патент
№ RU 2593316
МПК F23D14/04

МОДУЛЬ МНОГОФАКЕЛЬНОЙ ЭЖЕКЦИОННОЙ ГОРЕЛКИ

Авторы:
Ивашин Александр Федорович
Номер заявки
2015109798/06
Дата подачи заявки
19.03.2015
Опубликовано
10.08.2016
Страна
RU
Дата приоритета
16.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
3
Реферат

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах и других тепловых агрегатах. Модуль многофакельной эжекционной горелки содержит эжекционный смеситель, совмещенный с головкой, содержащей амбразуру и сопло, на выходе амбразуры установлен рассекатель потока газа на глубину по потоку 2-3 величины щели. Амбразура смещена от оси горла смесителя на величину не менее 0,7 диаметра горла смесителя. Изобретение позволяет обеспечить устойчивость факела, исключающего проскок газа в головку и отрыв пламени, полноту выгорания газа со снижением уровня вредных примесей и потерь тепла с уходящими газами, равномерный прогрев по высоте в устройстве применения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

1. Модуль многофакельной эжекционной горелки, содержащий эжекционный смеситель, совмещенный с головкой, содержащей амбразуру и сопло, отличающийся тем, что на выходе амбразуры установлен рассекатель потока газа на глубину по потоку 2-3 величины щели.
2. Модуль многофакельной эжекционной горелки по п. 1, отличающийся тем, что амбразура смещена от оси горла смесителя на величину не менее 0,7 диаметра горла смесителя.

Описание

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах и других тепловых агрегатах.

Известно множество горелок различных конструктивных исполнений:

1. Ионин Н.А. Газоснабжение. - М.: «Энергия», 1965. - С.307-369, 400-404.

2. ГОСТ 16569-86. Устройство газогорелочное УГОП-НП-16-II.

3. Газогорелочные устройства (ГГУ) САБК-1 - САБК-8-10: листок-каталог: разработчик и исполнитель ООО «ГАЗСТРОЙ». - Ульяновск, [2011]. - 3 л.

4. Пат. RU 2157485 C1, МПК6 F23D 14/04. Многофакельная инжекционная горелка / Киселев В.Н., Корышев Э.Т. - Опубл. 10.10.2000.

5. Горелка газовая бытовая (ГГБ): листок-каталог: разработчик и исполнитель ЗАО «СИБГАЗПРИБОР». - [Тюмень], [1995]. - 1 л.

В результате широкого применения горелок, аналогичных указанным в книге [1], и на основании приведенных автором методик расчетов выявлены следующие недостатки:

- в мощных устройствах сложно обеспечить полное выгорание горючего (газа) в связи с увеличенными при этом отклонениями параметров от расчетных (от номинала);

- при больших мощностях (40-100 кВт) очевидна целесообразность многофакельного построения горелки, а при этажном построении теплообменников топки котла (2-3 блока) из условий эффективности теплообмена при равномерном прогреве по высоте требуется менее напряженная горелка с высоким факелом диффузионного горения. Это способствует сбою коэффициента первичного воздуха (менее 0,45) и соответственно химической неполноте сгорания, повышенному содержанию окиси углерода и увеличению потерь тепла с уходящими газами. Сбой коэффициента первичного воздуха способствует проскоку газа в головку или отрыву пламени, что недопустимо по условиям эксплуатации;

- ограничено применение низкофакельных горелок для котлов повышенной мощности в связи с неравномерным прогревом теплообменника: перегрев нижних слоев теплоносителя приводит к нарушению эксплуатационных свойств устройства и системы отопления в целом (подтверждается опытом автора при разработке и внедрении комплексов «газогорелочное устройство - котел отопительный» [6. Пат. RU 2314462 С2, МПК6 F24H 1/30. Котел отопительный / А.Ф. Ивашин. - Опубл. 10.01.2008].

[2] - устройство содержит сопло, воздушные каналы (смесители), головку горелки и систему подачи - регулирования газовоздушной смеси. Горелка простая и надежная, но подобные горелки обладают очень низким КПД ввиду упрощенной системы авторегулирования при повышенном химическом недожоге, поэтому они могут быть применены в маломощных устройствах, например в бытовых отопительных печах, для чего и предназначены.

[3] - одно из упрощенных газогорелочных устройств. Головка (трубка с отверстиями) является продолжением воздушного канала (смесителя), куда потоком газа из сопла эжектируется воздух: коэффициент эжекции предварительно механически настраивается заслонкой, установленной по резьбе на внешнем диаметре конструкции сопла. Отсутствие смесителя, соответствующего по профилю законам газодинамики [1], не способствует равномерному смешению газа и воздуха, а следовательно, и полному выгоранию газа и снижению уровня вредных примесей в уходящих газах, учитывая еще и неизменное сечение головки при большом удлинении.

[4] - горелка содержит трубчатые насадки (головки) с отверстиями, куда напрямую из газораспределителя поступает газ. Устройство аналогично газогорелочным устройствам [2] и [3] и имеет те же недостатки.

[5] - горелка газовая бытовая с головками щелевыми низкофакельными, в основном пригодными только для маломощных тепловых устройств.

Ближайшим техническим устройством, выбранным в качестве прототипа, является модульная горелка УГТ-ТЕМП [7. Устройства газогорелочные. УГТ «ТЕМП»: листок-каталог: разработчик и исполнитель ОАО «Завод «Старорусприбор». - Новгородская обл., г. Старая Русса, [2002]. - 1 л.]. В устройстве газогорелочном положительно реализовано многофакельное модульное построение горелки с высоким факелом диффузионного горения, что востребовано в котлах повышенной мощности. В конструкции прототипа исключены многие недостатки аналогов, в частности по смесеобразованию: смеситель и головка в модуле газодинамически разнесены, но конструктивно совмещены в единый канал. Вместе с тем имеются следующие недостатки:

- технологическая сложность обеспечения расчетных параметров в совмещенной конструкции модуля смесителя и головки;

- затруднительно удержание горения высокого диффузионного факела устойчивым и обеспечение при этом полноты выгорания газа.

Целью изобретения является создание модуля эжекционного смесителя, совмещенного с головкой многофакельной горелки с высоким факелом диффузионного горения, обеспечивающего: - устойчивость факела, исключающего проскок газа в головку и отрыв пламени; - полноту выгорания газа со снижением уровня вредных примесей и потерь тепла с уходящими газами; - а также стабильные температурные условия для равномерного прогрева по высоте в устройстве применения.

Осуществление поставленной цели достигается установкой в амбразуре (выходном отверстии) головки модуля многофакельной эжекционной горелки рассекателя потока газа на глубину по потоку 2-3 величины щели (t) [10. Ивашин, А.Ф. Расчет горелки газовой атмосферной диффузионной: пример расчета микрофакела к модульным горелкам: рукопись. - Оренбург, 2015. - 8 с.: ил.]. Амбразура головки при этом должна быть смещена от оси горла смесителя на величину не менее 0,7 диаметра горла смесителя (dг).

Указанные меры позволяют повысить коэффициент первичного воздуха предварительно приготовленной газовоздушной смеси ближе к максимальному, что улучшает полноту выгорания газа и устойчивость высокого факела при расположении его в огневом устройстве, а также приводит к снижению вредных примесей в уходящих газах.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1-3 представлен модуль многофакельной эжекционной горелки, содержащий эжекционный смеситель 1, совмещенный с головкой 2. Головка содержит амбразуру 3, где установлен рассекатель потока газа 4. Модули устанавливаются соосно диаметру (dc) сопла 5 на коллектор 6 в количестве, вычисляемом по расчетным параметрам горелочного устройства необходимой мощности.

Модуль многофакельной эжекционной горелки работает следующим образом.

Горючий газ (пропан) через сопло 5 подают в полость эжекционного смесителя 1, воздух при атмосферном давлении за счет эжекции и температурного перепада давления поступает в смеситель 1 и, смешиваясь с горючим газом, поступает в амбразуру головки для сгорания. Смесь горючего газа и воздуха регулируется автоматикой подачи газа газогорелочного устройства (не показана) до стехиометрического соотношения продуктов горения. Далее стехиометрическое соотношение поддерживается в авторегулируемом режиме атмосферной диффузионной горелки. Рассекатель способствует устойчивому диффузионному горению.

Предлагаемый модуль в составе многофакельной эжекционной горелки обеспечивает устойчивость высокого факела при широком диапазоне параметров регулирования, исключая проскок и отрыв пламени, а также улучшает полноту выгорания газа. При этом исключаются недостатки аналогов и прототипа.

Таким образом, модуль при устойчивом высоком факеле и улучшенном соотношении первичного воздуха по условиям выгорания газа [1] приобретает расширенный диапазон применения в газогорелочных устройствах повышенной мощности.

Модуль может быть выполнен с использованием стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Источники, принятые во внимание

1. Ионин Н.А. Газоснабжение. - М.: «Энергия», 1965. - С. 307-369, 400-404.

2. ГОСТ 16569-86. Устройство газогорелочное УГОП-НП-16-П.

3. Газогорел очные устройства (ГГУ) САБК-1-САБК-8-10: листок-каталог: разработчик и исполнитель ООО «ГАЗСТРОИ». - Ульяновск [2011]. - 3 л.

4. Пат. RU 2157485 С1, МПК6 F23D 14/04. Многофакельная инжекционная горелка / Киселев В.Н., Корышев Э.Т. - Опубл. 10.10.2000.

5. Горелка газовая бытовая (ГТБ): листок-каталог: разработчик и исполнитель ЗАО «СИБГАЗПРИБОР». - Тюмень [1995]. - 1 л.

6. Пат. RU 2314462 С2, МПК6 F24H 1/30. Котел отопительный / А.Ф. Ивашин. - Опубл. 10.01.2008.

7. Устройства газогорел очные «ТЕМП»: листок-каталог: разработчик и исполнитель ОАО «Завод «Старорусприбор». - Новгородская обл., г. Старая Русса [2002]. - 1 л.

8. Комплект регулирования и автоматики безопасности с газогорелочным устройством КРАБ-1: листок-каталог: разработчик и исполнитель ПО «Стрела». - Оренбург [1991-1994]. - 1 л.

9. Устройство газогорелочное «Пламя»: листок-каталог: разработчик и исполнитель Кумертауское авиац. производств, предприятие (КумАПП). - Башкортостан, Кумертау [1993]. - 2 л.

10. Ивашин А.Ф. Расчет горелки газовой атмосферной диффузионной: пример расчета микрофакела к модульным горелкам: рукопись. - Оренбург, 2015. - 8 с.: ил.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты