Газовий керамічний пальник і регенеративний тепловий генератор

1 Газовий керамічний пальник, зокрема для камери згоряння (2) регенеративного теплового генератора, такого як підігрівам дуття (1) для доменної печі (1), де керамічний пальник забезпечений першим подавальним трубопроводом (13) для першого компонента горіння, такого як горючий газ, і другим подавальним трубопроводом (12) для другого компонента горіння, такого як повітря горіння, при цьому перший подавальний трубопровід (13) відкривається у загалом подовжений випускний отвір (15), а другий подавальний трубопровід відкривається в щонайменше один другий випускний отвір (14), причому цей останній отвір (отвори) розташований загалом паралельно і нижче за течією від першого випускного отвору, крім того, між першим подавальним трубопроводом (13) і другим подавальним трубопроводом (12) розташована перегородка (11), що проходить до цих двох випускних отворів (14, 15), які відкриваються безпосередньо в камеру згоряння (2), який відрізняється тим, що щонайменше один з подавальних трубо Винахід відноситься до газового керамічного пальника, зокрема, для використання в камері згоряння регенеративного теплового генератора, такого як підігрівам дуття для доменної печі, де керамічний пальник забезпечений першим подаючим трубопроводом для першого компонента горіння, такого як горючий газ, і другим подаючим трубопроводом для другого компонента горіння, такого як повітря горіння, при цьому перший подаючий трубопровід відкривається у загалом по проводів - перший (13) або другий (12) - забезпечений пристосуваннями для надання під час роботи турбулентності компоненту горіння при його виході з даного трубопроводу (трубопроводів) з можливістю утворення горючої суміші з двох компонентів горіння вище за течією і в безпосередній близькості до кінця перегородки (11), згадані пристосування для створення турбулентності поблизу випускного отвору (отворів) (14, 15) щонайменше першого і/або другого подавального трубопроводу включають ступінчасте розширення (16) поперечного перерізу цього трубопроводу, де ступінчасте розширення (16) створене за рахунок форми перегородки (11), а за ступінчастим розширенням до кінця перегородки (11) іде плавне розширення (17), внаслідок чого утворюється камера турбулентності 2 Газовий керамічний пальник по п 1, який відрізняється тим, що ступінчасте розширення (16) становить 20-35 % початкових поперечних перерізів трубопроводу, що розглядається 3 Регенеративний тепловий генератор, такий як підігрівам дуття для доменної печі (1), який містить подавальний канал (9) для подачі газу для нагріву і ВІДВІДНИЙ канал (10) для відведення нагрітого газу, камеру згоряння (2) і теплоутримуючу шахту (3), в якому камера згоряння (2) оснащена керамічним пальником (5) для нагріву теплового генератора, який відрізняється тим, що керамічний пальник являє собою пальник по одному з попередніх пунктів довжений випускний отвір, а другий подаючий трубопровід відкривається в щонайменше один другий випускний отвір, причому цей останній отвір(отвори) розташований загалом паралельно і нижче за течією від першого випускного отвору, крім того, між першим подаючим трубопроводом і другим подаючим трубопроводом розташована перегородка, що проходить до цих двох випускних отворів, які відкриваються безпосередньо в камеру згоряння о о 49099 Крім описаного керамічного пальника, винахід також відноситься до регенеративного теплового генератора, такого як підігрівам дуття для доменної печі, який забезпечений подаючим каналом для подачі газу для нагріву і ВІДВІДНИМ каналом для відведення нагрітого газу, і містить камеру згоряння і теплоутримуючу шахту, де для нагріву теплового генератора камера згоряння оснащена керамічним пальником описаного вище типу Під час роботи доменної печі поблизу неї групується велика КІЛЬКІСТЬ підігрівачів дуття, за рахунок чого перемикання від одного підігрівача дуття на ІНШІЙ завжди дає можливість постачання доменної печі гарячим повітрям як компонентом реакції через ВІДВІДНИЙ канал нагрівника дуття Кожний раз, коли підігрівам дуття від'єднується від доменної печі, вона може підігріватися горючим газом за допомогою керамічного пальника, після чого гарячий димовий газ проходить через камеру згоряння і теплоутримуючу шахту Теплоутримуюча шахта поглинає тепло гарячого димового газу таким чином, що це тепло потім може бути знов виділене в подальшій операційній фазі в повітря, що подається в підігрівам дуття через подаючий канал Для забезпечення ефективності роботи установки дуже важливо, щоб компоненти горіння, що подаються в керамічний пальник, згоряли по можливості повністю до того, як гарячий димовий газ пройде через теплоутримуючу шахту 3 цією метою раніше були розроблені різні конструкції керамічного пальника Для згаданого пальника відомого типу ВІДОМІ варіанти виконання, в яких є один окремий подаючий трубопровід для горючого газу і один окремий подаючий трубопровід для повітря горіння ВІДОМІ також конструкції, в яких один трубопровід для горючого газу розташований в центрі між двома подаючими трубопроводами для повітря горіння ВІДОМІ також конструкції, в яких випускний отвір подаючого трубопровода для повітря горіння являє собою одиночний отвір, хоча відомий і варіант з розділенням цього випускного отвору на групу окремих отворів Остання конструкція описана, наприклад, в Європейському патенті ЕР 0 090 096 У DE 2 700 786 описаний керамічний пальник зі змішувальною камерою для горючого газу і повітря, яка розташована вище за течією від камери згоряння і відділена від неї каналом з вузьким поперечним перетином У змішувальній камері горіння суміші запобігається цим каналом з вузьким поперечним перетином Оскільки В керамічному пальнику по винаходу випускні отвори для газу і повітря відкриваються безпосередньо в камеру згоряння, а пристосування для створення турбулентності утворюють горючу суміш вище за течією і в безпосередній близькості до кінця перегородки, запалення горючої суміші починається біля цих пристосувань У ЕР 0 090 096 описаний керамічний пальник, в якому випускні отвори для газу і повітря мають певну форму, що створює турбулентність, що йде від цих випускних отворів в камеру згоряння У заявці не описано ніяких окремих пристосувань, подібних ступінчастому розширенню, для створен ня турбулентності в суміші газу і повітря вище за отвори за течією і в безпосередній близькості до кінця перегородки Найбільш близький аналог винаходу відомий з US 3 837 793, в якому описаний газовий керамічний пальник, зокрема, для камери згоряння регенеративного теплового генератора, такого як підігрівач дуття для доменної печі, де керамічний пальник забезпечений першим подаючим трубопроводом для першого компонента горіння, такого як горючий газ, і другим подаючим трубопроводом для другого компонента горіння, такого як повітря горіння, при цьому перший подаючий трубопровід відкривається у загалом подовжений випускний отвір, а другий подаючий трубопровід відкривається в щонайменше один другий випускний отвір, причому цей останній отвір(отвори) розташований загалом паралельно і нижче за течією від першого випускного отвору, крім того, між першим подаючим трубопроводом і другим подаючим трубопроводом розташована перегородка, що проходить до цих двох випускних отворів, які відкриваються безпосередньо в камеру згоряння Хоча ВІДОМІ конструкції вже внесли значні поліпшення в ефективність згоряння, однак було виявлено, що можливі і подальші поліпшення Зокрема, було виявлено, що дуже важливо весь час підтримувати запалення над пальником як можна ближче до нього Справа в тому, що, якщо це запалення відбувається на більшій висоті, то внаслідок повільного змішування компонентів горіння зона горіння може почати помітно коливатися, що приведе до пульсації полум'я, яка може викликати вібрацію установки загалом Тому задача винаходу складається в створенні елементів, які будуть забезпечувати практично постійне горіння, переважно в безпосередній близькості до випускних отворів Поставлена задача вирішується тим, що, було знайдено рішення, яке може бути використане в конструкціях з одним і з двома подаючими трубопроводами для другого компонента горіння, а також у конструкціях, в яких випускний отвір кожного подаючого трубопровода являє собою один отвір або розділений на окремі отвори Винахід заснований на тому факті, що щонайменше один з подаючих трубопроводів - перший або другий - забезпечений пристосуваннями для надання під час роботи турбулентності компоненту горіння при його виході з даного трубопровода(трубопроводів), ця турбулентність така, що горюча суміш з двох компонентів горіння утворюється вище за течією і в безпосередній близькості до кінця перегородки Було виявлено, що така турбулентність створюється простим способом, якщо поблизу випускного отвору(отворів) щонайменше першого і/або другого подаючого трубопровода згадані пристосування включають ступінчасте розширення поперечного перетину цього трубопровода, це ступінчасте розширення створене формою перегородки, а за ступінчастим розширенням до кінця перегородки слідує плавне розширення, внаслідок чого утворюється камера турбулентності У МІСЦІ ступінчастого розширення надається турбулентність компоненту горіння, що 49099 проходить через це розширення в створений ним додатковий простір, турбулентність захоплює за собою також ІНШІ компоненти горіння, внаслідок чого в МІСЦІ турбулентності утворюється горюча суміш Ця горюча суміш може бути запалена негайно в цьому ж МІСЦІ, завдяки тому, що в зоні турбулентності низька швидкість потоку в поздовжньому напрямку камери згоряння У результаті полум'я, що утворюється, не може легко "здуватися" з головки пальника Природно, ступінчасте розширення повинне бути досить широким, щоб забезпечити створення турбулентності Було виявлено, що гарні результати досягаються в тому випадку, якщо ступінчасте розширення становить 20 - 35 % початкових поперечних перетинів трубопровода, що розглядається Було виявлено, що не тільки розміри ступінчастого розширення сприяють успіху нової конструкції результати будуть найкращими втому випадку, коли після ступінчастого розширення до кінця перегородки слідує плавне розширення, внаслідок чого утворюється камера турбулентності Завдяки плавному розширенню ця камера турбулентності набуває достатній об'єм, щоб надати турбулентність більшому об'єму газу і таким чином змішати його з горючою сумішшю Це додатково забезпечує стабільність утворення полум'я безпосередньо над кінцем перегородки Далі винахід пояснюється більш детально з посиланнями натри малюнки, де на Фіг 1 як приклад регенеративного теплового генератора показаний підігрівам дуття для доменної печі, на Фіг 2 показана деталь II Фіг 1 в збільшеному масштабі, на Фіг 3 показаний інший варіант здійснення цієї деталі На Фіг 1 позицією 1 позначений тепловий генератор у вигляді підігрівача дуття для доменної печі Підігрівам дуття включає камеру згоряння 2 і теплоутримуючу шахту 3, які відділені одна від одної стінкою 4 Керамічний пальник 5 розташований в нижній частині камери згоряння Повітря горіння для керамічного пальника подається через з'єднувальний канал 6, а паливо у вигляді горючого газу подається через з'єднувальний канал 7 Суміш повітря горіння і горючого газу спалюється в камері згоряння 2 Димові гази, що утворюються при горінні, підіймаються вгору по камері згоряння 2, відхиляються біля купола 8 і потім проходять через теплоутримуючу шахту 3, заповнену вогнетривкими цеглинами(не показані), де вони віддають значну частину тепла вогнетривким цеглинам Димові гази, які охолоджуються внаслідок цієї дії, виходять з підігрівача дуття через ВІДВІДНІ канали 9, один з яких показаний Після нагріву вогнетривких цеглин до достатньої температури подача палива і повітря горіння через канали 6 і 7 припиняється, після чого подається холодне повітря через ВІДВІДНИЙ канал 9 Потім це холодне повітря проходить через гарячу теплоутримуючу область в теплоутримуючій шахті З, нагрівається там і виходить з підігрівача дуття через канал 10 Канал 10 з'єднаний системою розподілу гарячого повітря, так званого "суховія", для подачі його в доменну піч Горючий газ, який подається через з'єднувальний канал 7, відхиляється вгору в перший подаючий трубопровід 13 для горючого газу, а з'єднувальний канал 6 вливається у другий подаючий трубопровід 12 для повітря горіння Подаючі трубопроводи 12 і 13 відділені один від одного перегородкою 11 Конфігурація в області верхнього кінця перегородки 11 позначена II і показана детально в збільшеному масштабі на Фіг 2 ВІДПОВІДНІ ПОЗИЦІЇ на Фіг 1 відносяться до тих же елементів на Фіг 2 З Фіг 2 видно, що випускний отвір 14 подаючого трубопровода 12 знаходиться вище і під кутом відносно випускного отвору 15 трубопровода 13 для горючого газу За рахунок цього потік повітря може проникати в потік газу, внаслідок чого вони змішуються, утворюючи горючу суміш Подаючий трубопровід 13 безпосередньо під випускним отвором 15 забезпечений ступінчастим розширенням 16, отриманим шляхом локального звуження перегородки 11 Ступінчасте розширення 16 примикає до плавного розширення 17 в напрямку випускного отвору 15 За рахунок цього утворюється камера турбулентності 18 між ступінчастим розширенням 16, плавним розширенням 17 і випускним отвором 15 У камері турбулентності 18 частині потоку газу надається інтенсивний турбулентний рух, що продовжується вище випускного отвору 15, який захоплює за собою повітря горіння з трубопровода 12 Внаслідок цього в камері турбулентності 18 утворюється збагачена горюча суміш, яка містить низькошвидкісний компонент в основному напрямку течи через камеру згоряння 2 Якщо ця збагачена горюча суміш запалюється, фронт полум'я буде залишатися вельми стабільним поблизу вільного кінця перегородки 11 Таким чином, усувається пульсація полум'я і, отже, запобігається явище вібрації по всій конструкції загалом Крім того, підвищується ефективність згоряння Як вже відзначалося вище, винахід не обмежений представленою конструкцією У багатьох випадках перевага надається керамічному пальнику, в якому два подаючих трубопроводи 12а і 12Ь для повітря горіння розташовані паралельно відносно подаючого трубопровода 13 для горючого газу У цьому варіанті здійснення, як показано на Фіг 3, Є ДВІ перегородки 11а і 11Ь замість однієї перегородки 11 і двох випускних отворів 14а і 14Ь для подаючих трубопроводів 12а і 12Ь Такий же добрий ефект забезпечується в тому випадку, коли випускний отвір(отвори) 14(або 14а і 14Ь) для повітря згоряння розділений(розділені) на окремі канали ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71