Комбінований струменево-нішовий газовий пальник

Реферат: Комбінований струменево-нішовий газовий пальник містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома струменево-нішовими модулями, виконаними у вигляді розташованих вздовж повітряного потоку порожнистих модульних колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітрям і мають на бокових стінках газороздавальні отвори. Корпус модульного колектора-стабілізатора складається з двох розділених внутрішньою перегородкою порожнистих частин, розташованих поздовжньо повітряному потоку, перша з яких має свій окремий патрубок для підведення в порожнину низькореакційного палива і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний потік повітря через систему газороздавальних отворів в бокових стінках, а також нішове поглиблення, що розміщене за системою газороздавальних отворів, а друга порожниста частина колектора-стабілізатора також має свій патрубок для підведення високореакційного палива в порожнину і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний повітряний потік через отвори в бокових стінках двостороннього уступу. UA 117294 U (12) UA 117294 U UA 117294 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пальників, що призначені для комбінованого спалювання різних видів палив у повітряному потоці, і може бути використана в теплоенергетиці, в металургійній та хімічній промисловості, в газотурбінних установках, теплових агрегатах різного призначення, де необхідним є надійне запалювання факелу, стала робота, висока інтенсивність та повнота згоряння, а також низькі викиди токсичних оксидів азоту при спалюванні альтернативних газових палив різного складу типу шахтного метану, доменного газу, біогазу, генераторного газу тощо, кількісний склад яких і теплотворна спроможність змінюється під час роботи. Відомий пальниковий пристрій для спалювання газу (Патент UA на корисну модель № 54616 МПК F23Q 13/02 від 17.03.2003 p.), який містить корпус з розташованим у ньому вузлом розподілу газоповітряної суміші у вигляді порожнистого обтічного стабілізатора з вихідною плоскою стінкою, розташованою перпендикулярно повздовжній осі стабілізатора, вихроутворювачем у вигляді заглиблення в стінці стабілізатора і газоподавальними отворами в тілі стабілізатора для подачі газу струменями в обтічний потік окисника. Недоліком відомого пристрою є неможливість спалювання газу, концентрація горючих компонентів в якому виходить за межі, які необхідні для запалювання палива, підтримання процесу горіння і забезпечення ефективного вигоряння палива. Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій для спалювання різних видів газів (див. Патент України на корисну модель UA № 49938 МПК F23B 10/00 від 11.05.2010 p.), що містить корпус з вузлом розподілу газоповітряної суміші, який виконано у вигляді стабілізатора полум'я порожнистого обтічного профілю, що має газоподавальні отвори для подачі палива струменями в обтічний потік окисника, і хвостовик, кінцева частина якого оснащена плоскою стінкою, розташованою перпендикулярно повздовжній осі стабілізатора. Стабілізатор має вихроутворювач, який виконаний у вигляді поглиблення у повздовжній стінці, а між стабілізаторами встановлено паливопідвід, який з'єднаний із трубопроводом для підведення будь якого виду додаткового палива. Недоліком даного пристрою є те, що подача додаткового палива здійснюється у вихідному перерізі пальника струменями, супутніми повітряному потоку, який обтікає стабілізатор, що призводить до затягування процесу сумішоутворення додаткового палива з окисником і виходу значної частини додаткового палива в топковий простір. Внаслідок цього, процес горіння додаткового палива відбувається у топці та призводить до збільшення довжини факелу і зменшення повноти горіння палива. Крім цього процес горіння додаткового палива стає неможливим у разі виходу вмісту горючих складових в окислювачі за межі запалювання. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції комбінованого струменево-нішового газового пальника для спалювання газів різного складу шляхом пропуску струменів низькокалорійного газу через високотемпературні факели висококалорійного палива, що підвищить сталість факелу, інтенсивність та ефективність горіння палива, надійність роботи пальника, скоротить довжину факелу, а також покращить техніко-економічні показники обладнання в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що комбінований струменево-нішовий газовий пальник для роздільного або сумісного спалювання низько реакційного і високореакційного палив містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома модулями, виконаними у вигляді порожнистих колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтіпаються з обох боків повітряним потоком і мають на бокових стінках газороздавальні отвори. Новим є те, що модульний колектор-стабілізатор складається з двох розділених внутрішньою перегородкою порожнистих частин, розташованих поздовжньо повітряному потоку, перша з яких має свій окремий патрубок для підведення в порожнину низькореакційного палива і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний потік повітря через систему газороздавальних отворів в бокових стінках, а також нішове поглиблення, що розміщене за системою газороздавальних отворів, причому стабілізація низькореакційного палива здійснюється за рахунок утворення зони рециркуляції в нішовому поглибленні, а друга порожниста частина стабілізатора також має свій патрубок для підведення високореакційного палива в порожнину і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний повітряний потік через отвори в бокових стінках двостороннього уступу, який міститься перед вихідною торцевою кромкою стабілізатора, а стабілізація горіння запалюючого високореакційного палива відбувається за рахунок утворення сумісної зони рециркуляції за двостороннім уступом і торцевою вихідною кромкою стабілізатора, причому подача високореакційного палива відбувається при зниженні в низькореакційному паливі концентрації горючих компонентів, що супроводжується зменшенням температури факелу, зниженням 1 UA 117294 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повноти згоряння і виниканням небезпеки згасання полум'я, при цьому струмені низькореакційного палива проходять між струменями високореакційного палива. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 показано поперечний переріз модульного колектора-стабілізатора для комбінованого спалювання газів. На Фіг. 2 - вид модульного колектора-стабілізатора зверху. Стабілізаторний модуль комбінованого струменево-нішового газового пальника розташовується вздовж повітряного потоку і складається з двох розділених внутрішньою перегородкою порожнистих частин, розташованих поздовжньо повітряному потоку. Перша частина містить корпус 1 і патрубок 2 для підводу в порожнину низькореакційного палива, яке потім подається через газоподавальні отвори 3 в бокових стінках зануренням в обтічний повітряний потік на часткове попереднє перемішування і подальше горіння. Для стабілізації горіння низькореакційного палива, що виходить із отворів 3 першої половини стабілізатора передбачено поглиблення у вигляді стабілізуючої ніші 8. Друга частина модульного колектора-стабілізатора також містить порожнистий корпус 4 з патрубком 5 для підведення високореакційного газу в порожнину. З порожнини стабілізатора газ подається струменями в обтічній потік повітря через систему отворів 6, які передбачено у двосторонньому уступі 7. Стабілізація горіння запалюючого високореакційного палива відбувається за рахунок утворення сумісної зони рециркуляції за двостороннім уступом і торцевою вихідною кромкою стабілізатора. Комбінований струменево-нішовий газовий пальник працює наступним чином. Повітря, що подається до пальника, набігає на модульний колектор-стабілізатор і розподіляється при цьому на два потоки, що обтікають стабілізатор з обох боків. Низькореакційне паливо подається в порожнину першої половини стабілізатора 1 через патрубок 2, а потім через отвори 3 в бокових стінках - зануренням в обтічний повітряний потік. У випадку, коли концентрація низькореакційного палива в окислювачі є достатньою для запалювання і стабільного горіння, стабілізація факелу здійснюється за рахунок утворення зони рециркуляції в нішовому поглибленні 8 між двома частинами стабілізатора 1 та 4. При цьому частина газу, що виходить із газових отворів 3, поступає в нішове поглиблення 8. В це нішове поглиблення попадає також частина повітря, що обтікає стабілізатор, в результаті чого в нішовому поглибленні утворюється газоповітряна суміш, яка знаходиться в межах запалювання і горіння. Завдяки наявності в нішовому поглибленні зони рециркуляції в ньому стабілізується процес горіння паливо-повітряної суміші, тобто нішове поглиблення виконує функції стабілізатора полум'я. Ступінь проникнення (далекобійність) газових струменів низькореакційного палива у повітряний потік залежить від швидкості цих газових струменів. Із збільшенням витрати палива і швидкості струменів газу висота їх проникнення в повітряний потік збільшується, при цьому витрата повітря, що приймає участь у горінні, також збільшується. В той же час склад суміші в нішовому поглибленні майже не змінюється, що забезпечує сталість горіння в широкому діапазоні режимів по швидкості повітря і коефіцієнту надлишку повітря. Якщо вміст горючих компонентів у низькореакційному паливі зменшується, відбувається зниження температури горіння і її величина стає недостатньою для запалювання газоповітряної суміші і забезпечення сталого горіння факелу, виникає небезпека згасання полум'я, у цьому випадку підключається подача високореакційного високотемпературного палива. Стабілізуюче високореакційне паливо підводиться через газопідвідний патрубок 5 в порожнисту частину 4 стабілізатора, з якої газ струменями через газоподаючі отвори 6 у двосторонньому уступі 7 виходить зануренням в обтічний повітряний потік. Стабілізація горіння високореакційного палива відбувається завдяки наявності загальної зони рециркуляції, що утворюється в уступі 7 і за торцевою вихідною стінкою стабілізатора. Підпалення паливо-повітряної суміші низькореакційного палива відбувається від полум'я факелів високореакційного палива, причому у разі збільшення витрати низькореакційного палива, коли підвищується далекобійність його струменів, що виходять з отворів 3, для забезпечення повного вигоряння низькореакційного палива відповідно збільшується витрата високореакційного палива і далекобійність струменів цього палива, що виходить з отворів 6. Таким чином, далекобійність струменів високореакційного газу відповідає далекобійності струменів низькореакційного газу. Для забезпечення підведення повітря, яке необхідно для ефективного горіння струменів низькореакційного і високореакційного палив, і досягнення високої повноти горіння газоподаючі 1 отвори 6 для подачі високореакційного газу зміщено на /2 кроку по відношенню до розташування газоподаючих отворів 3 подачі низькореакційного газу. 2 UA 117294 U 5 10 15 20 25 30 35 Комбінована подача газу забезпечує ефективне спалювання низькореакційного палива навіть у випадку, коли концентрація цього палива в повітрі виходить за межі запалювання. Комбінована подача газу за обома схемами - високореакційного палива через систему отворів 6, а низькореакційного палива - через отвори 3 відбувається до тих пір, поки кількість теплоти, що виділяється при горінні низькореакційного палива, не стане менше теплоти активації, яка необхідна для ініціації процесу горіння цього палива, тобто потужність пальника почне зменшуватись. За необхідності збереження сталої потужності пальника система переходить на роботу з подачею одного високореакційного палива через систему отворів 6. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Комбінований струменево-нішовий газовий пальник, який містить корпус для підводу повітря з розміщеними всередині корпусу одним або кількома струменево-нішовими модулями, виконаними у вигляді розташованих вздовж повітряного потоку порожнистих модульних колекторів-стабілізаторів полум'я, що обтікаються з обох боків повітрям і мають на бокових стінках газороздавальні отвори, який відрізняється тим, що корпус модульного колекторастабілізатора складається з двох розділених внутрішньою перегородкою порожнистих частин, розташованих поздовжньо повітряному потоку, перша з яких має свій окремий патрубок для підведення в порожнину низькореакційного палива і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний потік повітря через систему газороздавальних отворів в бокових стінках, а також нішове поглиблення, що розміщене за системою газороздавальних отворів, а друга порожниста частина колектора-стабілізатора також має свій патрубок для підведення високореакційного палива в порожнину і подальшої струменевої подачі цього палива зануренням в обтічний повітряний потік через отвори в бокових стінках двостороннього уступу, який міститься перед вихідною торцевою кромкою стабілізатора, причому подача високореакційного високотемпературного палива відбувається при зниженні концентрації горючих компонентів в низько реакційному паливі. 2. Комбінований струменево-нішовий газовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що струмені низькореакційного палива проходять між факелами високореакційного палива. 3. Комбінований струменево-нішовий газовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що імпульс на подачу високореакційного палива до пальника визначається за температурою факелу на виході з пальника чи в топковому просторі. 4. Комбінований струменево-нішовий газовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що розміри відповідних елементів пальникового модулю змінюються в діапазоні: глибина нішового поглиблення становить не більше 0,5 ширини стабілізатора, відношення повздовжньої довжини двостороннього уступу до глибини не більше 5; відстань від зривної кромки двостороннього уступу до осі отворів для подачі високореакційного палива дорівнює 3-4 діаметра газових отворів. 3 UA 117294 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4