СПОСОБ СЖИГАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к теплоэнергетике.

Известен способ сжигания природного газа с подводом к горелочному устройству природного газа, воздуха, с их последующим смесеобразованием, зажиганием и стабилизацией факела. Смесеобразование и стабилизация производится за счет закрутки потока воздуха и рециркуляции высокотемпературных топочных газов. (Теория и практика сжигания газа. Т.6. Под ред. А.С.Иссерлина и М.И.Певзнера, Ленинград, Недра, Ленинградское отделение, 1975 г., с.10-18, 47-57, 79-83). Для этого способа характерны повышенное гидравлическое сопротивление и неравномерность температурного поля факела. Закрутка потока воздуха вызывает пульсационный режим горения.

Известен способ сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха (51)⁷ F23D 14/00, 14/62 (11) В1 005471 (13), согласно которому обеспечивают подачу воздуха, подачу природного газа через газораздающие отверстия перпендикулярно набегающему потоку воздуха, отношение расстояния между которыми к их диаметру составляет величину 2-5, смешивание воздуха и природного газа, поджигание смеси воздуха и природного газа, стабилизацию факела.

Предлагаемый способ сжигания природного газа обеспечивает повышенную полноту сгорания природного газа за счет первоначального равномерного распределения потока газа относительно потока воздуха с их последующим смешением, рециркуляцией и стабилизацией пламени.

По своей технической сущности этот способ и устройство для его осуществления наиболее близки к предлагаемому изобретению и приняты за прототип изобретения

Газогорелочное устройство, работающее по способу-прототипу, содержит корпус с центральным каналом, газораздающие отверстия диаметром d, расположенные на расстоянии S друг от друга, прямоугольные углубления-стабилизаторы для образования зоны обратных токов и стабилизации пламени.

Недостатком данного способа является недостаточно полное смесеобразование потоков природного газа и воздуха в газогорелочных устройствах.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности смесеобразования потоков природного газа и воздуха, повышение устойчивости горения в горелочных устройствах повышенной теплопроизводительности.

Технический результат решается за счет того, что в способе сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха, включающем подачу воздуха, подачу природного газа через газораздающие отверстия газогорелочных устройств, перпендикулярно набегающему потоку воздуха, смешивание воздуха и природного газа, поджигание смеси воздуха и природного газа, стабилизацию горения, при этом потоки природного газа подают в верхнюю и нижнюю части набегающего воздушного потока через ряд встречных соосных газораздающих отверстий с чередующимися диаметрами; верхнюю и нижнюю части потока воздуха перед газораздающими отверстиями дополнительно турбулизируют с образованием обратных воздушных токов, стабилизацию горения осуществляют дополнительной рециркуляцией верхней части потока газовоздушной смеси.

Газогорелочное устройство, реализующее заявляемый способ, содержит корпус с газораздающими отверстиями, перпендикулярными набегающему потоку воздуха, расположенными на расстоянии S друг от друга, углублениями-стабилизаторами факела, при этом корпус состоит из верхней и нижней частей, разделенных прямоугольным сквозным каналом, в верхней и нижней частях корпуса по ходу воздуха размещены дополнительные профилированные воздушные рециркуляционные углубления, газораздающие отверстия и дополнительные профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления (стабилизаторы факела) в верхней части корпуса, газораздающие отверстия в верхней и нижней частях корпуса выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса, в верхней части корпуса отношения их больших и меньших диаметров d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, в его нижней части, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий.

Совокупность признаков предлагаемого способа сжигания природного газа в набегающем потоке воздуха по сравнению со способом-прототипом позволяет:

- обеспечить однородное смесеобразование, дополнительно турбулизируя верхнюю и нижнюю части потока воздуха с образованием обратных воздушных потоков;

- увеличить полноту сгорания и повысить экологичность газогорелочных устройств за счет интенсивного смесеобразования потоков природного газа и воздуха;

- улучшить стабилизацию горения вследствие дополнительной рециркуляции верхней части потока газовоздушной смеси;

- повысить тепловую мощность газогорелочных устройств за счет возможности увеличения высоты прямоугольного сквозного канала их корпусов.

Преимущества способа определяются тем, что в отличие от способа-прототипа турбулизируют набегающий воздушный поток с образованием обратных потоков воздуха, подают в него встречные потоки природного газа через соосные газораздающие отверстия с чередующимися диаметрами, при расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий - минимальном S=4d₂ и максимальном S=10d₂, стабилизацию горения осуществляют дополнительной рециркуляцией верхней части потока газовоздушной смеси.

На фиг.1 приведен разрез газогорелочного устройства, реализующего заявляемый способ, а на фиг.2 показано его изометрическое изображение.

Газогорелочное устройство, реализующее заявляемый способ, содержит корпус 1 с внутренним прямоугольным сквозным каналом 2, по ходу потока воздуха в верхней и нижней частях корпуса 1 размещены профилированные воздушные рециркуляционные углубления 3, газораздающие отверстия 4 и 5, профилированные стабилизационно-рециркуляционные углубления 6.

Газораздающие отверстия 4 в верхней части корпуса 1 и газораздающие отверстия 5 в его нижней части выполнены соосно, с последовательным чередованием в направлении, перпендикулярном оси корпуса 1, в верхней части корпуса 1 отношения больших и меньших диаметров газораздающих отверстий 4, равным d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, и, соответственно, в его нижней части - отношения больших и меньших диаметров газораздающих отверстий 5, равным d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …, при возможном минимальном S=4d₂ или максимальном S=10d₂ расстояниях между осями соседних газораздающих отверстий.

Газогорелочное устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток поступает во внутренний прямоугольный сквозной канал 2 корпуса 1 газогорелочного устройства. Верхняя и нижняя части потока воздуха поступают в профилированные воздушные рециркуляционные углубления 3 и турбулизируются в них с образованием обратных токов воздуха 7. Далее в поток этого воздуха через соосные газораздающие отверстия 4 и 5 в верхней части и нижней частях корпуса 1 подают природный газ, смешивают его с воздухом, образуя газовоздушную смесь 8. Диаметры d газораздающих отверстий 4 и 5 чередуются перпендикулярно оси корпуса 1, в его верхней части отношения больших и меньших диаметров изменяются в последовательности d₁/d₂=2/1, 1/2, 2/1, …, а в нижней части корпуса 1, соответственно, d₁/d₂=1/2, 2/1, 1/2, …. Газовоздушная смесь 8 воспламеняется с образованием пламени. Стабилизацию горения осуществляют за счет турбулизации газовоздушной смеси 8 с образованием обратных токов 9 в профилированных стабилизационно-рециркуляционных углублениях, 6 расположенных как в нижней, так и в верхней частях корпуса 1.

За счет обратных токов воздуха 7, подвода природного газа с двух противоположных сторон корпуса 1 через газораздающие отверстия 4 и 5, разных диаметров и обратных токов газовоздушной смеси 8 в выходной части корпуса 1 происходит интенсивное смесеобразование газа и воздуха с образованием практически однородного факела пламени на выходе из корпуса 1 газогорелочного устройства.