Подовий пальник

Реферат: Подовий пальник містить розташований в щілині поду котла газовий колектор та повітряну камеру, розташовану під щілиною. У вихідному кінці щілини виконане вихідне вікно. По всій довжині колектора поперечно до його подовжньої осі розміщені повітряні трубки з виконаними в межах колектора отворами в боковій поверхні. Газовий колектор встановлений з зазорами відносно стінок щілини. Довжина вихідних кінців повітряних трубок за межами колектора не менша за довжину повітряних трубок в межах колектора. В повітряних трубках за межами колектора виконані отвори напроти стінок щілини. Загальна площа поперечного перерізу зазорів в щілині не менша за загальну площу поперечного перерізу вхідних торців повітряних трубок. Вихідні торці трубок закриті заглушками. UA 100807 C2 (12) UA 100807 C2 UA 100807 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до конструкції пристроїв для спалювання будь-якого газоподібного палива. Пальник може бути використаний у котлах, де виробляють гарячу воду чи пар та в іншому паливоспалюючому обладнанні - печах, сушарках тощо. Відомий газовий пальник для спалювання газу (патент України на корисну модель №52028 МПК F23D14/22, опубл. 10.08.2010), який містить виконану у поді котла щілину з термостійкого матеріалу у вигляді двох прямокутних каналів з прямими стінками, причому один канал з меншою шириною, а над ним співвісно розміщено канал з більшою шириною - канал раптового розширення. В обмурівці передньої та задньої стінок каналу з меншою шириною укріплено опорний кутик, на якому розміщено газовий колектор із змінними соплами, розташованими на його боковій поверхні у два ряди, причому осі сопел розташовано під кутом 15°60° до вертикальної осі щілини у напрямку топки, відповідно загальний кут між осями сопел становить 35°120°. До опорного кутика з обох боків прикріплено повітряний розподільник зі смуг листової сталі, що набрано з сегментів, кожен з яких виконано з чотирьох смуг листової сталі - дві смуги приєднано до щілини, третя загнута у повітряну камеру, а четверта - у напрямку топки котла. Під щілиною розміщено повітряну камеру, вхідний торець якої закрито повітророзподільником у вигляді дірчастого листа. До газового колектора з однієї сторони приєднано фланець, а з іншої встановлено заглушку. Відома конструкція не надає факелу надійної стабілізації і не зменшує його довжину. Найбільш близький за технічною суттю до винаходу є подовий пальник для спалювання газу (патент України на корисну модель №59699 МПК F23D14/22, 2011 p.), який розміщений в щілині, виконаній у поді котла з термостійкого матеріалу у вигляді прямокутного каналу з прямими стінками та вихідним вікном, і містить горизонтально розташований газовий колектор з отворами, виконаними на його боковій поверхні, причому діаметр газового колектора дорівнює ширині щілини. Також у газовому колекторі перпендикулярно до поздовжньої осі та вздовж всієї довжини розміщено повітряні труби з отворами на боковій поверхні, обидва кінці яких (вхідний і вихідний) розташовані за межами газового колектора, а отвори на боковій поверхні газового колектора виконані навколо вихідних кінців повітряних трубок по колу, діаметр якого більший за діаметр повітряних трубок. У відомій конструкції пальника утворення горючої газоповітряної суміші відбувається при змішуванні двох супутніх (паралельних) потоків (палива і попередньо підготовленої паливоповітряної негорючої суміші) і від цього горіння суміші буде повільним і у дифузійному факелі, яке не сприяє утворенню короткого факела. Необхідно, також, відзначити, що вузьким місцем в технології виготовлення пальника є те, що виготовлення отворів на боковій поверхні колектора проводять не радіально (по радіусу), а вздовж поперечної осі. А це впливає на збільшення вартості виготовлення. Збільшення довжини факела, тобто його об'єму, зменшує вільний об'єм топки і можливість розміщення додаткових конвективних поверхонь нагріву, так званих високотемпературних конвективних поверхонь нагріву, які впливають на зменшення витрати металу на водогрійний котел, що знаходиться під тиском. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення подового пальника, в якому в результаті зміни місця розташування колектора пальника в щілині та спрощення конструкції самого колектора і виконання в ньому повітряних трубок з отворами за межами колектора, а також зміни виконання вихідного вікна щілини, забезпечується поперечне перемішування потоків попередньо отриманої негорючої суміші від змішування частини повітря з повним об'ємом газу та з другою частиною повітря і, за рахунок цього, здійснюється інтенсивне горіння всієї суміші в дифузійному факелі малої довжини. Поставлена задача вирішена завдяки тому, що подовий пальник, який включає розташований в щілині поду котла газовий колектор, в якому розміщені поперечно до подовжньої осі колектора по всій його довжині повітряні трубки з виконаними в межах колектора отворами в боковій поверхні, обидва кінці яких розміщені за межами колектора, а також повітряну камеру, розташовану під щілиною, у вихідному кінці якої виконано вихідне вікно, згідно з винаходом, газовий колектор розташований в щілині з зазорами відносно стінок щілини, а довжина вихідних кінців повітряних трубок за межами колектора не менша за довжину повітряних трубок в межах колектора і в повітряних трубах за межами колектора виконані отвори напроти стінок щілини, причому загальна площа поперечного перерізу зазорів в щілині не менша за загальну площу поперечного перерізу вхідних торців повітряних трубок, а вихідні торці трубок закриті заглушками. Додатковою ознакою є те, що ширина вихідного вікна щілині виконана рівною діаметру газового колектора. 1 UA 100807 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Сукупність відмітних ознак дозволяє вирішити поставлену задачу тому, що поперечне перемішування, як відомо, значно ефективніше, ніж перемішування супутніх (паралельних) потоків, при цьому зменшується час перемішування і горіння і від цього суттєво зменшується довжина факела. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано поперечний розріз подового пальника, на фіг. 2 - подовжній. Запропонований подовий пальник містить розташований в щілині 1 з вихідним вікном 2 газовий колектор 3, причому ширина вихідного вікна дорівнює діаметру колектора. Газовий колектор встановлений з зазорами відносно стінок щілини. Газовий колектор своїми торцями встановлений в обмурівці топки котла, а між торцями колектора встановлені повітряні трубки 4, розміщені поперечно до подовжньої осі колектора і рівномірно вздовж всієї довжини його, причому обидва кінці повітряних трубок (вхідні відкриті і вихідні заглушені) розміщені за межами колектора, а довжина вихідного кінця трубок не менша довжини трубок, які розташовані в межах колектора. В стінах повітряних трубок в межах колектора виконані рядами і рівномірно по всій довжині трубок отвори 5 для подачі газу з колектора 3 в повітряні трубки 4. А для подачі попередньої негорючої повітряногазової суміші в зону горіння в вихідному кінці повітряних трубок 4 за межами колектора 3 виконані отвори 6 також рядами і рівномірно по всій довжині, але тільки напроти стінок щілини. Знизу під щілиною розташовано повітряну камеру 7. А газовий колектор оснащений з одного кінця фланцем 8 для приєднання до газопроводу 9, а з другого заглушкою 10. Подовий пальник працює наступним чином. Повітря подають через повітряну камеру 7 у щілину 1, де його розподіляють на два потоки. Один потік направляють в повітряні трубки 4, а другий - в зазори між газовим колектором 3 і вертикальними стінками щілини 1. Розподіл повітря виконують в залежності від живих перерізів повітряних трубок і зазорів. При рівних перерізах повітря розподіляють на два потоки по 50 % в кожному від загальної кількості повітря. Потім подають паливний газ в газовий колектор 3 від газопроводу 9 через фланцеве з'єднання 8 і через отвори 5 в повітряні трубки 4, де його змішують з частиною повітря, утворюючи попередньо негорючу газоповітряну суміш. Одержану суміш через верхні кінці трубок 4 і отвори 6 направляють в щілину 1. Друга частина повітря через зазори щілини надходить в зону змішування. Таким чином, потоки негорючої суміші і другої частини повітря направлені поперечно один до одного. Завдяки цьому йде інтенсивний процес змішування потоків, які утворюють вже горючу суміш, яку запалюють. На процес інтенсивного змішування впливає також те, що ширина вихідного вікна щілини 2 дорівнює діаметру газового колектора, але менше ширини щілини і, за рахунок цього, створюють уступ - перешкоду щодо потоку повітря, яке йде через зазори між колектором і вертикальними стінами щілини і, завдяки цьому уступові, повітря завихрюють і ще більш інтенсифікують процес змішування повітря з негорючою газоповітряною сумішшю попереднього змішування. Така технологія одержання паливоповітряної суміші, коли все паливо попередньо змішують з однією часткою повітря, створюючи негорючу, в даному випадку, суміш, яку потім змішують з другою часткою повітря в поперечному змішуванні потоків, створюючи вже горючу суміш, дозволяє отримати дифузійний факел з інтенсивним процесом горіння, що суттєво знижує довжину факела, як головну задачу винаходу із задовільним рівнем забруднюючих речовин в продуктах згорання палива відносно найближчого аналога. Позитивний ефект відносно зменшення габаритів розміру факела і інших параметрів був встановлений в експериментах з пропонованим пальником, які були проведені в Інституті газу НАНУ на дослідному стенді. Результати порівняльних випробувань надано в таблиці. Таблиця Порівняльні середні показники випробувань пальника за прототипом та за пропозицією на природному газі № п/п Пальник За найближчим аналогом За винаходом 50 Коефіцієнт надлишку Коефіцієнт робочого Довжина факела, Іф, повітря, α регулювання, n м 1,15 10 0,70,8 1,1 8 0,40,5 Як видно з таблиці, заявлений пальник при фактично однакових високих експлуатаційних характеристиках як щодо коефіцієнта надлишку повітря і робочого регулювання, а також не 2 UA 100807 C2 5 наведених в таблиці екологічних характеристик щодо виходу оксидів азоту і вуглецю, має суттєву перевагу - малу довжину факела, яка зменшується на  50 %. А це має велике значення для сучасного водогрійного котлобудування. Зменшення довжини факела збільшує можливість розміщення в топці високотемпературної конвективної поверхні нагріву, яка більш ефективна, ніж радіаційна при однаковому рівні температурного середовища. Тобто, впровадження додаткової високотемпературної конвективної поверхні нагріву дозволить заощаджувати витрату металу на котел за рахунок скорочення радіаційної поверхні на 3540 % чи підвищувати ККД або теплопродуктивність котлів чи водночас і те і інше. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 1. Подовий пальник, який включає розташований в щілині поду котла газовий колектор, в якому розміщені поперечно до подовжньої осі колектора по всій його довжині повітряні трубки з виконаними в межах колектора отворами в боковій поверхні, обидва кінці яких розміщені за межами колектора, а також повітряну камеру, розташовану під щілиною, у вихідному кінці якої виконано вихідне вікно, який відрізняється тим, що газовий колектор розташований в щілині з зазорами відносно стінок щілини, а довжина вихідних кінців повітряних трубок за межами колектора не менша за довжину повітряних трубок в межах колектора і в повітряних трубках за межами колектора виконані отвори напроти стінок щілини, причому загальна площа поперечного перерізу зазорів в щілині не менша за загальну площу поперечного перерізу вхідних торців повітряних трубок, а вихідні торці трубок закриті заглушками. 2. Подовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що ширина вихідного вікна щілини виконана рівною діаметру газового колектора. 3 UA 100807 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4