ИНЖЕКЦИОННАЯ СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

Изобретение относится к нагревательным устройствам и установкам для сжигания газа, которые могут быть использованы в различных областях техники для нагрева деталей, сжигания различных бытовых, промышленных и конверсионных отходов и др.

Известен инжекционный смеситель горелки [1], содержащий трубчатый корпус с газовым коллектором, снабженным подводящим тангенциальным патрубком и подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°.

Однако область применения этого инжекционного смесителя значительно сужается из-за наличия короткого факела и недостаточной скорости истечения газов (продуктов сгорания), кроме того, отсутствуют: стабилизатор горения (решетчатого типа), система розжига (электрическая свеча), система регуляции и контроля подачи газа, подводящий воздушный коллектор и др.

Известен также инжекционный смеситель горелки [2], содержащий корпус, выполненный в виде усеченного корпуса, кольцевой коллектор, подключенный к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°, и подводящий патрубок, изготовленный в виде рукоятки, снабженной запорно-регулирующим устройством.

Однако и этот инжекционный смеситель имеет ряд вышеуказанных недостатков.

Экспериментальные исследования конструктивных схем, выполненных по изобретениям авторов [1, 2], показали, что при принудительной подаче воздуха с небольшим давлением (а это необходимо для расширения технических возможностей горения, повышения эффективности и качества горения) происходит срыв пламени, т.е. реально осуществляется плохая стабилизация пламени, что значительно понижает надежность, безопасность, экологичность и эффективность работы этих смесителей.

За аналог и прототип предлагаемого изобретения можно взять два изобретения, описанные в [1, 2].

Для создания более совершенной конструктивной схемы инжекционной смесительной горелки необходимо взять:

1) от конструкции, описанной в изобретении [1]: трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором и кольцевым рядом наклонных сопел, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°;

2) от конструкции, описанной в [2]: запорно-регулирующее устройство подачи газа (т.е. элементарную и упрощенную систему подачи и регулирования расхода газа).

На основе анализа [1, 2] и экспериментальных исследований предложена новая конструкция инжекционной смесительной горелки, работающей с небольшим напором воздуха, которая показана на чертеже, и состоит: из трубчатого (цилиндрического) корпуса 1, верхняя часть которого наглухо закрыта крышкой 2, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором 3 с входным патрубком 4 и выходными отверстиями 5, а нижняя часть корпуса 1 закрыта решеткой, играющей роль стабилизатора горения; из газового коллектора 6 с кольцевым рядом наклонных сопел 7, подключенных к полости трубчатого (цилиндрического) корпуса 1, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°; из электрического источника розжига (электросвечи) 8, расположенного в центре стабилизатора 9 соосно корпусу 1; из камеры горения 10 с оребренными внутренними стенками 15, с диаметром d, где стабилизатор горения решетчатого типа 9 с электрическим источником розжига (электросвечой) 8 расположен в трубчатом (цилиндрическом) корпусе 1 на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора 6 и на 2,5-3 калибра - выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса 1 камеры горения 10; из системы контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха 11; из регулятора и расходомера газа 12; из системы 13 «включения - выключения» электросвечи 8; из пульта управления и контроля 14.

Работает данное устройство следующим образом. С пульта управления и контроля 14 подается команда на одновременную подачу воздуха, газа и включение регулятора и расходомера воздуха 11, регулятора и расходомера газа 12, на выключатель 13 запальной электросвечи 8. Через входной патрубок 4 воздух под небольшим давлением поступает в воздушный коллектор 3, а далее через отверстия 5 - в трубчатый (цилиндрический) корпус 1 смесителя. Газ поступает в газовый коллектор 6 и через кольцевой ряд наклонных сопел 7 также поступает в корпус 1, где смешивается с воздухом. Импульсное (кратковременное) включение свечи 8 обеспечивает розжиг полученной смеси и начинается процесс горения. Экспериментальным методом (методом подбора) установлены конкретные координаты стабилизатора горения (решетки) 9 с электросвечой 8 относительно координат газового коллектора 6 и нижнего торцевого среза камеры горения 10, когда процессы смешения и горения наиболее эффективны, стабильны и устойчивы. Конструктивное оребрение 15 внутренних стенок камеры горения 10 позволяет создавать искусственную турбулизацию газового потока и повышать глубину выгорания факела пламени.

Предложенная новая конструкция инжекционной смесительной горелки, содержащая трубчатый (цилиндрический) корпус с газовым коллектором, подключенным к полости корпуса кольцевым рядом наклонных сопел, подключенных к полости трубчатого (цилиндрического) корпуса, оси которых при пересечении с радиусом внутренней поверхности корпуса образуют угол в 22-25°, а при пересечении с продольной осью корпуса - угол в 40-45°, отличается тем, что:

1) верхняя часть трубчатого (цилиндрического) корпуса закрыта крышкой, совмещенной с воздушным кольцевым коллектором с входным патрубком и выходными отверстиями, а нижняя часть - решеткой, играющей роль стабилизатора горения, в центре которой соосно трубчатому (цилиндрическому) корпусу расположен электрический источник розжига (электросвеча);

2) решетка с электрическим источником розжига (электросвечой) расположена в трубчатом (цилиндрическом) корпусе на удалении 2-2,5 калибра ниже газового коллектора и на 2,5-3 калибра - выше нижнего торцевого среза трубчатого (цилиндрического) корпуса камеры горения;

3) внутренняя стенка цилиндрического корпуса камеры горения выполнена оребренной;

4) устройство конструктивно снабжено системой контроля и управления, состоящей из регулятора и расходомера воздуха, регулятора и расходомера газа, системы «включения - выключения» электрической запальной свечи, пульта управления и контроля.

Реальные экспериментальные исследования (огневые испытания) опытного образца показали, что предлагаемое устройство - инжекционная смесительная горелка - работает устойчиво и эффективно, открывается возможность одновременного сжигания двух и более типов и видов газов и газовых смесей с минимальными экологически вредными отходами и выбросами продуктов горения.

Таким образом, предложенное устройство позволяет:

1) форсировать тепловую мощность горения с заданным коэффициентом избытка воздуха и с сохранением устойчивого факела пламени;

2) улучшить эксплуатационные характеристики горелки (авоматический розжиг, удобство доступа к электросвече и газовым соплам);

3) улучшить компоновку горелки, связанную с особым расположением электросвечи внутри трубчатого корпуса;

4) повысить надежность воспламенения топлива из-за размещения контактов электросвечи в центре потока газовоздушной смеси;

5) обеспечить надежную стабилизацию пламени в момент выхода горелки на режим и при ее дальнейшей работе, а также предотвратить проскок пламени в зону смешения путем особого расположения стабилизатора горения (решетки) совместно с электросвечой относительно выходного среза устройства и подводящего газового коллектора.

6) создавать искусственную турбулизацию газового потока и повышать глубину выгорания факела пламени, что положительно сказывается на полноту сгорания горючей смеси;

7) обеспечить требуемое качество смешения горючего газа и воздуха;

8) предварительно подогреть горюче-воздушную смесь за счет лучистого и конвективного теплообмена (при работе горелки стабилизатор стенки корпуса нагреваются, факел пламени излучает тепло);

9) расширить область применения инжекционных смесительных горелок.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №805009, кл. F23D 13/40, 1978 г.

2. Авторское свидетельство №964360, кл. F23D 13/30, B23K 3/04, бюл. №37, опубл. 07.10.82 г.