Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком

НИЗКОЭМИССИОННАЯ ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА ТРУБЧАТОГО ТИПА С НАПРАВЛЕННЫМ ВОЗДУШНЫМ ПОТОКОМ Изобретение относится к низкоэмиссионной газовой горелке трубчатого типа с направленным воздушным потоком, которая содержит корпус, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовые камеры, воздушные трубки с отверстиями для подачи газа, расположенные между трубными досками горелки под углом в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно центральной воздушной трубки, что обеспечивает эффективное использование кинетической энергии воздуха, эффективное комбинированное смесеобразование и качественное сгорание газовоздушной смеси в объеме топки или камеры сгорания двигателя с минимальной эмиссией вредных оксидов азота и оксида углерода. Варламов Геннадий Борисович (UA),Родинков Сергей Федорович (RU),Приймак Екатерина Александровна,Олиневич Наталия Владимировна,Варламов Дмитрий Геннадиевич (UA)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ВАРЛАМОВ ГЕННАДИЙ БОРИСОВИЧ (UA); РОДИНКОВ СЕРГЕЙ ФЕДОРОВИЧ (RU) Изобретение относится к газовым горелкам со стадийным и комбинированным приготовлением топливной смеси и отдельными каналами для воздуха и газа. Горелка может использоваться в котлах разных типов, теплогенераторах, камерах сгорания газотурбинных двигателей. Известна горелка [патент Украины на изобретение 21118, зарегистрированный 15.02.2007 г.,бюл.2, авторы Любчик Г.Н., Говдяк P.M., Варламов Г.Б., Чабанович Л. Б., Шелковский Б.И., Микулин Г.А.], которая содержит внутреннюю и внешнюю трубные доски с отверстиями для воздушных трубок,закрепленных между воздушными отверстиями стенок, и содержит газовую трубу, которая соединена с центральным отверстием передней стенки, и торцевые пластины, которые закреплены между торцами стенок и вместе с воздушными трубками и стенками образуют газовую камеру, при этом торцевые пластины образуют со стенкой трубчатой камеры сгорания сегментные каналы для подачи дополнительного воздуха в периферийную зону горения. При использовании данной конструкции горелки топливная смесь образуется непосредственно в камере сгорания без предварительного е образования. Это приводит к неэффективному перемешиванию топливной смеси, сопровождается некачественным сгоранием и снижает надежность работы агрегата. Известна газовая горелка [патент Украины на изобретение 34812 А, зарегистрированный 15.03.2001 г., бюл.2, авторы Любчик Г.Н., Марченко Г.С.], содержащая корпус с плотной торцевой стенкой, воздушную и газовую камеры, между которыми расположена дополнительная стенка с отверстиями, трубки, а также патрубки для подвода газа и воздуха, противоположную торцевую стенку, выполненную в виде распределительной пластины с отверстиями для подачи газа, и размещенных в газовой камере и закрепленных противоположными концами в отверстиях дополнительной стенки воздушных трубок с отверстиями на боковых стенках, причем закрепленные в отверстиях дополнительной и распределительной пластин концы воздушных трубок выходят за их пределы, а оси отверстий для воздушных трубок в распределительной пластине расположены на равном расстоянии от осей ближайших смежных воздушных отверстий. Недостатком данной горелки является то, что при таком конструктивном исполнении, а именно за счет линейно-направленного воздушного потока, не обеспечивается эффективное образование газовоздушной смеси. Известна газовая горелка [патент Украины на изобретение 56602 А, зарегистрированный 15.05.2003 г., бюл.5, авторы Варламов Г.Б., Любчик Г.Н., Марченко Г.С, Макаренко В.А., Микулин Г.А.], принята за ближайший аналог (прототип), которая имеет внешний цилиндрический корпус с плотной торцевой стенкой, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовую камеры, разделенные дополнительной стенкой с отверстиями, в которых параллельно оси горелки расположены воздушные трубки, противоположную торцевую стенку, выполненную в виде распределительной пластины с отверстиями для подачи газа, и размещенные в газовой камере и закрепленные противоположными концами в отверстиях дополнительной стенки воздушные трубки с отверстиями на боковых стенках, причем закрепленные в отверстиях дополнительной и распределительной пластин концы воздушных трубок выходят за их пределы, а оси отверстий для воздушных трубок в распределительной и дополнительной пластинах расположены на равном расстоянии от осей ближайших смежных воздушных отверстий, и она имеет внутренний корпус с изолированными от внешнего корпуса дополнительным патрубком для подачи газа и дополнительным патрубком для подачи воздуха, соединенным с внутренним корпусом конической прокладкой, при этом внутри внутреннего корпуса горелки между дополнительной и распределительной стенками и воздушными трубками образована внутренняя газовая камера, а между дополнительной стенкой и воздушным патрубком - внутренняя воздушная камера. Конструкция данной горелки вследствие применения однонаправленного расположения воздушных трубок не предоставляет возможности эффективного образования качественной воздушно-топливной смеси в расширенном объеме топки или камеры сгорания за пределами горелки, поскольку факел имеет узконаправленное развитие, что в значительной степени снижает качество образования однородной газовоздушной смеси в большом объеме топки или камеры сгорания. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования газовой горелки, в которой путем изменения конструкции газовой горелки уменьшается длина общего фронта факела, создается объемная зона сгорания газовоздушной смеси и снижается вероятность образования зон с высокой температурой и пониженным значением скорости и тем самым повышается качественный уровень сгорания топлива и значительно уменьшается эмиссия вредных веществ, повышается качество смесеобразования и его сгорания, улучшается эффективность тепловых процессов в топках котлов и камерах сгорания различных установок для различных режимов нагрузки. Поставленная задача достигается тем, что низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком содержит корпус с внутренней и внешней трубными досками, которые крепятся неразъемно с воздушными трубками, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовые камеры. Воздушные трубки между трубными досками закреплены в них под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно центральной воздушной трубки. Между трубными досками на середине длины воздушной трубки неразъемно установлена промежуточная трубная доска параллельно внутренней и внешней трубным доскам, позволяющая образовать две газовые камеры. Первая по ходу движения воздуха газовая камера размещена между внутренней и промежуточной трубными досками и предназначена для подачи газа под давлением через отверстия в воздушных трубках на предварительное(кинетическое) смесеобразования, вторая - для подачи газа под давлением через отверстия в наружной трубной доске для диффузионного смесеобразования. Такая конструкция по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ: позволяет значительно улучшить качество образования топливно-воздушной смеси и ее сгорание в объеме топки или камеры сгорания, эффективно изменять режимы смесеобразования при эксплуатации агрегата от чисто диффузионного или чисто кинетического до комбинированного с различным распределением расхода газа по видам смесеобразования, уменьшить аэродинамическое сопротивление фронтальной поверхности горелки,что позволяет более эффективно использовать кинетическую энергию потока воздуха для более качественного смесеобразования и ее сгорания непосредственно в объеме топки котла или камеры сгорания двигателя. Конструктивные особенности изобретения объясняются чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез газовой горелки; на фиг. 2 - вид горелки в аксонометрической проекции. Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком содержит цилиндрический или другой конфигурации корпус 1 (фиг. 1), патрубки 2 для подвода газа на кинетическое смесеобразование, патрубок для подвода воздуха 3, внутреннюю трубную доску 4, промежуточную трубную доску 5 и внешнюю трубную доску 6, которая имеет отверстия для подачи газа 7 на диффузионное смесеобразование, газовые камеры 8 и 9, воздушные трубки 10 и газовые отверстия 11 в воздушных трубках для обеспечения кинетического смесеобразования, патрубки 12 для подачи газа на диффузионное образование газовоздушной смеси, воздушную камеру 13 и центральную воздушную трубку 14. Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком работает следующим образом. Воздух через патрубок 3 (фиг. 1) попадает в воздушную камеру 13, из которой направляется в воздушные трубки 10. С помощью патрубков 2 газ под давлением подается в первую по ходу движения воздуха газовую камеру 8, которая образуется с помощью трубных досок 4 и 5 и корпуса 1, и через отверстия 11 попадает в воздушную трубку 10 для кинетического смесеобразования с последующим выходом в зону сжигания топки или камеры сгорания. Одновременно через патрубки 12 газ подается во вторую газовую камеру 9 и через отверстия 7 в наружной трубной доске 6 диффузионно смешивается с воздухом и попадает в зону сжигания. При такой конструкции низкоэмиссионной газовой горелки трубчатого типа с направленным воздушным потоком за счет расположения воздушных трубок под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях к центральной трубке полностью решается поставленная техническая задача: достигается возможность эффективного использования кинетической энергии воздуха для качественного образования объемного вихря газовоздушной смеси, ее эффективного сгорания в объеме топки или камеры сгорания двигателя с минимальным образованием вредных веществ оксидов азота и оксида углерода. Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком, содержащая две газовые камеры, позволяет эффективно регулировать в различных режимах работы агрегата процессы смесеобразования и сгорания топливно-воздушной смеси с возможностью работать как только в диффузионном режиме смесеобразования или только в кинетическом режиме, так и в их комбинации в разных пропорциях расходов топлива на кинетическое и диффузионное смесеобразования и найдет широкое применение в котлах разных типов, камерах сгорания газотурбинных двигателей, в теплогенераторах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком, содержащая корпус, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовую камеры, воздушные трубки, которые соединены с внутренней и внешней трубными досками горелки, причем внешняя трубная доска горелки и воздушные трубки содержат отверстия для подачи газа, отличающаяся тем, что воздушные трубки расположены между трубными досками горелки под углом ненулевым в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно центральной воздушной трубки. 2. Низкоэмиссионная газовая горелка трубчатого типа с направленным воздушным потоком по п.1,отличающаяся тем, что между трубными досками на середине длины воздушной трубки неразъемно установлена промежуточная трубная доска параллельно внутренней и внешней трубным доскам, позволяющая разделить газовое пространство на две газовые камеры.