Газовий дифузійний пальник

1. Газовий дифузійний пальник, що містить корпус у вигляді труби з патрубком для подачі природного газу, встановлену у вихідному торці корпусу кільцеву шайбу з нахиленими газовими соплами, розміщеними концентрично під кутом до осі корпусу, а у вхідному - кільцеву глуху шайбу, а також повітряний колектор у вигляді труби, вста новлений всередині корпусу співвісно і з'єднаний з кільцевими шайбами корпусу, який відрізняється тим, що у стінці повітряного колектора на вхідній його половині виконані додаткові радіальні газоперепускні сопла, причому сопла розміщені рівномірно по окружності в декілька рядів і напроти кожного сопла на протилежній стінці співвісно встановлено таке ж радіальне сопло, спрямоване назустріч. 2. Газовий дифузійний пальник за п.1, який відрізняється тим, що сума прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел дорівнює ЗО...50% від суми прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел і нахилених газових сопел, розміщених в кільцевій шайбі, встановленій у вихідному торці корпусу пальника. со Пропозиція стосується пальників для спалювання природного газу з роздільною подачею повітря та газу. Пальник може бути застосований в приладах нагрівання, обладнаних газовими пальниками, в тому числі, працюючих на природному газі, перш за все камерних топках водогрійних і парових котлів малої та середньої потужності, які використовують найчастіше у системах опалення громадських та промислових будівель чи для технологічних цілей у промисловості. Відомий пальник [див. Авт. св. №1560913, М.кл.3 F23D14/20, 1990р.], який містить корпус з патрубком для подачі основного повітря, а також соплами і проточкою в кільцевій вихідній торцевій стінці. В корпусі пальника співвісно встановлений газовий колектор з патрубком для підвода газу та з вихідними соплами в його торцевій стінці. До кільцевої торцевої стінки газового колектора приєднана перфорована воронкоподібна перегородка, виконана у вигляді дифузора. В середині газового колектора співвісно встановлений колектор додаткового повітря з патрубком для подачі додаткового повітря та з вихідним соплом, на якому встановле ний кільцевий виступ. До торцевої вихідної стінки корпуса пальника приєднаний пальниковий камінь з пальниковим тунелем для формування факелу. Відомий пальник має складну конструкцію, пов'язану з виготовленням сопел і проточки в кільцевій вихідній торцевій стінці корпусу, а також з виготовленням та встановленням в пальник перфорованої перегородки у вигляді дифузора. Колектор додаткового повітря, через який подають примусове повітря, при зниженні навантаження різко зменшить діапазон саморегулювання, що може призвести до перегріву окремих частин пальника. Крім цього, процеси змішування газу з повітрям і горіння відбуваються одночасно, тобто в режимі дифузійного горіння і тому факел формується довгим та широким і тому можливе зіткнення факелу з трубами топкових екранів з утворенням шкідливих речовин, насамперед оксиду вуглецю. Відома також найближча по конструкції до тієї, що заявляємо, конструкція газового дифузійного саморегулюючого пальника для спалювання природного газу [див. Деклараційний патент України №47570, Мкл 6 F23D14/20, 2002р.]. Пальник містить 00 со о> 9381 корпус, виготовлений у вигляді труби з патрубком для подачі природного газу, причому, в вихідному торці корпусу встановлена кільцева шайба з соплами, розміщеними концентрично під кутом до осі корпусу, а у вхідному - глуха шайба. В середині корпусу співвісно встановлений повітряний колектор у вигляді труби, з'єднаний з кільцевими шайбами корпусу. Відомий пальник до якоїсь міри має відносно не складну конструкцію у порівнянні з аналогом. Але факел пальника дифузійний, і тому утворюється при формуванні довгим та широким, котрий при зіткненні з холодними стінками топки утворює у вихідних газах шкідливі викиди понад норми, крім того, пальник вимагає порівняно більшого коефіцієнту надлишку повітря, що знижує ккд. В основу пропозиції покладено завдання вдосконалення газового дифузійного пальника, в якому завдяки виконанню додаткових газоперепускних радіальних сопел в стінці повітряного колектора забезпечується інтенсифікація процесу змішування всього необхідного об'єму газу і повітря та, внаслідок цього, зменшуються коефіцієнт надлишку повітря, довжина та ширина факелу і знижується концентрація шкідливих речовин в продуктах згоряння природного газу, що призводить до покращання екологічного стану навколишнього середовища, а також, до підвищення ккд паливовикористовуючого агрегату. Встановлене завдання досягнуто завдяки тому, що у газовому дифузійному пальнику, що містить корпус у вигляді труби з патрубком для подачі природного газу, встановлену у вихідному торці корпусу кільцеву шайбу з соплами, розміщеними концентрично під кутом до осі корпусу, а у вхідному - кільцеву глуху шайбу; а також повітряний колектор у вигляді труби, встановлений всередині корпусу співвісно і з'єднаний з кільцевими шайбами корпусу, згідно пропозиції, в стінці повітряного колектора на вхідній його половині виконані додаткові радіальні газоперепускні сопла, причому сопла розміщені рівномірно по окружності в декілька рядів, напроти кожного сопла на протилежній стінці співвісно виконано таке ж радіальне сопло, спрямоване назустріч. Додатковою ознакою є те, що сума прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел дорівнює ЗО..50 % від суми прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел і газових сопел, розміщених в кільцевій шайбі, що встановлена у вихідному торці корпусу пальника. Завдяки додатковим радіальним газоперепускним соплам частину палива в обсязі 30..50% всієї витрати палива із корпусу пальника подають безпосередньо в повітряний колектор, чим і забезпечують попереднє змішування ЗО..50% всього об'єму палива з 100% об'ємом повітря, а решта палива в обсязі 50..70% проходить крізь нахилені газові сопла і змішується на виході з повітряного колектора з паливоповітряною сумішшю з ЗО...50% палива і 100% повітря і, тим самим забезпечується більш інтенсивний процес змішування всього необхідного об'єму газу і повітря і, внаслідок цього зменшується коефіцієнт надлишку повітря, що приводить до збільшення ккд; збіль шується швидкість згоряння палива, а також зменшується довжина і ширина факелу; зменшується концентрація в продуктах згоряння шкідливих речовин, насамперед, оксиду вуглецю, що веде до покращання екологічного стану навколишнього середовища. Сутність пропозиції пояснюється описом газового дифузійного пальника із посиланням на креслення, де зображено: на Фіг.1 - пальник у подовжньому перерізі; на Фіг.2 - поперечний переріз по А-А. Газовий дифузійний пальник вміщує корпус 1, виготовлений у вигляді труби з патрубком 2 для подачі природного газу. У вихідному торці корпусу встановлена кільцева шайба 3, в якій виконані нахилені газові сопла 4, розміщені концентрично під кутом до осі корпусу, а у вхідному торці - глуха шайба 5. Всередині корпусу співвісно встановлений повітряний колектор 6, виготовлений у вигляді труби, вхідний торець якої з'єднаний з глухою шайбою 5 корпусу, а вихідний торець - з кільцевою шайбою 3 корпусу. В стіні повітряного колектора 6 виконані додаткові радіальні газоперепускні сопла 7. Сопла розміщені рівномірно в декілька рядів на вхідній половині повітряного колектора 6, а також рівномірно по окружності в кожному ряду напроти кожного сопла на протилежній стінці повітряного колектора співвісно встановлено таке ж радіальне сопло 7, спрямоване назустріч, причому сумарний прохідний переріз радіальних газоперепускних сопел дорівнює ЗО...60% від суми прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел 7 і нахилених газових сопел 4, виконаних в кільцевій шайбі 3. Газовий дифузійний пальник працює таким чином. Природний газ під залишковим тиском подають крізь патрубок 2 до корпусу 1 між внутрішньою стінкою корпусу 1 пальника і зовнішньою стінкою повітряного колектора 6. Частину природного газу подають через додаткові радіальні газоперепускні сопла 7 в повітряний колектор 6, в який з вхідного торця подають повітря. Природний газ, який проходить крізь додаткові сопла 7, має об'єм ЗО..50% від всієї витрати природного газу пальником. Він змішується зі 100% об'ємом повітря. Змішування газу з повітрям в такій пропорції забезпечує негорючу концентрацію газу в повітрі 2,0...4,7%, тобто концентрація газу знаходиться за межами вибуховості, яка дорівнює 5... 15% газу в повітрі і, тим самим, забезпечуємо при працюючому пальнику неможливість проскоку полум'я в повітряний колектор. В цей же час залишковий природний газ у кількості 50...70% від всієї кількості направляють по корпусу 1 і через нахилені газові сопла 4 подають до осі за корпус пальника. Сюди також направляють попередньо утворену газоповітряну суміш з повітряного колектора 6. В місці залишковий природний газ починає дифузійне перемішуватися з попередньо утвореною негорючою сумішшю і на дуже короткому відрізку утворює горючу суміш, яка безперервно порціями надходить до фронту горіння. Таким чином, попереднє змішування газу з повітрям з утворенням негорючої суміші унеможливлює небезпеку проскоку по 9381 лум'я в повітряний колектор, а організація горіння всього об'єму газу і повітря частково у дифузійному режимі унеможливлює небезпеку відриву факелу від пальника. Разом з тим очікується, що, у разі, коли сума прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел знаходиться в межах ЗО...50% від суми прохідних перерізів додаткових радіальних газоперепускних сопел і нахилених газових сопел, розміщених в кільцевій шайбі, встановленій у вихідному торці корпусу, зменшується коефіцієнт надлишку повітря, збільшується швидкість горіння газу і зменшується довжина і ширина факелу, концентрація оксидів вуглецю у продуктах згоряння не буде більше 100мг/м3, а концентрація оксидів азоту - не більше 120мг/м3, тобто нижче за норму. Очікуваний позитивний ефект відносно зменшення габаритів (розміру) факелу був встановлений в експериментах з пропонованим пальником. Для зручності регулювання витрати газу для попереднього змішування додаткові радіальні газоперепускні сопла були зроблені знімними - кожне сопло мало різьбу і вкручувалось у відповідний різьбовий отвір в стінці колектора. Для експерименту було підготовлено 5 типорозмірів сопел відповідно до попереднього змішування газу в об'ємі 20, ЗО, 40, 50 та 60% від всієї витрати газу. З метою безпеки при проведенні експерименту газоповітряна суміш після змішування залишкового газу з попередньо підготовленою сумішшю не підпалювалась. При цьому довжина факелу визначалась згідно аналізу проб суміші на хроматографії той переріз газоповітряного потоку, де компоненти не змінювали своєї концентрації в подальшому, при ймався за кінець факелу. Результати експерименту подано в таблиці. Таблиця Результати експерименту при використанні додаткових радіальних газо перепускних сопел, згідно пропозиції, порівняно з прототипом Доля площі додаткових радіальних Концентрація газоперепускних газу в повітрі при Довжина сопел у сумарній попередньому факелу, v площі всіх газових змішуванні, % сопел,% 0 20 ЗО 40 50 60 0 1,96 2,91 3,8 4,76 5,66* * концентрація газу в межах вибуховості і тому при цьому режимі вже можливий проскок полум'я в повітряний колектор Як бачимо з таблиці, довжина факелу мала найбільшу величину коли відсутнє попереднє змішування, тобто як у прототипі. Коли доля газу при попередньому змішуванні була в межах ЗО..50% довжина факелу зменшувалась в межах 10..30%. А зменшення довжини факелу призводить до зменшення шкідливих викидів в продуктах згоряння природного газу. А-А пабітря Фіг. 2 Фіг. 1 Комп'ютерна верстка Н Лисенко 1,0 0,97 0,90 0,80 0,70 0,60 Підписне Тираж 26 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 - 4 2 , 01601