Інжекційний плоскополум’яний дифузійний пальник

Інжекційний плоскополум'яний дифузійний пальник, що містить циліндричний насадок, встановлений у циліндричній амбразурі пальникового каменю і оснащений на вихідному кінці встановле 3 проскакування полум'я в інжектор-змішувач, що призводить до порушення теплового режиму роботи пальника і теплового агрегату в цілому, перегріву, деформації і виходу з ладу (згорянню) циліндричного насадка і розподільчого ковпачка. Крім того, у відомому пальнику основне змішування паливного газу і повітря здійснюють в інжекторізмішувачі, а вторинне повітря подають безпосередньо на виході із циліндричного ковпачка перед розподільчим ковпачком. Внаслідок цього в цій зоні має місце інтенсивне горіння газоповітряної суміші, що обумовлює високу температуру вихідної ділянки циліндричного насадка і розподільчого ковпачка і, отже, їхню деформацію і зниження терміну служби, підвищення вмісту оксидів азоту (NOх) у продуктах згоряння і зниження ефективної теплової потужності пальника. Крім того, вихідний кінець циліндричного насадка виконаний у вигляді прямокутного торця, внаслідок чого має місце відрив палаючої газоповітряної суміші від поверхні пальникового каменю, що обумовлює зменшення ефективної поверхні тепловіддачі і зниження температури випромінюючої поверхні пальникового каменю. Крім цього, відомий пальник характеризується високим рівнем шуму при його роботі і великою масою, внаслідок наявності пальникового каменю, що також обумовлює складність його виготовлення і монтажу. В основу пропозиції поставлене завдання вдосконалення інжекційного плоскополум'яного дифузійного пальника, в якому у результаті розміщення газового сопла безпосередньо до розподільчого ковпачка в циліндричному насадку, особливого виконання вихідного кінця циліндричного насадка і використання в якості пальникового каменю штатної кладки теплового агрегату, в якій виконана циліндрична амбразура, забезпечується збільшення діапазону робочого регулювання пальника по тиску і складу паливного газу, зниження температури розподільчого ковпачка і вихідного кінця циліндричного насадка, збільшення ефективної поверхні тепловіддачі і підвищення ЇЇ середньої температури і за рахунок цього знижується рівень шуму при роботі пальника, зменшується вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, збільшується термін служби конструктивних елементів пальника, а також спрощуються його виготовлення і монтаж. Поставлене завдання вирішене завдяки тому, що в інжекційному плоскополум'яному дифузійному пальнику, що містить циліндричний насадок, встановлений у циліндричній амбразурі пальникового каменю і оснащений на вихідному кінці встановленим із зазором профільованим розподільчим ковпачком, і співвісно встановлену в ньому газову трубу з газовим соплом на вихідному торці і з повітряною шайбою на вхідному торці, відповідно до пропозиції, вихідний торець циліндричного насадка виконаний у вигляді розтруба, профіль якого відповідає профілю розподільчого ковпачка, а в якості пальникового каменю використовують штатну кладку теплового агрегату, в якій виконано циліндричну амбразуру, причому газове сопло розміщене в циліндричному насадку до розподіль 46627 4 чого ковпачка на відстані (0,1-1,2)·dвн від нього, де dвн - внутрішній діаметр циліндричного насадка. Завдяки розміщенню газового сопла в циліндричному насадку безпосередньо перед розподільчим ковпачком збільшується діапазон робочого регулювання пальника по складу і тиску паливного газу, тому що не відбувається проскакування полум'я в циліндричний насадок. Змішування паливного газу і повітря має місце на вихідній ділянці циліндричного насадка в кільцевому зазорі, утвореному розтрубом циліндричного насадка і розподільчим ковпачком, при цьому реакція горіння протікає в дифузійній області, що обумовлює зниження температури розподільчого ковпачка і вихідного розтруба циліндричного насадка, збільшення їхнього терміну служби і зниження вмісту оксидів азоту в продуктах згоряння. Крім того, таке взаємне розташування газового сопла і розподільчого ковпачка сприяє зниженню рівня шуму при роботі пальника. Завдяки тому, що профіль вихідного розтруба циліндричного насадка відповідає профілю розподільчого ковпачка, газоповітряна суміш і продукти згоряння проходять без відриву по площині внутрішньої кладки теплового агрегату, що виконує роль пальникового каменю, тому чому збільшується ефективна поверхня тепловіддачі і підвищується її середня температура. За рахунок використання в якості пальникового каменю штатної кладки теплового агрегату знижується маса пальника і спрощуються його виготовлення і монтаж. Далі сутність пропозиції пояснюється детальним описом пропонованого інжекційного плоскополум'яного дифузійного пальника і кресленням, на якому представлений поздовжній розріз пальника. Інжекційний плоскополум'яний дифузійний пальник містить циліндричний насадок 1, що встановлений у циліндричній амбразурі 2, виконаній в кладці 3 теплового агрегату. Вихідний кінець циліндричного насадка 1 виконаний у вигляді профільованого розтруба 4. У циліндричному насадку 1 співвісно встановлена газова труба 5, на вихідному кінці якої встановлено газове сопло 6, а на вхідному кінці - повітряна шайба 7. На вихідному кінці циліндричного насадка встановлений із зазором розподільчий ковпачок 8, при цьому його профіль відповідає профільованому розтрубу 4, а відстань s від газового сопла 6 до торця розподільчого ковпачка 8 становить (0,1-1,2)·dвн, де dвн - внутрішній діаметр циліндричного насадка 1. Пропонований інжекційний плоскополум'яний дифузійний газовий пальник працює таким чином. Паливний газ під тиском подають у газову трубу 5. При виході з газового сопла 6 за рахунок розрідження газ засмоктує повітря через зазор, утворений вхідним торцем циліндричного насадка 1 і повітряною шайбою 7. На виході з газового сопла 6 паливний газ із інжектованим повітрям утворює газоповітряну суміш, що через зазор, сформований розтрубом 4 циліндричного насадка 1 і розподільчим ковпачком 8 направляють на поверхню кладки 3 теплового агрегату, де відбувається згоряння паливного газу. У результаті горіння паливного газу внутрішня поверхня кладки 3 нагріваєть 5 46627 ся до високої температури і служить джерелом променистої теплової енергії. Робочі випробування відомого радіаційного газового пальника і пропонованого інжекційного плоскополум'яного дифузійного пальника проводили на дослідному стенді Інституту газу НАН України. При проведенні випробувань відомого і пропонованого газових пальників змінювали склад і тиск паливного газу, вимірювали температуру основних конструктивних елементів (температуру розподільчого ковпачка і вихідної ділянки циліндричного насадка), середню температуру поверхні 6 випромінювання пальникового каменю (у випадку відомого пальника) і кладки теплового агрегату (у випадку пропонованого пальника), вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, рівень шуму при роботі пальника, реєстрували проскакування полум'я в циліндричний насадок і відрив полум'я від поверхні пальникового каменю (у випадку відомого пальника) і кладки теплового агрегату (у випадку пропонованого пальника). Результати випробувань представлені в таблиці. Таблиця Результати випробування відомого і пропонованого газових пальників Показник Відомий пальник Дс.1 Пропонований пальник Дс.2 Дс.3 Дс.4 Відносна (щодо внутрішнього діаметра циліндричного насадка dвн) відстань від зрізу газового сопла до роз15,5dвн 0,05dвн 0,1dвн подільного ковпачка, s Мінімальний тиск паливного газу, при якому має місце 0,01 0,005 0,007 проскакування полум'я в циліндричний насадок, МПа Максимальний вміст водню в паливному газі, при якому має місце проскакування полум'я в циліндричний 34,0 80,0 77,0 насадок, об.% Температура розподільчого ковпачка, °С 1150 900 870 Температура вихідної ділянки циліндричного насадка, 1070 850 850 °С Середня температура робочої поверхні пальникового каменю (відомий пальник)/кладки теплового агрегату 1170 1200 1200 (пропонований пальник), °С Вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, мг/мг3 135,0 50,0 45,0 Рівень шуму, дб 85 50 55 Відрив полум'я від робочої поверхні пальникового камає меню (відомий пальник)/кладки теплового агрегату має місце відс. місце (пропонований пальник) Таким чином, із представлених у таблиці даних бачимо, що при відстані від газового сопла до розподільчого ковпачка (0,1-1,2)·dвн пропонований пальник характеризується більшим діапазоном робочого регулювання по тиску паливного газу, що відображено в зменшенні нижньої межі тиску, при якому відсутнє проскакування полум'я в циліндричний насадок (0,007Мпа в пропонованій у порівнянні з 0,01Мпа у відомому пальнику), а також більшим діапазоном робочого регулювання по складу паливного газу, що відображено в збільшенні верхньої межі вмісту водню, при якому відсутнє проскакування полум'я в циліндричний насадок (75-77об.% у порівнянні з 34об.%), більш Дс.5 0,8dвн 1,2dвн 1,5dвн 0,007 0,007 0,009 75,0 75,0 36,0 850 900 1150 850 870 1050 1250 1200 1200 40,0 60 60,0 60 125,0 85 відс. відс. відс. низькою температурою розподільчого ковпачка(850-900°С у порівнянні з 1150°С) і вихідного кінця циліндричного насадка (850-870°С у порівнянні з 1070°С), більш високою температурою робочої поверхні тепло випромінюючої поверхні (12001250°С у порівнянні з 1170°С), меншим вмістом оксидів азоту в продуктах згоряння (45-60мг/м3 у 3 порівнянні з 135мг/м ) і меншим рівнем шуму при роботі пальника (55-60дб у порівнянні з 85дб). Крім того, очевидно, що при використанні в якості пальникового каменю штатної кладки теплового агрегату знижується маса пальника, спрощуються його виготовлення і монтаж. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 46627 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601