Двухпоточная газовая горелка
Двухпоточная газовая горелка относится к устройствам для сжигания газов в топках теплонапряженных технологических установок и может быть использовано в нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Технический результат заключается в снижении уровня эмиссии оксидов азота в окружающую среду за счет понижения температуры-горения в топочном пространстве.
Для достижения технического результата горелка содержит корпус с патрубком подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха расположенный тангенциально к корпусу, камеру впрыска с выходной тороидальной амбразурой, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса, глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, патрубок подачи воды, соединенный с камерой впрыска. В стенках цилиндрического сопла выполнены отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами. Оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе.
Полезная модель относится к устройствам для сжигания газов в топках теплонапряженных технологических установок и может быть использовано в нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Проблема заключается в том, что известные горелочные устройства не обладают необходимым экологическим совершенством в сочетании с надежностью работы. Все газовые горелки обладают высокой надежностью в работе, но отличаются высокими уровнями эмиссии окислов азота в окружающую среду, поскольку не позволяют регулировать термическую реакцию горения в топочном пространстве.
Известна вихревая газовая горелка [1], содержащая конфузорный смеситель с отверстиями, подключенный на входе к корпусу, а на выходе к цилиндрическому соплу с выходной тороидальной амбразурой, кольцевой коллектор с патрубком подачи газа, причем смеситель подключен к коллектору рядами отверстий.
Известная горелка обеспечивает высокую эффективность сжигания топливного газа за счет получения однородной смеси в результате рассредоточенного взаимодействия струй газа и воздуха в объеме конфузора смесителя.
Недостатком известной вихревой газовой горелки является понижение эффективности сжигания газового топлива при изменении ее производительности в широком диапазоне.
Это обусловлено тем, что известная горелка имеет две независимые камеры смешивания, что не позволяет точно регулировать подачу топливной смеси. В результате происходит перерасход газа, что
ведет к эмиссии оксидов азота в атмосферу.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является двухпоточная газовая горелка [2], содержащая корпус с патрубком подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха, расположенный тангенциально к корпусу, кольцевой коллектор с патрубком подачи газа, конфузорный смеситель с отверстиями в стенках, выполненных в виде конических камер закручивания с центральными струйными отверстиями и винтовыми шнековыми каналами, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса, глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, в стенках сопла выполнены отверстия, оси которых направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе, внутри отверстий сопла расположены винтовые каналы.
Двухпоточная газовая горелка работает следующим образов.
Топливный газ по патрубку подается в центральное сопло, проходит через отверстия с винтовыми каналами в корпус, в который через патрубок подачи воздуха подается воздух, в результате чего происходит смешение газа с воздухом при касательных взаимодействиях вихрей газа, выходящих из сопла через отверстия с винтовыми каналами.
Одновременно по патрубку в полость кольцевого коллектора подается топливный газ, который проходит через конические камеры закручивания в стенках конфузорного смесителя с центральными струйными отверстиями и винтовыми шнековыми каналами. В результате чего внутрь конфузорного смесителя рассредоточено вводятся в тангенциальных направлениях закрученные газовые вихри, которые взаимодействуют с газовоздушной смесью, поступающей из корпуса,
образуя в конфузорном смесителе закрученный газовоздушный поток, в котором происходит мелкомасштабное смешение газа в виде вихрей с воздухом. Далее вращающийся газовоздушный поток поступает на сгорание в топку.
Известная горелка позволяет получить однородную газовоздушную смесь, уменьшить коэффициент избытка воздуха для горения, что обеспечивает полное сгорание топлива и повышение температурного уровня в объеме горения и уменьшение удельного расхода газового топлива.
Недостатком этой известной горелки является высокий уровень эмиссии оксидов азота в окружающую среду.
Это обусловлено высокой температурой горения в топочном пространстве, что приводит к повышению уровня эмиссии оксидов азота в окружающую среду.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании такой двухпоточная газовой горелки, которая позволяет снизить уровнь эмиссии оксидов азота в окружающую среду за счет понижения температуры горения в топочном пространстве.
Для решения поставленной задачи в известной двухтопочной газовой горелке, содержащей корпус с патрубком подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха расположенный тангенциально к корпусу, кольцевой коллектор, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, в стенках которого выполнены отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами, оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе, кольцевой коллектор выполнен в виде камеры
впрыска с выходной тороидальной амбразурой и патрубок подачи газа заменен патрубком подачи воды, соединенным с камерой впрыска.
Признаками отличающими заявляемую горелку от известной, принятой в качестве прототипа являются: выполнение кольцевого коллектора в виде камеры впрыска с выходной тороидальной амбразурой и снабжение горелки патрубком подачи воды, соединенным с камерой впрыска.
Благодаря отличительным признакам снижается эмиссия оксидов азота в окружающую среду. Это обусловлено тем, что вращающийся газовоздушный поток с примесями газообразных загрязнителей, образованный в корпусе поступает на сжигание попутно с чистой, либо загрязненной нефтепродуктами или хоз-бытовыми стоками водой, поступающей в камеру впрыска по патрубку подачи воды. В результате понижается температура горения в топочном пространстве, что приводит к снижению уровня эмиссии оксидов азота в окружающую среду.
Предлагаемая газовая горелка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3
На фиг.1 изображена предлагаемая газовая горелка, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А.
Горелка содержит корпус 1 в виде усеченного конуса, патрубок для подачи воздуха 2, цилиндрическое сопло 3 расположенное внутри корпуса 1 глушенное со стороны выхода и соединенное с патрубком подачи газа 4, камеру впрыска 5, с выходной тороидальной амбразурой 6, патрубок подачи воды 7.
В стенках цилиндрического сопла выполнены отверстия 8, оси которых направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе. Внутри отверстий выполнены винтовые каналами
9.
Горелка работает следующим образом.
Топливный газ по патрубку 4 подается в центральное сопло 3, проходит через отверстия с винтовыми каналами 8 в корпус 1, в который через патрубок 2 подается чистый, либо с загрязнителями воздух. В результате происходит смешение газа с воздухом и возникает закрученный газовоздушный поток. Вращающийся газовоздушный поток из корпуса 1 поступает в камеру впрыска 4.
Одновременно в камеру впрыска 5 по патрубку 7 подается вода либо нефтесодержащие или хоз-бытовые стоки, предварительно эмульгированные до однородной смеси необходимой дисперсности.
Затем газовоздушный поток и вода через тороидальную амбразуру камеры впрыска поступает на сгорание в топку.
Заявляемая двухтопочная газовая горелка позволяет понизить температуру горения в топочном пространстве, так как газовоздушная смесь поступает на сжигание попутно с водой и, следовательно, снизить эмиссию оксидов азота в окружающую среду.
Источники информации, принятые во внимание:
1. А.С. №1186895, МКИ4 F23D 14/02. Газовая горелка / И.П.Слободяник, В.М.Клкжин, A.M.Орлов, В.И.Бутин, В.А.Руднев и В.А.Круглов (СССР) Краснодарский политехнический институт и Тольяттинское производственное объединение «Синтез каучук» (СССР) - №3677079/24 - 06, заявл. 10.11.83, опубл. 23.10.85, бюл. №39.
2. П. №2115064 РФ, МКИ6 F23D 14/02. Двухпоточная газовая горелка / И.П.Слободяник (РФ) - №96116186/06; заявл. 08.08.96; опубл. 10,07.98., бюл. №19.
Двухпоточная газовая горелка, содержащая корпус с патрубком подачи газа, выполненный в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием к выходу, патрубок подачи воздуха расположенный тангенциально к корпусу, кольцевой коллектор, цилиндрическое сопло, расположенное внутри корпуса, глушенное со стороны выхода, соединенное с патрубком подачи газа, в стенках которого выполнены отверстия, с расположенными внутри винтовыми каналами, при этом оси отверстий направлены под острым углом к радиальным плоскостям и к образующим сопла в сторону выхода и в направлении вращения воздушного потока в корпусе, отличающаяся тем, что кольцевой коллектор выполнен в виде камеры впрыска с выходной тороидальной амбразурой, и дополнительно снабжена патрубком подачи воды, соединенным с камерой впрыска.
