Газопальниковий пристрій

1. Газопальниковий пристрій, що містить корпус, в якому паралельно поздовжній осі розташовані порожнисті колектори-стабілізатори полум'я, виконані у вигляді поганообтічного тіла з задньою стінкою, перпендикулярною подовжній осі стабілізатора, що мають газороздавальні отвори та газоподавальний патрубок, який відрізняється тим, що корпус виконано циліндричної форми, а порожнисті колектори-стабілізатори виконані з однією або декількома порожнинами, створеними за допомогою циліндричних кілець, встановлених співвісно у корпусі, причому газороздавальні отвори колектора-стабілізатора виконані в декілька рядів, а відношення діаметрів попереднього та останнього рядів дорівнює від 1 до 10. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що у вхідній частині корпусу газопальникового пристрою встановлена поперечна решітка. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що на вихідному кінці газопальникового пристрою виконано вогневий насадок з конусним перетиском. UA (21) a200611254 (22) 25.10.2006 (24) 25.02.2009 (46) 25.02.2009, Бюл.№ 4, 2009 р. (72) МІНЯЙЛО АН АТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, U A, ПРУСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР АНАТОЛІЙОВИЧ, U A, ЦВЄТКОВ СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, UA (73) ДЕРЖАВНЕ МАЛЕ ПІДПРИЄМСТВО "ЦЕНТР ПО ВИПРОБУВАННЮ ТА ВПРОВАДЖЕННЮ ПАЛИВОВИКОРИСТОВУЮЧОГО ОБЛАДН АННЯ", U A (56) UA 54616 C2, F23Q13/00, F23R3/30, 17.03.2003 UA 52589 C2, F23D14/00, 15.01.2003 SU 1208417 A, 4F23D14/62, F28F9/02, 30.01.1986. Бюл.№4 SU 1506222 A1, 4F23D14/20, 07.09.1989. Бюл.№33 SU 1749621 A1, 5F23D14/20, 23.07.1992. Бюл.№27 SU 186606, F23F, 03.10.1966. Бюл.№19 UA 842 U, F23D14/00, 16.07.2001 UA 56307 С2, 7F23D14/00, 15.05.2003 RU 2216689 С1, 7F23D14/62, 20.11.2003 RU 2230257 С2, 7F23D14/24, 10.06.2004 GB 1262417, F23D13/24, 02.02.1972 GB 1420874, 2F24H3/08, F23D15/00, 14.01.1976 C2 2 (19) 1 3 85705 Е.А., Любчик Г.Н., Христич В.А. Исследование закономерностей выгорания топлива за уголковыми и плоскими стабилизаторами пламени. Теория и практика сжигания газа. Вып. VI, Л., Недра, 1975, стр. 324-338]. В таких пальникових пристроях досягається утворення газоповітряної суміші на малій відстані від вихідних отворів пальника за рахунок дроблення струменів газу в системі газороздавальних отворів і дроблення потоку повітря системою перегородок-стабілізаторів, що має наслідком скорочення довжини факелу. Такі пальники мають деякі особливості, які звужують галузь їх застосування: Прямокутна форма вихідного перерізу пальника ускладнює їх компоновку в теплових агрегатах, в більшості яких амбразура для встановлення пальників має циліндричну форму. Особливо це стосується випадків заміни малоефективних пальників на діючому обладнанні на сучасні ефективні пальники. Скорочення довжини факелу в певних випадках має позитивний ефект, але в абсолютній більшості випадків для збільшення ефективності теплообміну в топці потрібне заповнення факелом всього об'єму топки. В екранованих топках котлів при цьому збільшується теплосприймання в топці, що має наслідком, по-перше, зменшення максимальної температури факелу, що поліпшує екологічні показники агрегату - зменшення викидів оксидів азоту, а, по-друге, має наслідком зменшення температури відхідних газів - підвищення коефіцієнту корисної дії агрегату. В таких випадках необхідна узгодженість параметрів факелу і топки. Пальники мають малий гідравлічний опір повітрю, що зменшує витрати електроенергії на дуття. Але у випадку необхідності роботи пальника в широкому діапазоні теплової потужності (коефіцієнт робочого регулювання Крр повинен бути не менше 4, що є вимогою п. 1.2.2 ГОСТ 21204-83 «Горелки газовые промышленные. Классификация. Общие технические требования, маркировка и хранение») величина тиску повітря перед пальником на мінімальній тепловій потужності складає величину 12мм вод.ст., яка порівнянна з похибкою вимірювальних приладів. Ця обставина ускладнює експлуатаційне налагодження співвідношення «газ - повітря» на цих режимах. В таких випадках необхідне підвищення гідравлічного опору пальника повітряному потоку. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення газопальникового пристрою, в якому за рахунок виконання в інший формі порожнистих колекторів-стабілізаторів, розміщення газораздавальних отворів та вибору співвідношення їх діаметрів, а також встановлення додаткової решітки або звуження вогневого насадка забезпечується можливість зміни довжини факелу, збільшення коефіцієнту робочого регулювання по тепловій потужності, поліпшення енерго-технологічних характеристик агрегату в цілому (збільшення ККД, зменшення викидів оксидів азоту), і за рахунок цього полегшується компоновка пальника в тепловому агрегаті і розширюється галузь його застосу 4 вання та полегшується експлуатаційне налагодження паливовикористовуючого агрегату.Поставлене завдання вирішено завдяки тому, що в газопальниковому пристрої, що містить корпус, в якому паралельно поздовжній осі розташовані порожнисті колектори-стабілізатори полум'я, виконані у вигляді поганообтічного тіла з задньою стінкою, перпендикулярною поздовжній осі стабілізатора, що мають газороздавальні отвори та газоподавальний патрубок, згідно винаходу корпус виконано циліндричної форми, а порожнисті колектори-стабілізатори виконані з однією або декількома порожнинами, створеними за допомогою циліндричних кілець, встановлених співвісно в корпусі, причому газороздавальні отвори колектора-стабілізатора виконані в декілька рядів, а відношення діаметрів попереднього та останнього рядів дорівнює від 1 до 10. Додатковою відзнакою є те, що у вхідній частині корпусу газопальникового пристрою встановлена поперечна решітка. Крім того, додатковою відзнакою є те, що на вихідному кінці газопальникового пристрою виконано вогневий насадок з конусним перетиском. Сукупність суттєвих ознак винаходу дозволяє вирішити поставлене завдання, оскільки дає можливість одержувати факел необхідної довжини, тим самим збільшити заповнення факелом об'єму топки, що має наслідком збільшення теплосприймання в топці, зниження максимальної температури факелу і, як наслідок, збільшення ККД агрегату та зниження викидів оксидів азоту. Для підвищення точності налагодження співвідношення «газ повітря» на мінімальній тепловій потужності за рахунок встановлення решітки в корпусі або звуження вогневого насадку пальника підвищують гідравлічний опір повітряного потоку. Винахід пояснюється кресленням. На Фіг.1 приведений газопальниковий пристрій з одним кільцевим колектором-стабілізатором, на Фіг.2 представлений газопальниковий пристрій з двома кільцевими колекторами-стабілізаторами. Газопальниковий пристрій містить циліндричний корпус 1 (повітряний канал), всередині якого коаксиально розміщено порожнистий кільцевий колектор-стабілізатор 2 з газороздавальними отворами 3, розміщеними у вихідній частині колектора по колах у кілька рядів, та плоскою задньою стінкою 4. Газоподавальний патрубок 5 радіально з'єднаний з кільцевим колектором-стабілізатором. На вихідному кінці корпусу встановлено вогневий насадок 6, який має конусний перетиск 7 і розміщений в амбразурі теплового агрегату. Замість конусного перетиску вогневого насадка на вході в пальниковий пристрій може бути встановлена решітка 8. Газопальниковий пристрій працює наступним чином. По всьому корпусу 1 подають повітря, а кільцевим колектором-стабілізатором 2 його розділяють на центральний та периферійний концентричні потоки. Газ по патрубку 5 подають в стабілізатор 2 та через отвори 3 його подають в потік набігаючого повітря, утворюючи газоповітряну суміш. Спочатку її підпалюють запальним пристроєм (на 5 85705 кресленні не показаний). Постійне займання та стабілізацію полум'я забезпечують високотемпературні продукти згоряння зони рециркуляції, яка утворюється за плоскою задньою стінкою 4 стабілізатора. Конусний перетиск 7 вогневого насадка 6 або решітка 8 на вході в пальниковий пристрій підвищують гідравлічний опір повітряного потоку. 6 Дослідний зразок пропонованого пристрою було випробувано на випробувальному стенді згідно ГОСТ 29134-97 «Горелки газовые промышленные. Методы испытаний». Технічна характеристика пальника за результатами випробувань представлена в Таблиці 1. Також в таблиці представлена технічна характеристика за результатами випробувань пальника за прототипом. Таблиця 1 Технічна характеристика пальників за результатами випробувань №№ Найменування параметра пп 1 2 1. Теплова потужність: - максимальна - мінімальна 2. Тиск газу перед пальником: - на максимальній потужності - на мінімальній потужності 3. Тиск повітря перед пальником: - на максимальній потужності - на мінімальній потужності 4. Витрата газу: - на максимальній потужності - на мінімальній потужності 5. Нижча теплота згоряння газу 6. Довжина факелу 7. Коефіцієнт робочого регулювання по тепловій потужності 8. Коефіцієнт надлишку повітря на максимальній тепловій потужності 9. Збільшення коефіцієнту надлишку повітря в діапазоні робочого регулювання 10. Вміст шкідливих домішок у сухи х нерозбавлених продуктах згоряння (при α = 1,0) на максимальній тепловій потужності: - оксиду вуглецю CO - оксидів азоту NOX у перерахунку на NO2 Одиниця виміру 3 нормована* 4 Величина параметру за прототипом 5 винахід 6 МВт МВт 3,11 0,61 1,0 0,18 мбар мбар 177 27 16,0 0,9 кПа кПа 0,40 0,03 0,53 0,03 м 3/год м 3/год ккал/м 3 м 326 64,4 8207 0,9 104 18,7 8261 1,3 4,0* 5,1 5,6 1,15* 1,14 1,02 0,2* 0,2 0,15 % мг/м 3 0,05* 117** 230*** 180** 250*** 0,05 625 0,004 55 170 130 мг/м 3 * - у відповідності до ГОСТ 21204-83 «Горелки газовые промышленные. Классификация. Общие технические требования, маркировка и хранение»; ** - у відповідності до ГОСТ 28193-89 «Котлы паровые стационарные с естественной циркуляцией паропроизводительностью менее 4 т/ч. Общие те хнические требования»; *** - у відповідності до ГОСТ 10617-83 «Котлы отопительные теплопроизводи-тельностью от 0,10 до 3,15МВт. Общие те хнические условия». В Таблиці 2 представлена залежність відносної довжини факелу lф , тобто відношення довжини факелу при вибраному співвідношенні діамет рів отворів попереднього dп та останнього dо рядів до довжини факелу при dп=dо, від величини dп/dо. 7 85705 8 Таблиця 2 Залежність відносної довжини факелу від співвідношення діаметрів отворів попереднього та останнього рядів dп/dо lф 0,5 Нестійкість горіння 1 3 6 10 1 1,9 2,9 4,0 Результати випробувань свідчать, що пропонований газопальниковий пристрій відповідає вимогам діючих стандартів і може бути використаний в теплових а грегатах різного призначення. У зрівнянні з прототипом пальник за винаходом має вищий коефіцієнт робочого регулювання по тепловій потужності, менший викид оксидів азоту, більшу до вжину факелу. За рахунок зниження коефіцієнту надлишку повітря на Δa=0.12, втрати тепла з відхідними газами зменшуються, а ККД агрегату відповідно збільшується на 0,5%. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 12 хімічний недопал Зміна співвідношення діаметрів отворів попереднього та останнього рядів від 1 до 10 дозволяє в чотири рази змінювати довжину факелу. При величині співвідношення менше за 1 внаслідок збагачення складу суміші в зоні рециркуляції зменшується стійкість полум'я. При величині співвідношення більше 10 з'являється хімічний недопал, що потребує збільшення коефіцієнту надлишку повітря, тобто зниження ефективності агрегату. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601