газовая многофакельная горелка

Формула изобретения

1. Газовая многофакельная горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа, в торцевой стенке которой, обращенной к жаровой трубе, выполнено центральное отверстие, герметично установленные в торцовых стенках камеры для подачи газа смесительные трубки с отверстиями в боковых стенках, сообщающие камеру для подвода воздуха с полостью жаровой трубы и расположенные в, по крайней мере, один цилиндрический ярус вокруг центральной продольной оси горелки, и запальную горелку с электродом, отличающаяся тем, что в центральном отверстии торцовой стенки камеры для подачи газа со стороны жаровой трубы герметично установлен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, при этом запальная горелка расположена вне стакана.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что запальная горелка установлена в месте одной из смесительных трубок внутреннего яруса, при этом расстояние от оси электрода запальной горелки до боковой поверхности стакана составляет 1-2 внутреннего диаметра смесительной трубки.

3. Горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана, находится на расстоянии 4-8 мм от выходного сечения смесительных трубок.

4. Горелка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что суммарная площадь отверстий, выполненных в боковой стенке стакана, составляет 20-30% общей площади отверстий в боковых стенках всех смесительных трубок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам, работающим на природном газе с принудительной подачей воздуха, предназначенным преимущественно для использования в топках водогрейных котлов.

Известно горелочное устройство (см. SU 1768871 А, кл. F 23 D 14/00, опубл. 1992), содержащее смесительные трубы, каждая из которых установлена в корпусе с образованием полости, подключенной к топливопроводу, воздухоподводящие патрубки, тангенциально прикрепленные одним концом к смесительной трубе, а другим - к корпусу. Одна из смесительных труб снабжена запальным устройством, закрепленным в корпусе. В стенках оснований каждого воздушного патрубка выполнены ряды отверстий.

За счет предварительного перемешивания топлива и воздуха в патрубках температура горения газовоздушной смеси приближается к средней, что позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах сгорания.

К недостаткам известного горелочного устройства следует отнести сложность конструкции, а также сложность обеспечения плавного розжига, так как газовоздушная смесь поступает одновременно во все смесительные трубы, а запальным устройством снабжена лишь одна из них. Избыток газовоздушной смеси, поступающий в выходное сечение горелки из смесительных труб, не оснащенных запальным устройством, во время розжига может привести к “хлопкам” и неустойчивой работе горелки в ее начальной стадии.

Наиболее близкой к заявляемой горелке по совокупности существенных признаков является газовая многофакельная горелка (см. проспект фирмы “WALTER DRE IZLER GMBH, Германия, 1998).

К недостаткам известной горелки следует отнести ненадежность работы при розжиге.

Техническим результатом изобретения является обеспечение плавного розжига горелки, повышение стабильности и надежности ее работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой многофакельной горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа, в торцевой стенке которой, обращенной к жаровой трубе, выполнено центральное отверстие, герметично установленные в торцевых стенках камеры для подачи газа смесительные трубки с отверстиями в боковых стенках, сообщающие камеру для подвода воздуха с полостью жаровой трубы и расположенные в по крайней мере один цилиндрический ярус вокруг центральной продольной оси горелки, и запальную горелку с электродом, согласно изобретению в центральном отверстии торцевой стенки камеры для подачи газа со стороны жаровой трубы герметично установлен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, при этом запальная горелка расположена вне стакана.

Запальная горелка может быть установлена в месте одной из смесительных трубок внутреннего яруса, при этом расстояние от оси электрода запальной горелки до боковой поверхности стакана составляет 1-2 внутреннего диаметра смесительной трубки.

Кроме того, плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана, находится на расстоянии 4-8 мм от выходного сечения смесительных трубок.

Суммарная площадь отверстий, выполненных в боковой стенке стакана, составляет 20-30% общей площади отверстий в боковых стенках всех смесительных трубок.

Вынесение запальной горелки из зоны наибольшей температурной нагрузки само по себе хотя и увеличивает срок ее эксплуатации и улучшает предварительный нагрев жаровой трубы, но в полной мере не решает проблему плавного розжига. Это обусловлено тем, что при розжиге горелки пламя запальной горелки зажигает газовоздушную смесь соседних смесительных трубок, а от них огонь последовательно распространяется к наиболее удаленным от запальной горелки смесительным трубкам, а поскольку газовоздушная смесь при розжиге горелки подается во все смесительные трубки одновременно, возможно образование ее излишков в полости жаровой трубы в зонах, наиболее удаленных от запальной горелки смесительных трубок и, как следствие, неустойчивый характер работы горелки в начальный период.

Снабжение горелки цилиндрическим наконечником в виде стакана, в боковой стенке которого выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, установленного со стороны жаровой трубы в центральном отверстии торцевой стенки камеры для подачи газа, в совокупности с вышеуказанным размещением запальной горелки позволяет обеспечить плавный розжиг.

Расстояние между электродом запальной горелки и стаканом выбрано таким образом, что при работе запальной горелки ее пламя, “притягиваясь” к боковой цилиндрической поверхности стакана, обтекает его, и в момент подачи газовоздушной смеси при розжиге горелки вокруг стакана образуется слой мощного поджигающего пламени цилиндрической формы, что обеспечивает синхронный поджиг газовоздушной смеси из всех смесительных трубок, плавный розжиг горелки и ее стабильную работу. В то же время указанное расстояние должно быть достаточным, чтобы в дальнейшем не мешать процессу горения в основном пламени.

Плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана, должна быть максимально приближена к плоскости выходных сечений смесительных трубок. Минимальный размер этого расстояния ограничивается технологией изготовления и сборки горелки.

Указанное соотношение площадей отверстий, выполненных в боковой стенке стакана и в боковых стенках смесительных трубок, получено экспериментальным путем и является достаточным для обеспечения “мягкого” розжига горелки без значительного импульса давления в топке.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена газовая многофакельная горелка, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором 2, камеру 3 для подачи газа, расположенную между камерой 1 и жаровой трубой 4. В торцевых стенках 5 и 6 камеры 3 для подачи газа герметично установлены смесительные трубки 7, сообщающие камеру 1 для подвода воздуха с полостью внутри жаровой трубы 4.

В боковых стенках смесительных трубок 7 выполнены отверстия 8, расположенные внутри камеры 3 для подачи газа. Смесительные трубки 7 расположены в два цилиндрических яруса вокруг центральной продольной оси горелки. На выходе смесительных трубок 7 установлены антифламинговые сетки 9, препятствующие проскоку пламени в смесители.

В торцевой стенке 6 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором со стороны жаровой трубы 4 установлен цилиндрический наконечник в виде стакана 10. В боковой стенке стакана 10 выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 11.

Горелка снабжена запальной горелкой 12 с электродом 13. Запальная горелка 12 установлена на месте одной из смесительных трубок 7 внутреннего яруса, при этом расстояние Н от оси электрода 13 запальной горелки 12 до боковой поверхности стакана 10 составляет 1-2 внутреннего диаметра смесительной трубки 7.

Плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана 10, находится на расстоянии L, равном 4-8 мм от выходного сечения смесительных трубок 7. Суммарная площадь отверстий 11, выполненных в боковой стенке стакана 10, составляет 20-30% общей площади отверстий 8 в боковых стенках всех смесительных трубок 7.

Газовая многофакельная горелка работает следующим образом.

Включают вентилятор 2, нагнетающий воздух в камеру 1. Подают газ в запальную горелку 12 и осуществляют ее розжиг, добиваясь устойчивого горения факела. Факел пламени запальной горелки 12, прижимаясь к боковой поверхности стакана 10 и обтекая его, осуществляет предварительный нагрев как поверхности стакана 10, так и боковой поверхности жаровой трубы 4. Затем газ подают в камеру 3. Газ, поступая в полость жаровой трубы 4 через отверстия 11 в боковой поверхности стакана 10, смешивается с воздухом, поступающим из смесительных трубок 7, и воспламеняется от факела запальной горелки 12, образуя слой поджигающего пламени цилиндрической формы. Одновременно воздух, подаваемый на горение из камеры 1, перемешивается в смесительных трубках 7 с газом, поступающим из камеры 3 в трубки 7 через отверстия 8, расход которого уменьшен на величину расхода газа через отверстия 11 стакана 10. Образующаяся обедненная газовоздушная смесь поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 4, где поджигается от факела пламени, образующегося вокруг стакана 10, при этом обеспечиваются плавный розжиг и стабильная работа горелки.