово-комунальному господарстві та інших галузях промисловості, де використовуються пальникові пристрої, які забезпечують надійне запалення факелу при використанні газів різного та перемінного під час експлуатації складу, сталу роботу при зміні температури вихідних газів та швидкості повітряного потоку, високі інтенсивність та повноту згоряння, а також низькі викиди шкідливих полюантів, в тому числі оксидів азоту.

Відомий пальниковий пристрій для комбінованого спалювання газу (авторське свідоцтво Мо 168833 МПК РГ2ЗЕ, опубл. 26.11.1965 р.|, який містить зовнішній корпус, центральний колектор для подачі газу і стабілізатор конічної форми, який виконано у вигляді системи радіально розміщених від центрального колектора до корпусу кутиків-стабілізаторів, в тіньові сторони яких з колектора направлені вихідні газові отвори для струменевої подачі за стабілізатори паливного газу, а для роботи при зменшених коефіцієнтах надлишку повітря частину газу подають перед стабілізаторами в обтічний повітряний потік через окремі отвори в центральному колекторі.

Недоліком відомого пристрою є втрати тиску в пальниковому пристрої внаслідок великого ступеня затінення пальника стабілізаторами і центральним колектором, а також значна нерівномірність поля температури продуктів згоряння в топковому просторі внаслідок наявності потужної зони рециркуляції, що утворюється за центральним газороздавальним колектором і стабілізаторами. Це призводить до затягування процесу горіння і збільшенню довжини факелу.

Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій для комбінованого спалювання газів різного і змінного складу (Патент ОА на корисну модель Мо 117294 МПК ЕГ230 1/00 Б23С, опубл. 26.06.2017), який містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома модулями, виконаними у вигляді порожнистих колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітряним потоком і мають на бокових стінках два ряди газороздавальних отворів. Через перший ряд газових отворів струменями подається газ різного і змінного складу в обтічний повітряний потік. Для стабілізації факелу використовується нішеве поглиблення, яке розташоване за рядом газових струменів. Високореакційний газ подається

Зо системою струменів зануренням в обтічний повітряний потік через отвори в бокових стінках двостороннього уступу, який міститься перед вихідною торцевою кромкою стабілізатора, а стабілізація горіння запалюючого високореакційного палива відбувається за рахунок утворення сумісної зони рециркуляції за двостороннім уступом і торцевою кромкою стабілізатора. В такому пальниковому пристрої спалювання газів різного і змінного складу, що виходить із отворів перед нішею, здійснюється шляхом пропуску цих струменів через високотемпературні факели високореакційного палива, що виходить з отворів в бокових стінках двостороннього уступу.

Відомий пальниковий пристрій забезпечує сталість факелу, високу інтенсивність та ефективність горіння палива, надійність роботи пальника.

Недоліком відомого пристрою є те, що зона рециркуляції, яка утворюється за двостороннім уступом і вихідною торцевою стінкою стабілізатора, є недостатньою для надійної стабілізації факелу у разі підвищення швидкості повітряного потоку, при цьому факел спочатку горить вниз по потоку, а потім відбувається зрив горіння. Крім цього факел, що утворюється за двостороннім уступом, за своїми характеристиками наближається до дифузійного, що призводить до збільшення довжини зони горіння за стабілізатором, особливо у разі сумісного горіння палив в обох зонах, і відповідно до збільшення викидів оксидів азоту.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції комбінованого пальникового пристрою для спалювання різних видів палива шляхом підвищення експлуатаційних показників горіння високореакційного палива - надійності запалювання, сталості факелу, а також інтенсивності горіння при збільшенні швидкості повітря, що обтікає стабілізатор, в умовах проходження через струмені високореакційного палива струменів низькореакційного газу з різним і перемінним під час експлуатації вмістом в ньому горючих складових, що розширить діапазон надійної роботи всього пальника щодо швидкості повітряного потоку і коефіцієнта надлишку повітря, підвищить ефективність вигоряння загального факелу, дозволить регулювати його довжину і знизить викиди оксидів азоту.

Поставлена задача вирішується тим, що комбінований двонішевий газовий пальник для роздільного або сумісного одночасного спалювання низькореакційного і високореакційного палив містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома пальниковими модулями, виконаними у вигляді порожнистих колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітряним потоком, і які складаються з двох розділених 60 внутрішньою перегородкою окремих порожнистих частин, розташованих вздовж повітряного потоку, кожна з частин має свій окремий патрубок для підведення в першу порожнисту частину низькореакційного, а в другу - високореакційного газового палива.

Новим є те, що модульний колектор-стабілізатор має з обох сторін систему з двох рядів поперечних нішевих поглиблень, послідовно розміщених вздовж стабілізатора на відстані одне від одного, в нижній стінці кожного нішевого поглиблення виконано систему отворів, з'єднаних окремо з першою і другою порожнистими частинами стабілізатора, при цьому через газові отвори першого і другого рядів нішевих поглиблень подається зануренням в обтічний повітряний потік відповідно низькореакційне і високореакційне паливо, причому ряд нішевих поглиблень з отворами подачі на горіння високореакційного палива розміщений на відстані від вихідної торцевої стінки стабілізатора, процеси запалювання факелів, стабілізації горіння і ефективності вигоряння низькореакційного і високореакційного палив відбуваються за рахунок утворення зон рециркуляції у відповідних нішевих поглибленнях, а для забезпечення підведення достатньої кількості повітря для сумішоутворення і горіння високореакційного газового палива отвори подачі такого палива розміщені посередині між аеродинамічними слідами струменів газу, що виходять з отворів подачі низькореакційного газу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями.

На Фіг. 1 показано поперечний переріз модуля комбінованого двонішевого пальникового пристрою для роздільного або сумісного спалювання різних палив з подачею газів з отворів, що розміщено на нижніх стінках обох рядів нішевих поглиблень.

На Фіг. 2 показано вид зверху модуля комбінованого двонішевого пальникового пристрою з патрубками підводу низькореакційного і високореакційного палива і відповідними отворами подачі газу з нижніх стінок нішевих поглиблень.

На Фіг. 3 показано поперечний переріз модуля комбінованого двонішевого пальникового пристрою для спалювання різних газів з подачею низькореакційного газу з бокових стінок корпусу першої порожнистої частини стабілізатора, а високореакційного газу - з нижніх стінок другого ряду нішевих поглиблень.

На Фіг. 4 показано поперечний переріз модуля комбінованого двонішевого пальникового пристрою для спалювання різних газів з подачею низькореакційного газу з нижніх стінок першого ряду нішевих поглиблень, а високореакційного газу - з бокових стінок корпусу другої

Зо порожнистої частини стабілізатора.

На Фіг. 5 показано поперечний переріз модуля комбінованого двонішевого пальникового пристрою для спалювання різних газів з подачею низькореакційного і високореакційного газів з бокових стінок відповідно корпусів першої і другої порожнистих частин стабілізатора.

Стабілізаторний модуль комбінованого двонішевого газового пальника розташовується вздовж повітряного потоку і складається з двох розділених внутрішньою перегородкою порожнистих частин, розташованих поздовжньо повітряному потоку. Перша частина містить порожнистий корпус 1 і патрубок 2 для підводу в порожнину низькореакційного палива, яке потім подається через газоподавальні отвори З на нижніх стінках першого ряду нішевих поглиблень 4 зануренням в обтічний повітряний потік на часткове попереднє перемішування і подальше горіння у повітряному потоці. Стабілізація горіння низькореакційного палива, що виходить із отворів З першого ряду нішевих поглиблень 4, відбувається завдяки інтенсивному вихороутворенню в зоні рециркуляції нішевого поглиблення.

Друга частина модульного колектора-стабілізатора також містить порожнистий корпус 5 з патрубком 6 для підведення високореакційного газу в порожнистий корпус. З порожнини корпусу 5 газ подається в обтічній потік повітря струменями через систему отворів 7, які передбачено на нижніх стінках другого ряду нішевих поглиблень 8. Стабілізація горіння запалюючого високореакційного палива відбувається за рахунок утворення зон рециркуляції в нішевих поглибленнях 8. Другий ряд нішевих поглиблень 8 подачі високореакційного палива розташований на відстані від зривної торцевої стінки стабілізатора за допомогою виступу 9.

Комбінований двонішевий газовий пальник працює наступним чином.

Повітря, що подається до пальника, надходить до модульного колектора-стабілізатора і розподіляється при цьому на два потоки, що обтікають стабілізатор з обох сторін.

Низькореакційне паливо подається в першу порожнину 1 стабілізатора через патрубок 2, а потім через отвори З в нижніх стінках першого ряду нішевих поглиблень 4 - зануренням в обтічний повітряний потік. У випадку, коли концентрація низькореакційного палива в окислювачі є достатньою для запалювання і стабільного горіння, стабілізація факелу здійснюється за рахунок утворення зон рециркуляції в нішевих поглибленнях 4 першого ряду, що розміщуються між двома порожнистими частинами стабілізатора 1 та 5 і в які надходить частина газу, що виходить із газових отворів 3. При цьому в нішеве поглиблення надходить також частина 60 повітря, що обтікає стабілізатор, в результаті чого в нішевому поглибленні утворюється газо-

повітряна суміш, яка знаходиться в межах запалювання і горіння. Завдяки наявності в нішевому поглибленні зони рециркуляції в ньому стабілізується процес горіння паливо-повітряної суміші, тобто нішеве поглиблення виконує функції стабілізатора полум'я.

Ступінь проникнення (далекобійність) газових струменів низькореакційного палива у повітряний потік залежить від швидкості цих газових струменів. Із збільшенням витрати палива і відповідно швидкості струменів газу висота їх проникнення в повітряний потік збільшується, при цьому кількість повітря, що обтікає стабілізатор і приймає участь у горінні, також збільшується.

В той же час склад суміші в самому нішевому поглибленні остається практично незмінним, що забезпечує сталість горіння факелу в широкому діапазоні режимів по швидкості повітря і коефіцієнту надлишку повітря.

Якщо вміст горючих компонентів у низькореакційному паливі зменшується, відбувається зниження температури горіння і її величина стає недостатньою для запалювання газо- повітряної суміші і забезпечення сталого горіння факелу, а також виникає небезпека згасання полум'я, у цьому випадку підключається подача високореакційного палива з високою температурою горіння.

Стабілізуюче високореакційне паливо підводиться через газопідвідний патрубок б в другу порожнисту частину 5 стабілізатора, з якої газ струменями через газоподаючі отвори 7 в нижніх стінках другого ряду нішевих поглиблень 8, які розміщуються між порожнистим корпусом 5 і вихідною частиною 9 стабілізатора, виходить зануренням в обтічний повітряний потік.

Стабілізація і інтенсивність горіння високореакційного палива забезпечується завдяки наявності зон рециркуляції у другому ряді нішевих поглиблень 8.

Підпалення горючої суміші низькореакційного палива з повітрям відбувається від полум'я факелів високореакційного палива, причому система газороздачі і далекобійність газових струменів високореакційного палива, що виходить з отворів 7, вибираються за умови забезпечення повного вигоряння низькокалорійного палива, що виходить з отворів 3.

У разі неможливості ефективного спалювання низькореакційного газу і необхідності збереження потужності пальника система працює в режимі подачі тільки високореакційного палива через систему отворів 7.

Для забезпечення підведення повітря, яке необхідно для ефективного сумішоутворення і

Зо горіння струменів високореакційного палива, і досягнення високої повноти горіння газоподаючі отвори 7 для подачі високореакційного газу зміщено на ' кроку по відношенню до розташування газоподаючих отворів З подачі низькореакційного газу.

У разі необхідності наближення процесу горіння при спалюванні низькореакційного газу до кінетичного і зменшення при цьому довжини зони горіння за рахунок підвищення ступеня попереднього перемішування палива з обтікаючим стабілізатор повітрям, низькореакційне паливо подається через газоподавальні отвори 10, що розміщені на бокових стінках першої порожнистої частини 1 стабілізатора.

При необхідності наближення процесу горіння при спалюванні високореакційного газу до кінетичного і зменшення довжини зони горіння, високореакційний газ подається через отвори 11, що розміщені на бокових стінках другої порожнистої частини 5 стабілізатора.

Нарешті, при необхідності роботи за обома схемами в режимі, наближеному до кінетичного, низькореакційне паливо подається через газові отвори 10 на бокових стінках першої порожнистої частини 1 стабілізатора, а високореакційне - через газові отвори 11 другої порожнистої частини 5 стабілізатора.

Організація процесу горіння низькореакційного і високореакційного палив за рахунок використання комбінації однотипних нішевих поглиблень в запропонованому пальнику забезпечує модульність конструкції пальникового пристрою, можливість раціональної організації процесів горіння в обох зонах в залежності від видів палива, необхідної довжини зони горіння і заданому профілю температури газів при роботі пальникового пристрою в широкому діапазоні режимів щодо швидкості повітряного потоку і коефіцієнта надлишку повітря.

Пальникові пристрої нішевого типу відрізняються значно зменшеними коефіцієнтами опору у порівнянні з пальниками інших типів.

Конструктивне виконання пальникового пристрою - кількість модульних стабілізаторів, їх розмір, крок розташування, а також система газороздачі за обома схемами - діаметр газових отворів, їх кількість і крок розраховують відповідно до необхідної потужності пальника, режимів роботи, довжини зони горіння і виду палив, що спалюються.

В залежності від конструктивного виконання пальникового пристрою модуль-стабілізатор може мати плоску, циліндричну або кільцеву форму, причому принципи реалізації комплексної двонішевої схеми остаються незмінними.

Комбінований двонішевий газовий пальник забезпечує надійне запалення факелу при використанні газів різного та перемінного під час експлуатації складу, сталу роботу при зміні температури вихідних газів та швидкості повітряного потоку, високу інтенсивність горіння та повноту згоряння, а також низькі викиди шкідливих речовин, в тому числі оксидів азоту.

Claims (4)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Комбінований двонішевий газовий пальник для роздільного або сумісного одночасного спалювання низькореакційного і високореакційного палив містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома пальниковими модулями, виконаними у вигляді порожнистих колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітряним потоком, і які складаються з двох розділених внутрішньою перегородкою окремих порожнистих частин, розташованих вздовж повітряного потоку, кожна з частин має свій окремий патрубок для підведення в першу порожнисту частину низькореакційного, а в другу - високореакційного газового палива, який відрізняється тим, що модульний колектор-стабілізатор має з обох сторін систему з двох рядів поперечних нішевих поглиблень, послідовно розміщених вздовж стабілізатора на відстані одне від одного, в нижній стінці кожного нішевого поглиблення виконано систему отворів, з'єднаних окремо з першою і другою порожнистими частинами стабілізатора, при цьому через газові отвори першого і другого рядів нішевих поглиблень подається зануренням в обтічний повітряний потік відповідно низькореакційне і високореакційне паливо, причому ряд нішевих поглиблень з отворами подачі на горіння високореакційного палива розміщений на відстані від вихідної торцевої стінки стабілізатора, процеси запалювання факелів, стабілізації горіння і ефективності вигоряння низькореакційного і високореакційного палив відбуваються за рахунок утворення зон рециркуляції у відповідних нішевих поглибленнях, а для забезпечення підведення достатньої кількості повітря для сумішоутворення і горіння високореакційного газового палива отвори подачі такого палива розміщені посередині між аеродинамічними слідами струменів газу, що виходять з отворів подачі низькореакційного газу.

2. Комбінований двонішевий газовий пальниковий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що струмені низькореакційного палива подаються в повітряний потік з отворів в бокових стінках Зо першої порожнистої частини стабілізатора, а високореакційне паливо подається з отворів в нижніх стінках другого ряду нішевих поглиблень.

3. Комбінований двонішевий газовий пальниковий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що струмені низькореакційного палива подаються в повітряний потік з отворів в нижніх стінках першого ряду нішевих поглиблень, а високореакційне паливо - з бокових стінок другої порожнистої частини стабілізатора.

4. Комбінований двонішевий газовий пальниковий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що струмені низькореакційного і високореакційного палив подаються в повітряний потік з бокових стінок відповідно першої і другої порожнистих частин стабілізатора. 7 А / ке я пра ; що Газ з Газ і о - оон В ї ; : ПЕН ИЕЕКИ : ін пишу; м г Й г й / | и 2 2 б 98

Фіг. 1

З 7 / / 7 і - 7 і в- С о «(У с ренні ут І ше | в й Фіг. 2 | Щ , 10 ї ОХ га: Й Газ і; й Ї Ше во вовки ВИН 50000 Ми й «У БИ шк ХК Е ши СН ШИ Є ше ій і; І й М Ще Ж я і т4 Ко Ї КЕ / й 2 (Дв5

Фіг. З

З лі с Їх й ОК а ока Й й Нана НЯ лик й щі Й 1 Й Ж ! 0005 8 8

Фіг. 4 ї ТО: | . ї їх й ВЕ ободшуууттиуте ЩЕ Яечения ї "пиши ш. си ше

Фіг. 5