Газо-мазутовий пальник
Номер патенту: 50156
Опубліковано: 15.10.2002
Автори: Мастицький Анатолій Іванович, Солдатенков Олександр Димитрович, Пушкарь Володимир Павлович, Дадонов Михайло Кирилович, Шпота Олександр Єгорович, Кондратьєв Вячеслав Михайлович, Барановський Володимир Ришардович
Формула / Реферат
1. Газо-мазутовий пальник, що складається з центральної труби для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентрично розташованих труб, які закінчуються соплами Лаваля, а кільцеві канали між трубами служать для підведення розпилювача і природного газу, який відрізняється тим, що мазутовий наконечник перед торцем оснащений циліндричною камерою, а в боковій стінці мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, виконані отвори, що спрямовані під кутом 10...40° до осі пальника, загальна площа поперечних перерізів отворів складає 0,7...1,3 від площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником.
2. Газо-мазутовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що отвори в боковій стінці мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, розгорнуті на (5...15)° за чи проти годинникової стрілки.
3. Газо-мазутовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що відношення довжини циліндричної камери до її діаметра складає 1,2...2,2.
Текст
1 Газо-мазутовий пальник, що складається з центральної труби для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентрично розташованих труб, які закінчуються соплами Лаваля, а кільцеві канали між трубами служать для підве дення розпилювача і природного газу, який відрізняється тим, що мазутовий наконечник перед торцем оснащений циліндричною камерою, а в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, виконані отвори, що спрямовані під кутом 10 40° до осі пальника, загальна площа поперечних перерізів отворів складає 0,7 1,3 від площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником 2 Газо-мазутовий пальник за п 1, який відрізняється тим, що отвори в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, розгорнуті на (5 15)° за чи проти годинникової стрілки 3 Газо-мазутовий пальник за п 1, який відрізняється тим, що відношення довжини циліндричної камери до її діаметра складає 1,2 2,2 Винахід стосується металургійної промисловості та енергетики, конкретно, технологічних агрегатів, які працюють на газі та мазуті Відомий газо-мазутовий пальник для опалення мартенівських печей, який складається з центральної труби для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентрично розташованих труб, які закінчуються соплами Лаваля, до того ж кільцеві канали між трубами служать для підведення розпилювача і природного газу, а сопло для подання розпилювача виконано регульованим (Грошев М В, Теплові розрахунки мартенівських печей Металургвидат , М 1957р , с 148) Недоліком цього пальника є незадовільне розпилення мазуту, бо мазут і розпилювач подають під невеликим кутом відносно один одного, практично паралельно, при цьому достатньо розпилюється тільки периферійна частина мазутного струменя, ядро мазутного струменя розпилюється незадовільно, що збільшує питомі витрати палива при виробництві сталі Відомий також газомазутовий пальник для мартенівських печей, який складається з центральної труби для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентрично розташованих труб, які закінчуються соплами Лаваля, до того ж кільцеві канали між трубами служать для підведення розпилювача і природного газу Пальник має регульовані сопла для подачі розпилювача і природного газу (Личапн А С Проектування мартенівських печей Металургвидат, М 1963, с 199) Цей пальник прийнято за прототип Недоліком і цього пальника є незадовільне розпилення мазуту, бо мазут і розпилювач подаються практично паралельно, це і є причиною підвищених витрат палива на 1т сталі В основу винаходу поставлено завдання створення такого газомазутового пальника, котрий завдяки новим рішенням в конструкції мазутового та розпилювачого сопіл забезпечив би інтенсифікацію процесів змішання енергоносіїв та горіння факелу в робочому просторі печі, поліпшення передачі теплоти до шихти та до поверхні ванни і за рахунок цього зниження питомих витрат палива і скорочення тривалості плавки Сутність винаходу полягає в тому, що в газомазутовому пальнику, який вміщує центральну трубу для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентрично розташовані труби, які закінчуються соплами Лаваля, до того ж кільцеві (О ю о ю 50156 канали між трубами служать для підведення розпилювача і природного газу, мазутовий наконечник перед торцем споряджений циліндричною камерою, а в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, виконані отвори, спрямовані під кутом (10-40)° до осі пальника, загальна площа попередніх перерізів отворів складає 0,7-1,3 від площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником, крім того, отвори в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, розвернуті на (5 15)° за чи проти годинної стрілки, а відношення довжини циліндричної камери до и діаметра складає 1,2 2,2 Суттєвими ознаками запропонованого технічного рішення є - загальні з прототипом - центральна труба для підведення мазуту, яка закінчується наконечником, і концентричне розташовані труби, які закінчуються соплами Лаваля, при цьому кільцеві канали між трубами служать для підведення розпилювача і природного газу, - ВІДМІННІ від прототипу - мазутовий наконечник перед торцем споряджений циліндричною камерою, в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, виконані отвори, спрямовані під кутом (10 40)° до осі пальника, загальна площа поперечних перерізів отворів складає 0,7 1,3 від площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником, крім того, отвори в боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до циліндричної камери, розвернуті на (5 15)° за чи проти годинної стрілки, а відношення довжини циліндричної камери до її діаметра складає 1,2 2,2 Причиново-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу, який заявляється, і досягаемим технічним результатом, що виражається в знижуванні питомих витрат палива і зменшенні тривалості плавки, досягається через усю сукупність ознак, зазначених у формулі винаходу Наявність причиново-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом доводиться через те, що тільки сукупність суттєвих ознак необхідна і достатня для отримання вищезазначеного результату, це і підтверджується дослідницько-промисловою перевіркою Відсутність одного з суттєвих ознак не вирішує поставленого завдання Патентно-інформаційний аналіз показав, що запропонована сукупність ознак у відомих аналогічних технічних рішеннях не використовується Отже, запропоноване технічне рішення невідоме і не виходить певним чином з рівня техніки, тобто запропонований винахід є новим і має винахідницький рівень Сутність винаходу полягає в тому, що розпилення мазуту розпилювачем (стиснутим повітрям або парою) здійснюється двома ступенями, причому за першим ступенем приблизно половина розпилювача вводиться в середину каналу для подання мазуту (в циліндричну камеру перед торцем мазутового наконечника) окремими круговими струменями під кутом (10 40)° до осі пальника й тангенціально з розворотом на (5 15)° за чи проти годинної стрілки Струмені розпилювача, імпульс (КІЛЬКІСТЬ рухів) яких значно більший за імпульс мазутового струменя, розривають потік мазуту на дрібні краплі, витісняють його основну масу з центральної частини на переферію і надають обертовий рух У центрі утворюється мазутноповітряна (або мазутнопарова) суміш з низьким вмістом мазуту, а у переферійній - закручена з високою концентрацією мазуту Довжина циліндричної камери обирається з розрахунку, щоб взаємодія струменів розпилювача з мазутом відбувалась у просторі, обмеженим стінками, але щоб двофазний кільцевий струмінь мазуту і розпилювача не був прямоточним При цьому кільцевий двофазний струмінь при витіканні з циліндричної камери має воронкоподібну форму У цей кільцевий струмінь витікає друга половина розпилювача через сопло Лаваля з надзвуковою швидкістю і розпилює мазут до тонкодисперсного стану На відміну від прототипу в другому ступені розпилюється попередньо розпилена суміш мазуту і розпилювача, яка має суттєву поперечну складову швидкості за рахунок закрутки, тому тонке розпилення досягається з меншою питомою витратою розпилювача Остаточне розпилення мазуту і змішування компонентів відбувається на третьому ступені природним газом Кут розкриття двофазного струменя, який витікає з пальника за рахунок крутячого моменту більше, ніж у прототипу Тому змішування природного газу і розпиленого мазуту з гарячим повітрям з регенераторів і киснем на інтенсифікацію факела відбувається швидше і, природно, інтенсифікуються процеси горіння Згорання палива відбувається в меншому обсязі, температура горіння збільшується, і, як наслідок, інтенсифікується теплообмін між факелом і поверхнею металу В результаті зменшується питома витрата палива на виробництво сталі, скорочується тривалість плавки Сутність винаходу пояснюється кресленнями, що представлені на фіг 1 і 2,3 На фіг 1 представлено поздовжній розріз головки пальника На фіг 2 - поздовжній розріз мазутового наконечника і на фіг 1,2 вид торця мазутового наконечника по стрілці А Пальник складається з центральної труби 1 для підведення мазуту, мазутового наконечника 2, концентричне розташованих труб 3 і 4, які закінчуються соплами Лаваля 5 і 6 Кільцевий канал між трубою 1 і трубою 3 служить для підведення розпилювача, а кільцевий канал між трубами 3 і 4 служить для підведення природного газу Мазутовий наконечник 2 перед торцем споряджений циліндричною камерою 7, у боковій СТІНЦІ мазутового наконечника, прилеглого до камери 7, виконаю отвори 8, спрямовані під кутом а до осі пальника і розвернуті під кутом р за чи проти годинної стрілки Торець отвору 8 для витікання розпилювача розташований під кутом у до осі отвору, тому отвір 8 являє собою так назване "сопло з косим зрізом" Усі отвори розташовані симетрично відносно ВІСІ наконечника Вузький переріз сопла Лаваля для подачі розпилювача позначений а-а, для подачі природного газу - б-б, Сопло Лаваля 6 для природного газу споряджено циліндричною насадкою 9 50156 Пальник працює таким чином Мазут подають по центральній трубі, витікання мазуту відбувається в циліндричну камеру Розпалювач (стиснуте повітря високого тиску або перегріта пара) подають кільцевим каналом між трубами 1 і З Приблизно половина розпилювача витікає в циліндричну камеру через отвір 8 окремими струменям і тангенціально, виробляючи попереднє розпилення мазуту і надаючи йому обертальний рух фуга половина розпилювача витікає через сопло Лаваля з надзвуковою швидкістю, взаємодіє з воронкоподібним струменем суміші мазуту і розпилювача, виробляючи тонке розпилення мазуту Природний газ подають кільцевим каналом між трубами 3 і 4, який витікає через сопло Лаваля з надзвуковою швидкістю, виробляючи остаточне розпилення мазуту В насадці 9 формується факел, а саме кут його розкриття, розподіл палива і розпилювача за поперечним перерізом, поля швидкостей Кут розкриття факела за рахунок тангенціального введення розпилювача виходить більшим, ніж у прототипу, концентрація палива в переферійній частиш факела вища, ніж у ядрі, тому змішування палива з гарячим повітрям відбувається інтенсивніше, зона горіння скорочується, а температура горіння зростає Внаслідок цього інтенсифікується тепловіддача від факела, зменшується питома витрата палива на виробництво сталі, скорочується тривалість плавки Кут нахилу отворів а до осі пальника - це кут атаки розпилювача на струмінь мазуту, від нього залежить розподіл енергії розпилювача на розпилення і на надання факелу поступального руху Якщо кут менший 10° - збільшується поздовжна складова швидкості і погіршується розпилення, якщо кут більше 40° - струмені розпилювача подаються вельми круто, тому зменшується площа контакту струменя розпилювача з мазутом, а також погіршується розпилення Відношення загальної площі поперечних перерізів отворів і площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником визначається розподілом витрати розпилювача на першій і другій ступені Оптимальне відношення дорівнює 0,7 1,3 1,0 При відношенні, меншому за 0,7, зменшується витрата розпилювача на перший ступінь, зменшується інтенсивність закручування струменя і погіршується якість розпилення При відношенні, більшому за 1,3, зменшується витрата розпилювача на другий ступінь, погіршується розпилення на другому ступені й якість розпилення в цілому Кут розвороту отворів у боковій СТІНЦІ мазутового наконечника визначає інтенсивність закручування струменя Оптимальний кут складає (5 15)° за чи проти годинної стрілки Якщо кут менший за 5° - інтенсивність закручування незначна, кут розкриття факела аналогічний прямоточному факелу, при цьому погіршується якість розпилення й умови змішування палива з гарячим повітрям Якщо кут більший за 15° - суттєво збільшується інтенсивність закручування, що приводить до збільшення кута розкриття факела в цілому і може бути причиною виникнення в центрі факела зустрічного потоку Довжина циліндричної камери визначається відстанню, на якій відбувається взаємодія струменів розпилювача з мазутом у просторі, обмеженому стінками При відношенні довжини циліндричної камери до її діаметра меншому 1,2 витікання суміші мазуту і розпилювача відбувається практично без дотику стінок циліндричної камери на значній площі, внаслідок чого зменшується інтенсивність закручування і кут розкриття факела Приклад здійснення Реалізація запропонованого газо-мазутового пальника наведена на прикладі пальників мартенівської печі Макіївського металургійного комбінату Ємність печі 500т, довжина ванни - 18,4м, ши2 рина ванни - 5,4м, площа ванни - 99,4м , глибина ванни - 1,0м, висота склепіння над рівнем порогів робочих вікон - 3,4м Витрата природного газу на піч максимальна 5000м3/год, витрата мазуту 1500кг/год , витрата стиснутого повітря 1000м3/год Мазут подається центральною трубою діаметром 20мм, який закінчується наконечником, який перед торцем споряджений циліндричною камерою діаметром 30мм і довжиною 40мм Стиснуте повітря подається кільцевим каналом між трубою діаметром 20мм і трубою для підведення мазуту Труба діаметром 20мм закінчується соплом Лаваля Природний газ подається кільцевим каналом між трубою діаметром 120мм і трубою для підведення стиснутого повітря Труба діаметром/20мм також закінчується соплом Лаваля У боковій СТІНЦІ мазутового наконечника виконано 8 отворів діаметром 8мм, спрямованих під кутом 20° до осі пальника і розвернутих на 8° за годинною стрілкою Відношення загальної площі поперечних перерізів отворів до площі вузького перерізу між соплом Лаваля для подачі розпилювача і мазутовим наконечником діаметром 46х40мм складає 0,99 Відношення довжини циліндричної камери до її діаметра складає 1,33 Площа вузького перерізу сопла Лаваля для подачі природного газу складає 2 1510мм (діаметром 68х32мм) Під час, роботи мазут подають зі швидкістю 4,8 6,4м/с Повітря з восьми отворів витікає тангенційно і поступово, зі швидкістю 450 500м/с, виробляючи первинне розпилення мазуту і надаючи йому обертальний рух На другому ступені розпилення стиснуте повітря надходить зі швидкістю 480 520м/с і здійснює тонке розпилення Остаточне розпилення мазуту й формування факела виробляється природним газом, який витікає зі швидкістю 520 580м/с Кут розкриття факела з суміші палива і розпилювача виходить більшим, імпульс (КІЛЬКІСТЬ рухів) вищим, ніж при розпиленні мазуту природним газом Змішування тонкорозпиленого мазуту і природного газу з гарячим повітрям відбувається інтенсивніше, зона горіння скорочується, температура горіння збільшується За рахунок зменшення об'єму зони горіння і підвищення температури горіння збільшується тепловіддача від факела, скорочується тривалість теплотехнічних періодів плавки і, як наслідок, скорочується питома витрата палива на 5% Тонке розпилення мазуту досягається при питомій витраті повітря, яка дорівнює 0,8 0,9кг/кг 50156 1 3 4 В 2 7 5 У//УУУ/УУУУУ/УУ/УУ/У V////////////////77, Фіг. 1 50156 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 10
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюGas-mazut burner
Автори англійськоюMastytskyi Anatolii Ivanovych, Kondratiiev Viacheslav Mykhailovych, Dadonov Mykhailo Kyrylovych
Назва патенту російськоюГазо-мазутовая горелка
Автори російськоюМастицкий Анатолий Иванович, Кондратьев Вячеслав Михайлович, Дадонов Михаил Кириллович
МПК / Мітки
МПК: F23D 17/00
Мітки: газо-мазутовий, пальник
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-50156-gazo-mazutovijj-palnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Газо-мазутовий пальник</a>
Попередній патент: Котел
Наступний патент: Гідроізоляційне швидкотужавне в’яжуче
Випадковий патент: Спосіб виробництва горілки