Газовий пальник

Реферат: Газовий пальник містить корпус з розташованими у ньому одним або кількома порожнистими модулями колекторів-стабілізаторів з подачею газу в зону ближнього сліду і в обтічний потік повітря через відповідні отвори в вихідній торцевій стінці стабілізатора і з отворів на бокових стінках стабілізатора. На вихідній кромці стабілізатора розміщені інтенсифікатори сумішоутворення і горіння у вигляді пластин, перфорованих пластин, пластин з виїмками різної форми, кутів, напівовалів тощо. UA 83358 U (54) ГАЗОВИЙ ПАЛЬНИК UA 83358 U UA 83358 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв для спалювання газоподібного палива при комбінованому розподілі газу і загальному підведенні повітря, і може бути використана в теплових агрегатах різного призначення, де необхідна високоефективна робота при змінних коефіцієнтах надлишку повітря в широкому діапазоні від α >> 1,0 до α  1,0 і малою токсичністю продуктів згоряння - котельні установки, печі різного призначення, підігрівачі повітря, камери згоряння газотурбінних установок тощо. Відомі способи спалювання природного газу у потоці повітря, що набігає шляхом подачі палива у закручений потік повітря - регістрових пальниках [див. книгу Спейшера В.А. "Сжигание газа на электростанциях и в промышленности. - М.:Энергия, 1967. - С. 121-135.] В таких пальникових пристроях здійснюється надійна стабілізація горіння за рахунок утворення потужної високотемпературної зони рециркуляції. Головним недоліком таких пальникових пристроїв є високі втрати тиску, нерівномірність температурного поля продуктів згоряння, високий вихід токсичних оксидів азоту внаслідок значного часу перебування газів в зоні високих температур. Відомі газопальникові пристрої, в яких реалізується принцип організації мікрофакельного, мікродифузійного спалювання газів в системі модулів - окремих елементів, з яких можливо набирати пальники потрібної потужності. Найближчим аналогом корисної моделі є пальниковий пристрій, який являє собою систему плоских порожнистих стабілізаторів, що обтікаються з обох боків повітрям [див. роботу Бутовський Л.С., Грановська О.О., Любчик Г.М., Христич В.О. Дослідження закономірностей вигоряння за кутовими та плоскими стабілізаторами полум'я. - В кн.: Теорія та практика спалювання газу. Вип. VІ, Л.: Недра, 1975. - C. 325]. Конструкція найближчого аналога містить у своєму складі один або кілька плоских або кільцевих порожнистих колекторів - стабілізаторів, що обтікаються з обох боків повітряними потоками. Паливо на горіння з порожнини стабілізаторів може подаватися одночасно або роздільно за двома схемами: за першою схемою - ближній слід за стабілізатором через систему отворів у вихідній (донній) стінці стабілізатора, за другою схемою - зануренням в обтічній потік повітря системою струменів, які розміщено в бокових стінках стабілізаторів. Завдяки використанню комбінованої схеми газороздачі газу в таких пристроях забезпечується стан горіння факелу в широкому діапазоні режимів за коефіцієнтом надлишку повітря (α), високу повноту згоряння і низькій опір за рахунок прямотечії повітряного потоку. Такі пальникові пристрої можуть працювати на режимах, коли концентрація палива у суміші з повітрям виходить за межі горіння попереднього підготовлених стехіометричних газ повітряних сумішей (для метану α = 0,6  1,8), тобто при коефіцієнтах надлишку повітря, більших одиниці, і в той же час горіння можливе при коефіцієнтах надлишку повітря, які наближаються до одиниці. Недоліком таких пальників є те, що об'єм і теплова потужність зони рециркуляції обмежені, а інтенсивність турбулентного обміну вдовж стабілізатора не є достатньо високою. Крім того, при плоских вихідних кромках стабілізаторів фронт запалення факелу визначається довжиною стабілізатора у поперечному напрямі до напрямку потоку повітря. Все це призводить до зменшення інтенсивності горіння вздовж факелу, збільшенню довжини останнього і самої камери згоряння. Крім того, збільшення часу перебування продуктів горіння в зоні високих температур призводить до збільшення виходу оксидів азоту у порівнянні з пальниками, що працюють на стехіометричних паливо-повітряних сумішах. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити інтенсивність процесу сумішоутворення і горіння в корені факелу, збільшити довжину периметру запалювання і тим самим зменшити довжину факелу і камери горіння, покращити техніко-економічні та екологічні показники і надійність газовикористовуючого обладнання в цілому за рахунок удосконалення конструкції пальника для спалювання газу. Крім того, пристрій, що заявляється, забезпечує зменшення викидів оксидів азоту внаслідок скорочення часу перебування продуктів реакції в зоні високих температур. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий пальниковий пристрій, який забезпечить зменшення довжини факелу і камери згоряння при роботі пальника в широкому діапазоні режимів, в тому числі при коефіцієнтах надлишку повітря, що наближаються до одиниці при різних схемах подачі газу на горіння - в ближній слід за стабілізатором і зануренням в обтічний повітряний потік газовими струменями, які витікають з отворів в бокових поверхнях стабілізаторів шляхом підвищення інтенсифікації процесів сумішоутворення і горіння палива і повітря, збільшення периметра запалювання, підвищення інтенсивності турбулентності в корні факела. 1 UA 83358 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що в пальниковому пристрої, який має в своєму складі корпус для підводу повітря з розміщеними всередині нього одним або кількома модулями у вигляді порожнистих подовжених вздовж повітряного потоку колекторів-стабілізаторів, що мають, в сою черг, системи газороздавальних отворів для можливості комбінованої одночасної або роздільної подачі газу за двома схемами: в ближній слід за стабілізатором через систему отворів в вихідній торцевій поверхні стабілізатора і зануренням в обтічний повітряний потік через систему отворів в бокових стінках стабілізатора, згідно з корисною моделлю, на вихідній кромці з кожного боку колектора-стабілізатора розміщені інтенсифікатори сумішоутворення і горіння палива, які простягаються за межі стабілізатора у повітряний потік і виконані у вигляді суцільних плоских елементів, перфорованих плоских елементів, плоских елементів з фігурними, трикутними або іншої форми вирізами, кутовими елементами, напівеліптичними елементами тощо. Корисна модель пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено стабілізаторний модуль пальникового пристрою для спалювання газу з плоскими інтенсифікаторами сумішоутворення та горіння. На фіг. 2 зображено модуль пальникового пристрою з плоскими перфорованими інтенсифікаторами горіння. На фіг. 3 показано плоский інтенсифікатор сумішоутворення і горіння з трикутними вирізами. На фіг. 4 зображено плоский інтенсифікатор сумішоутворення і горіння з фігурними вирізами. На фіг. 5 показано стабілізаторний модуль з кутовими інтенсифікаторами сумішоутворення і горіння. Модуль пальникового пристрою має у своєму складі порожнистий плоский колекторстабілізатор 1 (фіг. 1, 2, 5) (де Вст - товщина стабілізатора; hст - довжина стабілізатора; Нст ширина стабілізатора; В - ширина інтенсифікатора; t - відстань між інтенсифікаторами; h висота інтенсифікатора) з патрубком 2 для підведення газу в порожнину стабілізатора і подачі газу в зону рециркуляції через систему отворів в торцевій вихідній стінці стабілізатора. Через колектор 3 газ подається в окрему порожнину стабілізатора і виходить через газоподавальні отвори 5 зануренням в потік повітря, що обтікає кожен стабілізатор з обох боків. На вихідних кромках стабілізатора з обох боків розміщено інтенсифікатори сумішоутворення і горіння у вигляді плоских суцільних елементів 6, плоских перфорованих елементів 7, плоских елементів з трикутними 8 (фіг. 3) чи фігурними вирізами 9 (фіг. 4), або у вигляді кутових елементів 10 (фіг. 5). Газовий пальник працює наступним чином. Повітря, що поступає на горіння в корпус пальника (на фіг. не показано) обтікає модульний порожнистий газороздавальний колектор-стабілізатор 1, розділяючись при цьому на два струменя, що обтікають стабілізатор з обох боків. Газоподібне паливо подається з колектора-стабілізатора 1 струменями Gг' і Gг", які виходять з газороздавальних отворів 4 та 5 в ближній слід за стабілізатором та зануренням в обтічний повітряний потік. Під час проходження повітряного потоку (у разі подачі палива в ближній слід за стабілізатором) або паливо-повітряної суміші (у разі подачі палива зануренням у повітряний потік) за стабілізатором і інтенсифікаторами процесу сумішоутворення і горіння за ними утворюється спільна зона відриву потоку з кромок і виникає спільна зона рециркуляції підвищеного розміру, теплової потужності і інтенсивності турбулентності, що призводить до підвищеної інтенсифікації процесу горіння палива і зменшення, таким чином, загальної довжини факела і камери згоряння. Як показує досвід випробувань стабілізаторів з інтенсифікаторами, висота інтенсифікаторів (h) повинна знаходитись в межах до 3/4 ширини стабілізатора (Н ст), ширина інтенсифікаторів (В) - до 2/3 ширини стабілізаторів (Нст), крок розміщення інтенсифікаторів (t) - 2-3 ширини інтенсифікатора. При збільшенні висоти, ширини і зменшенні кроку розташування інтенсифікаторів спільна зона рециркуляції підвищеної потужності, яка утворюється за стабілізатором і інтенсифікаторами, характеризується підвищеним ступенем розрідження, що призводить до витягування газів із проміжку між інтенсифікаторами - зриву полум'я на цих ділянках і деформації поля температур. При застосуванні інтенсифікаторів сумішоутворення і горіння збільшується також периметр запалювання факела, що також призводить до зменшення його довжини. Використання перфорації в інтенсифікаторах у вигляді отворів, а також уступів і зазубрин на їхніх сторонах призводить до додаткового підвищення інтенсивності турбулентності потоку в коревій частині факела. 2 UA 83358 U 5 При підвищенні потужності пальника за рахунок збільшення кількості стабілізаторів, використання інтенсифікаторів одночасно полегшує перекидання полум'я між стабілізаторами, що забезпечує надійність роботи пальникового пристрою. У випадку зменшення розмірів інтенсифікаторів і збільшення кроку їх розташування ефект від застосування цих елементів нівелюється. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Газовий пальник, що містить корпус з розташованими у ньому одним або кількома порожнистими модулями колекторів-стабілізаторів з подачею газу в зону ближнього сліду і в обтічний потік повітря через відповідні отвори в вихідній торцевій стінці стабілізатора і з отворів на бокових стінках стабілізатора, який відрізняється тим, що на вихідній кромці стабілізатора розміщені інтенсифікатори сумішоутворення і горіння у вигляді пластин, перфорованих пластин, пластин з виїмками різної форми, кутів, напівовалів тощо. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що висота інтенсифікатора знаходиться в межах до 3/4 ширини стабілізатора, ширина - до 2/3 ширини стабілізатора, а крок розміщення інтенсифікаторів дорівнює 2-3 їх ширини. 3 UA 83358 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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