Инжекционная горелка и способ ее работы

(19) (11) в) 4 Р 23 0 14/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 3958075/24-06 (22) 23.09.85 (46) 07.02,87, Бюл. В 5 (72) Э, А. Гудымов, В, П. Семенов, В, Г. Федотов, В. И, Бродин, Б. Н. Родионов, Г, И. Кожемекайтис, 3, Ю. Миляускас, К, Б, Юцис и И. Ю. Сирвидис (53) 662,951.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 817380, кл, Р 23 Р 14/04, 1979. (54) ИНЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ (57) Изобретение относится к сжиганию горючих газов и м,б, использовано в химической промышленности, Изобретение позволяет снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания, Горючий газ, истекая из сопла4, подсасывает первичный воздух (В)в инжектор 7 и разгоняет его, Вучастке (У) 8 происходит сжатие потока (П). В цилиндрическом У 9 делителем 10 П разбивается на две части.Одна из них поступает через калиброванное отверстие 11 в трубу 6.Другая часть проходит по кольцевомузазору между делителем 10 и У 9, подсасывая вторичный В, Расход последнего регулируется посредством регулятора 3. Подбором соотношения между диаметром трубы 6 и диаметром1288447 отверстия 11 добиваются того, чтоскорости истечения центрального ипериферийного П смеси на выходе одинаковы. При этом перемешивание Лзатягивается, и максимальная т-рафакела падает, Для поддержания реИзобретение относитсяк инжекционным горелкам и может быть использовано в химической промышленностидля сжигания горючих газов, например, в трубчатых печах крупнотоннажных производств аммиака,Целью изобретения является снижение содержания окислов азота впродуктах сгорания,На чертеже представлена горелка,продольный разрез.Горелка содержит корпус 1,с конфузорным выходным участком 2, регу-.лятор 3 расхода вторичного воздуха,аксиальное газовыдающее сопло 4,подводящий патрубок 5, центральнуютрубу 6, инжектор 7 с диффузорным 8и цилиндрическим 9 участками, делитель 10 потока с калиброванным отверстием 11,Горелка работает следующим образом,Горючий гаэ по патрубку 5 подают в сопло 4, истекая из которого он подсасывает первичный воздух в инжектор 7 и 1 азгоняет его, В диффузорном участке 8 происходит сжатие потока при уменьшении его скорости. В цилиндрическом участке благодаря делителю 10 поток разбивается на две части: через калибровочное отверстие 11 в центральную трубу 6 направляется определенная часть потока, которая истекает из нее с необходимой скоростью; другая часть проходит через кольцевой зазор между делителем 10 и цилиндрическим участком 9, подсасывая вторичный воздух, расход которого регулируется регулятором 3. Газовоздушная смесь истекает из конфузорного участка 2 в топочное пространство, С помощью подбора соотношения между жима с минимальным выходом окисловазота необходимо поддерживать коэффициент избытка воздуха в центральном потоке, равным 0,2-0,3, а в периферийном - 0,5-0,6, 2 с,п, ф-лы,1 ил 1 табл,внутренним диаметром центральнойтрубы 6 и диаметром калиброванногоотверстия 1 1 можно добиться того,что вполне определенная часть пер 5 . вичной газовоэдушной смеси истекает из центральной трубы 6 со скоростями, равными скорости истечениявторичной газовоздушной смеси изконфузорного участка 2. При этом10перемешивание потоков затягивается,а максимальная температура факелападает, что приводит к снижению содержания окислов азота в продуктах15сгорания.Для поддержания режима с минимальным выходом окислов азота необходимо поддерживать коэффициент избытка воздуха в центральном потокео,= 0,2 " 0,3 и периферийном потоке о= 0,5 - 0,6,Величина д, определяется опасностью сажевыделения - при уменьшении возможно выпадение сажи, Причемнижний предел К,0,2 - для горючего газа с малым содержанием высших углеводородов; верхний предел М, = 0,3 - для газа с большимсодержанием высших углеводородов,Величина Мопределяется опасностьюпроскока пламени внутрь горелки.Причем нижний предел (С = 0,5 - длягаза, обогащенного водородом, верхний= 0,6 - для газа с низким,содержанием водорода или его отсут 35 ствием,П р и м е р, По соплу 4 ф 9 ммподается природный газ с малым содержанием высших углеводородов. Дав ление перед соплом 4 поддерживается 1 ати, расход газа составляетпри этом 100 нм /ч, Природный газ5подсасывает первичный воздух в количестве 200 нм /ч (что соответз451288447 Горелка Общий коэфциент избытка воэБазовыйобъектдос= 0 ИзвестПредлагаемая духа на горелкуфоеар,ная с, =0,2,ОС =0,6,до =О е 4 о, =0,5, , =0,3, дскб =0,2 0,005 0,005 0,005 0,005 0,8 0,15 0,16 1,0 0,12 0,08 0,23 1,2 0,27 0,19 0,11 0 20 0 15 0 22 0 09 ствует са, = 0,21), разгоняет его в инжекторе 7 и .сжимает до давле.ния 285 мм вод, ст. Половина газо- воздушного потока в количестве 150 нм /ч (при К = 0,21) поступает через калиброванное отверстие 1123 мм в центральную трубу 6 с внутренним диаметром 40 мм и исте кает из нее со скоростью 35 м/с в топочное пространство. Вторая полоу вина подсасывает еще 200 нм /ч вторичного воздуха, при этом М =0 6. Вторичная газовоздушнаяуэ сме сь в колич е ст ве 350 нм /ч и стекает из конфузорного участка 2 с выходным сечением Ф 75 мм со скоростью 35 м/с, Недостающий воздух подается либо за счет разрежения в топке, либо принудительно - вентилятором через воздушную фурму (не показана), также со скоростью 35 м/с. Таким образом, получается три концентричных потока с постепеиным перемешиванием и относительно невысокой максимальной температурой факела, что приводит к снижению содержания окислов азота в продуктах сгорания. Во всех случаях нужно придерживаться максимально возможного значения дод = ь.- М при К,с 1 иЫс 1, В качестве базового объекта принято горелочное устройство полного предварительного перемешивания.Результаты сравнения приводятся в таблице (содержание НО в объемных процентах).Как видно иэ таблицы, при работе на избытках воздуха с, порядка 1, 2 (обычно применяемых при сжигании газов в химической промышленности) возможно снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания в 1,5при неблагоприятных условиях (горючий газ содержит много высокомолекулярных углеводородов и большое количество водорода) и в 2,5 раза приблагоприятных условиях (горючий газсодержит мало высокомолекулярныхуглеводородов при низком содержании 10 водорода). формула изобретения 1Инжекционная горелка, содержащая корпус с конфузорным выходнымучастком и регулятором расхода воздуха на входе, аксиальное газовыдающее сопло и центральную трубу, размещенную в корпусе, о т л и ч а ю -20 щ а я с я тем, что, с целью снижения содержания окислов азота в про-,дуктах сгорания, между гаэовыдающимсоплом и трубой в корпусе дополнительно установлен инжектор с диффузорно-цилиндрическим выходным участком, а труба со стороны инжектораснабжена кольцевым делителем потокатреугольного профиля, направленноговершиной в сторону сопла,30 2, Способ работы инжекционнойгорелки путем создания центральногои периферийного потоков газовоздушной смеси, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания, укаэанные потоки создают путемразделения общей газовоздушной струи,причем в центральном потоке поддерживают коэффициент избытка воздуха40 с, равным 0,2 - 0,3, а в периферий"ном потоке - 0,5 - 0,6,1