Горелочное устройство
Горелочное устройство, относится к устройствам для сжигания газа, может быть использовано в топочных устройствах различного назначения и позволяет расширить диапазон рабочих нагрузок, снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания, повысить эксплуатационную надежность и качество растопки. Устройство содержит по крайней мере две наклоненные под углом навстречу одна к другой горелки. Каждая горелка содержит по крайней мере два канала воздуха (внутренний и периферийный). Угол между осями периферийных каналов составляет от 30° до 90°, а угол между наиболее близкими к оси устройства стенками внутренних каналов составляет от 15° до 90°. В каждый из каналов установлены поворотные шиберы. Между горелками по оси устройства располагается центральный канал. На ближних к оси устройства стенках внутреннего канала установлены шиберные задвижки или поворотные шиберы. В периферийные каналы установлены газовые трубы. В центральном канале установлена газовая труба, которая закреплена в плите. Плита соединяется с внутренними каналами через компенсаторы тепловых расширений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к устройствам для сжигания топлива, в частности к горелкам для сжигания газа.
Известно горелочное устройство, содержащее горелочную плиту, в амбразурах которой установлены наклоненные под углом 40-80° навстречу друг другу воздушные короба, снабженные газоподающими узлами и трубами для подачи аэросмеси, при этом горелочная плита выполнена из параллельно расположенных центрального и периферийного листов, соединенных компенсаторами тепловых расширений, причем газоподающие узлы, трубы для подачи аэросмеси и топливная форсунка закреплены в центральном листе, а воздушные короба - в периферийном (SU 1089356).
Недостатками этого горел очного устройства являются: узкий диапазон рабочих нагрузок, отсутствие возможности подавать воздух по центру горелки для регулирования величины разрежения в «треугольнике воспламенения».
Известно также горелочное устройство, содержащее по крайней мере две наклоненные под углом навстречу одна к другой горелки с каналами для подачи воздуха и аэросмеси, при этом расстояние между точкой пресечения осей горелок со срезом их амбразуры составляет 2,5-3,5 диаметра последних, угол, образованный осями горелок составляет 40-80°, при этом каждая горелка снабжена газоподающим узлом (SU 643720) (прототип).
Недостатком этого горелочного устройства является узкий диапазон рабочих нагрузок, низкая надежность, сложность растопки.
Задачей настоящей полезной модели является повышение характеристик прототипа за счет расширения диапазона рабочих нагрузок, снижения содержания оксидов азота в продуктах сгорания с одновременным повышением эксплуатационной надежности и качества растопки, обеспечением экономичного сжигания газа.
Поставленная задача достигается за счет того, что горелочное устройство содержит, по крайней мере, две наклоненные под углом навстречу одна к другой горелки с каналами для подачи воздуха, угол, образованный осями горелок составляет 40-80°, при этом каждая горелка снабжена газоподающим узлом. В отличие от известного технического решения (см. SU 643720), каждая горелка содержит, по крайней мере, два канала воздуха (внутренний и периферийный), при этом угол между осями периферийных каналов составляет от 30° до 90°, а угол между наиболее близкими к оси устройства стенками внутренних каналов составляет от 15° до 90°, в каждом из каналов установлены поворотные шиберы, между горелками по оси устройства располагается центральный канал, на ближних к оси устройства стенках внутреннего канала установлены шиберные задвижки или поворотные шиберы, в периферийные каналы установлены газовые трубы, в центральном канале установлена газовая труба, которая закреплена в плите, соединяющейся с внутренними каналами через компенсаторы тепловых расширений.
На фиг. 1 представлена схема горелочного устройства, продольный разрез. На фиг. 2 представлено горелочное устройство, вид спереди.
Устройство содержит, по крайней мере, четыре канала воздуха, два нижних канала (внутренний (1) и периферийный (2)) находятся под углом к двум верхним каналам (внутренний (1) и периферийный (2)), между верхними и нижними каналами по оси горелки располагается центральный канал (3), через который также может подаваться воздух. Угол между периферийными каналами воздуха 
1 составляет от 30° до 90°. Угол между наиболее близкими к оси устройства стенками внутренних каналов 2 составляет от 15° до 90°.
Для возможности регулирования расхода воздуха в каждом внутреннем и периферийном канале установлены поворотные шиберы (4), (5). Поворотные шиберы могут быть одно-, двух- и многолопастными, в зависимости от линейных размеров каналов воздуха. Для регулирования расхода воздуха в центральном канале используются шиберные задвижки или поворотные шиберы (6).
В каждом периферийном канале установлена газовая труба (7), через которую может подаваться газ. В центральном канале (3) установлена газовая труба (8), через которую также может подаваться газ. Газовая труба центрального канала закреплена в плите (9), которая для компенсации тепловых расширений элементов устройства соединяется с внутренними каналами через компенсаторы тепловых расширений (10). Также в центральном канале может размещаться: запальное устройство (11), датчик контроля факела (12) и гляделка.
Устройство работает следующим образом.
В топочный объем через каналы (1) и (2) подается воздух. Струи воздуха, выходящие из верхних каналов, взаимодействуют (соударяются) со струями воздуха, выходящими из нижних каналов, образуя общую струю. Направление этой общей струи зависит от соотношения расходов воздуха, проходящих через верхние и нижние каналы воздуха, которые регулируются положением шиберов (4), (5).
В объеме между струями воздуха внутренних каналов (1) образуется зона разряжения, в которую эжектируют раскаленные продукты сгорания из топочного пространства, эту зону принято называть «треугольником воспламенения», его наличие стабилизирует горение низкореакционного и забалластированного газа. Размеры «треугольника воспламенения» зависят от расстояния h и угла 2 (фиг. 1), а величина разрежения зависит от расхода воздуха подаваемого в центральный канал, который регулируется шиберными задвижками или поворотными шиберами (6). Таким образом, можно добиться экономичного сжигания газа при минимальном расходе эжектируемых раскаленных продуктов сгорания, что снижает температуру выходных элементов горелочного устройства, тем самым повышая эксплуатационную надежность устройства.
При работе на нагрузке более 50-60% газ следует подавать через газовые трубы (7) периферийных каналов. При растопке котла и при работе на нагрузке менее 50% расход воздуха в периферийном канале (2) следует снижать до минимального значения (около 8% от номинального расхода воздуха на горелку) за счет поворота шиберов (5), газ следует подавать только через газовую трубу (8) центрального канала, таким образом, скорость воздуха во внутренних каналах (1) и скорость выхода газа поддерживаются на уровне достаточном для организации качественного перемешивания газа с воздухом, обеспечения высокого качества растопки и стабильного горения. Таким образом, во всем диапазоне рабочих нагрузок можно обеспечить условия сжигания газа с недостатком воздуха на начальных стадиях горения, что способствует снижению концентрации оксидов азота в уходящих газах.
Для увеличения температуры на выходе из топки следует увеличивать расход воздуха через нижние каналы воздуха и снижать через верхние за счет поворота шиберов (4) и (5). Для снижения температуры на выходе из топки следует увеличивать расход воздуха через верхние каналы воздуха и снижать расход через нижние. Аналогичными действиями можно влиять на аэродинамику топочной камеры для организации необходимых условий сжигания.
Таким образом, конструкция полезной модели по сравнению с прототипом позволяет расширить диапазон рабочих нагрузок, снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания с одновременным повышением эксплуатационной надежности и качества растопки, обеспечением экономичного сжигания газа.
1. Горелочное устройство, содержащее по крайней мере две наклоненные под углом навстречу одна к другой горелки с каналами для подачи воздуха, угол, образованный осями горелок, составляет 40-80°, при этом каждая горелка снабжена газоподающим узлом, отличающееся тем, что каждая горелка содержит по крайней мере два канала воздуха (внутренний и периферийный), при этом угол между осями периферийных каналов составляет от 30° до 90°, а угол между наиболее близкими к оси устройства стенками внутренних каналов составляет от 15° до 90°, в каждом из каналов установлены поворотные шиберы, между горелками по оси устройства располагается центральный канал, на ближних к оси устройства стенках внутреннего канала установлены шиберные задвижки или поворотные шиберы, в периферийные каналы установлены газовые трубы, в центральном канале установлена газовая труба.
2. Горелочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что газовая труба центрального канала закреплена в плите, которая соединяется с внутренними каналами через компенсаторы тепловых расширений.
