Газопальниковий пристрій

Изобретение относится к энергетике и промышленной теплотехнике и может быть использовано при сжигании газообразных топлив в котлах и печах различного назначения. Известны прямоточные газогорелочные устройства с принудительной отдачей воздуха в канал прямоугольного сечения, в виде щели. Обычно такие газогорелочные устройства являются встроенными в пылеугольные горелки. Газовые сопла-коллекторы обтекаемой формы размещены в воздушных каналах газогорелочного устройства. Такая форма сопел обеспечивает плавный сход воздушного потока и предупреждает образование завихрений за газовым соплом, при которых возможно нежелательное проникновение очага зажигания внутрь горелки [Мурзаков В.В. Основы теории и практики сжигания газа в паровых котлах, М.: «Энергия», 1969.- 462с. См. с. 367-368, рис. 9-35 и 9-36]. В определенном значении более близкой по технической сущности к заявленному изобретению является прямоточная горелка для сжигания природного газа, выполненная в виде вертикальной щели; газ поступает по вертикальным коллекторам, расположенным снаружи боковых стенок щели и через два ряда сопел мелкими струями вытекает в воздушный поток. [Хзмалян Д.М., Каган Я. А. Теория горения и топочные устройства. М.: «Энергия», 1976.- 488с. См. с. 203, рис. 11-91]. Существующие прямоточные газогорелочные устройства имеют ряд недостатков. Длина факела в таких прямоточных газогорелочных устройствах при одинаковой производительности больше, чем у широко применяющихся вихревых горелок (с лопаточными завихрителями, улитками и др.); с увеличением единичной производительности прямоточных газогорелочных устройств эта разница в длине факела растет, что приводит к неравномерному распределению температур по поверхности нагрева и даже к пережогу экранных поверхностей задней стенки В существующих газогорелочных устройства х любого типа при большой производительности затруднено обеспечение равномерного распределения газа в потоке воздуха и и х смешение, что приводит к недостаточно полному сгоранию газа. В существующи х прямоточных палевых газогорелочных устройствах стабилизация факела осуществляется за счет больших объемов зоны рециркуляции в топочном пространстве, что связано с трудностью запуска котлов. В настоящее время щелевые газовые горелки ввиду указанных и други х недостатков применяются редко. Широко распространенные вихревые газовые горелки также не лишены недостатков. К числу таких недостатков относят следующие. Вихревые газовые горелки повышают тепловую нагрузку фронтовой стены топки, что часто приводит к быстрому разрушению амбразур, самих горелок и перенапряжению экранов. Эти газовые горелки имеют аэродинамическое сопротивление в 3 - 4 раза большее, чем прямоточные, и соответственно завышенный расход энергии на собственные нужды. Вихревые газовые горелки не обеспечивают полного сгорания топлива при пониженных и, часто, на расчетных нагрузках. Целью настоящего изобретения является повышение полноты сгорания во всем диапазоне нагрузок газогорелочного устройства, улучшение те хнико-экономических, экологических показателей и повышение надежности топливосжигающего оборудования. Указанная цель достигается тем, что вн утри воздушною канала газогорелочного устройства преимущественно прямоугольного поперечного сечения устанавливаются плоские разделительные перегородки, делящие поперечное сечение горелки на систему плоских каналов, а общий поток воздуха па относительно тонкие плоские струи. Эти перегородки выполняются полыми и используются в качестве газовых коллекторов; при этом в каждый из омывающих их воздушных потоков из отверстий, выполненных в стенках разделительных перегородок, большим числом мелких струй подается горючий газ. Такое конструктивное решение позволяет обеспечить равномерное распределение газа в поперечном сечении плоского воздушного канала и его интенсивное смешение с воздухом. Разделительные перегородки имеют профиль плохообтекаемого тела, то есть в хвостовой (нижней по потоку воздуха) части они срезаны под углом 90° к стенкам образующим воздушные каналы. При прохождении газовоздушного потока через газогорелочное устройство это приводит к образованию за каждой перегородкой зоны рециркуляции, что обеспечивает устойчивое горение за каждой из перегородок, которые выполняют, таким образом, роль сложного стабилизатора пламени горелки, которое представляет собой систему коротких плоскопараллельных факелов. В этом случае разделительные перегородки в воздушном канале выполняют функцию коллекторастабилизатора пламени. Количество перегородок выбирается в зависимости от производительности газогорелочного устройства. Характеристики горения такого газогорелочного устройства и его возможности существенно превосходят характеристики как известных прямоточных щелевых газогорелочных устройств, так и существующи х горелочных устройств др уги х типов. Это обусловлено следующими причинами. При одинаковой величине площади живого сечения газогорелочных устройств пропорционально числу установленных перегородок, являющихся одновременно коллекторами-стабилизаторами, уменьшается характеристический размер воздушных каналов, Ь. При этом достигаются следующие положительные результаты: 1) ввиду быстрого смешения газа с воздухом обеспечивается полное сгорание газа при минимальных значениях коэффициента избытка воздуха в горелке; 2) пропорционально величине b сокращается общая длина факела, существенно возрастает объемная интенсивность горения, возрастает теплоотдача в топке, печи. Уменьшение величины b позволяет применить для подачи газа систему отверстий малого диаметра, что позволяет не только улучши ть качество смеси и осуществить микродиффузионный механизм горения, близкий по своим характеристикам (интенсивности, химической кинетике) к горению гомогенной смеси. При этом улучшаются не только технико-экономические, а и экологические характеристики газосжигающих установок. Отсутствие мощных зон обратных токов, свойственных существующим горелочным устройствам, существенно снижает температуру конструктивных элементов горелки, амбразуры, экранов и значительно увеличивает срок их службы. Использование системы плоских коллекторов-стабилизаторов позволяет придавать горелке различную форму и облегчает ее компоновку с топками и печами различной формы. На чертеже изображено щелевое газогорелочное устройство с разделительными перегородками выполняющими роль газораздаточных коллекторов-стабилизаторов. Газогорелочное устройство состоит из воздушного канала 1, в котором размещены коллекторыстабилизаторы 2, имеющие подводы газа 3 и газораздаточные отверстия 4. На чертеже показана стабилизирующая зона обратных токов 5, возникающая за стенкой 6 коллекторастабилизатора при paботе горелки. По результатам сравнительных исследований проведенных на котлах ДКВР-10-13 АΟ «Киевская овощная фабрика» получено: а) КПД котла с опытными газогорелочными устройствами заявленного типа превысил КПД котла с лучшими на настоящий момент серийными газогорелочными устройствами МГМ-4м на 3,5... 5,4%; б) опытное газогорелочное устройство не имеет перегревающихся в процессе работы деталей; аэродинамика факела и его небольшая длина улучшает защи щенность амбразуры и внутренних поверхностей топки от высокотемпературных взаимодействий, что способствует повышению надежности как самого газогорелочного устройства, так и котла в целом. Фіг