Газомазутная горелка

(51)5 Р 23 О 17 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО(72) А,М,СизовА.С,Шкраб, В,юл. %43ский механичесСоветского Сою ий института Устинов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР С.И.Жигач, В,Е.Никольский, .Александров и В.В,Каблука(56) Авторское свидетельство СССР Ь 1224506, кл. Е 23 О 17/00, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1229519, кл. Р 23 О 19/00, 1986,Авторское свидетельство СССР Ь 1440934, кл. С 21 С 5/48, 1987. (54) ГАЗОМАЗУТНАЯ ГОРЕЛКА(57) Использование: в устройствах для разогрева заготовок кузнечно-прессовых и прокатных станов. Сущность: в цилиндрическом стержне 2 между серповидным соплом а и соплом Лаваля е выполнено дополнительное сопла 4 для подачи мазута, плоскость симметрии которого совпадает с плоскостью симметрии серповидного сопла а и сопла Лаваля е. цилиндрический стержень 2 снабжен патрубком 3, выходной срез б которого расположен на расстоянии от выходного среза стержня 2, составляющем (0,11,2) внутреннего диаметра О цилиндрического корпуса 1, и на расстоянии от выходного среза корпуса 1, составляющем(13) внутреннего диаметра О последнего. 3 з.п, ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к горелкам, вчастности к газомазутным горелкам мартеновских печей, и может быть также использовано в устройствах для разогревазаготовок кузнечно-прессовых и прокатныхстанов.Известна комбинированная горелка (1),содержащая корпус и коаксиально размещенные в нем трубы для подачи первичногои вторичного воздуха и пыли высокой концентрации. Между трубами выполненыкольцевой газовый коллектор, снабженныйсоплами, и мазутная форсунка,, Недостатком данной горелки являетсянебольшой КПД горелки из-за невысокойдиспергации мазута в струе воздуха и неравномерном распределении капель мазутаи угольной пыли по всему объему воздуха.Известна газомазутная горелка (2), содержащая корпус с концентрично расположенными центральной форсункой,кольцевой газовой трубой с.выпускными соплами и разделительной обечайкой. Выходные участки газовой трубы и обечайкивыполнены в виде суживающихся усеченных конусов. Недостатком горелки являетсяневысокий КПД горелки из-за недостаточной диспергации мазута и плохого перемешивания капель мазута по всему объемуструи, Факел горелки короткий,Известна многосопловая фурма дляпродувки металла (3), выбранная авторамив качестве прототипа. Фурма содержит концентрично расположенные трубы и головкус сопловыми блоками, расположеннымиравномерно по окружности. В центре каждого соплового блока выполнено сопло Лаваля и вокруг него соосно по одномусерповидному соплу, Плоскость симметриисерповидного сопла совпадает с плоскостью, проходящей через ось симметрии соответствующего сопла Лаваля, и осьсимметрии головки.Использование устройства (3) в качестве газомазутной горелки позволяет повысить степень диспергации мазута,увеличить длину факела, В то же время возрастает расход мазута, невысок КПД горелки.Целью изобретения является повышение КПД горелки путем повышения степенидиспергации мазута и лучшего перемещения его с горючим газом и газообразнымокислителем.Поставленная цель достигается тем, чтов газомазутной горелке, содержащей серповидное сопло для подачи газообразногоокислителя, образованное цилиндрическимкорпусом и эксцентрично установленным внем цилиндрическим стержнем, и сопло Ла валя для подачи горючего газа, выполненное в цилиндрическом стержне, плоскость симметрии которого совпадает с плоскостью симметрии серповидного сопла, в цилиндрическом стержне между серповидным соплом для подачи газообразного окислителя и соплом Лаваля для подачи горючего газа выполнено дополнительное сопло. Дополнительное сопло соединено с источником мазута. Плоскость симметрии дополнительного сопла совпадает с плоскостью, в которой расположены плоскость симметрии серповидного сопла и ось сопла Лаваля, Сопла Лаваля для подачи горючего газа размещено внутри патрубка, выдвинутого из торца цилиндрического стержня. Выходной срез патрубка углублен относительно выходного среза цилиндрического корпуса на расстояние (13) О, где 0 - внутренний диаметр цилиндрического корпуса, Выходной срез цилиндрического стержня углублен относительно выходного среза 20 патрубка на (О;1., 1,2) О. Площадь выходного среза сопла для подвода мазута равна (0,020,12) площадипоперечного сечения серповидного сопла, Сопло для подвода мазута может быть выполнено щелевым, поперечная плоскость симметрии которого совпадает с плоско 30 стью симметрии серповидного сопла, Диффузор сопла Лаваля для подвода горючего газа может переходить по меньшей мере в один осесимметричный цилиндрический канал,Истекающая из серповидного сопла струя газообразного окислителя обладаетвысокой жесткостью и дальнобойностью. Скорость газа в струе переменна по сечению струи, плавно убывая от наиболее широкой части струи к концам. На поверхности струи образных вихрей пропорциональны 40 ширине серповидной щели. В узких сечениях диаметры вихрей очень малы. Это препятствует массообмену, а следовательно, разрушению тонких (лезвийных) струй. Струя на большом расстоянии сохраняет свою форму.Серповидная струя на некотором рас 45 сечение в виде треугольника, Через это сечение струя эжектирует горючий газ и мазут. Мазут направляется на внутреннюю повер 55 хность серповидной струи и соударяется с высокоскоростным газовым потоком. Из-за малых углов встречи струи мазута со струей газообразного окислителя происходит послойное тонкое срезание струи мазута с отбрасыванием образовавшихся капель на стоянии от среза серповидного сопла свора 50 чивается в кольцевую струю. Участок схлопывания растянут и имеет проходноебоковые стенки струи газа, Происходит сплошной пленки мазута, Эта привоцит к дальнейшее дробление капель мазута и пе- обгорзнию и коксованию горелки,ремешивание их с газообразным окислите- Заявителю не известны другие техничелем и вовлеченным внутрь струи окислителя ские решения, которые содержали бы пригорючим газом. За участком схлопывания 5 знаки, сходные с отличительными серповидной струи образуется кольцевая, а признаками заявляемого изобретения. Отзатем и цилиндрическая струя, представля- личительные признаки являются сущестющая собой хорошо перемешанную смесь венными, т.к. в совокупности с известными горючего газа, газообразного окислителя и признаками они прая зляют новые свойства. облака высакодисперснага мазута. Тараи повышают КПД горелки.дальные вихри на поверхности струи газо- Нафиг.1 показанразреэподиаметральобразного окислителя стабилизируют ной плоскости горелки, совпадающей с плофронт пламени в факеле. скостью симметрии сопел; на фиг,2 - вид поВзаимноерасположениесопелдля под- А-А горелки на фиг.1; на фиг,З - то же, в ачи горючего газа, мазута и газообразного 15 случаевыполнения сопла для подвода мазу- окислителя, а также расположение выход- та щелевым,ных срезов этих сопел в цилиндрическом Газомазутная горелка содержит цилинкорпусе определяет профиль концентрации дрический корпус 1 и эксцентрична устанавгорючего газа и мазута на выходе из горел- ленный в нем цилиндрический стержень 2. ки. При чрезмерна большом удалении вы Внутренняя поверхность цилиндрического ходного среза сопла для подачи горючего корпуса 1 и поверхность цилиндрического газа по отношению к выходному срезу со- стержня 2 образуют серповидный щелевай пел для подачи мазута и газообразного канал - серповидное сопла а, В цилиндриокислителя максимумы профиля концентра- ческом стержне 2 выполнены два цилиндриции мазута и горючего газа образуются на 25 ческих канала Ь и с, оси которых лежат в противоположных сторонах реэультирую- . плоскости, совпадающей с плоскостью симщей струи. При этом частицы мазута наци- метрии серповидного сопла з. В канале с нают гореть в насыщенной кислородом установлен патрубок 3, выходной срез б коатмосфере, с температурой топлива, мень- тарого выдвинут относительно выходного шей 500 С, Процесс горения идет в две ста среза цилиндрического стержня 2 на расдии: сначала молекулы кислорода стояние(0,1 1,2) О, где О - внутренний дивнедряются в молекулы топлива, после чего аметр цилиндрического корпуса 1. развивается цепной процесс постепенного Выходной срез б патрубка 3 углублен отноокисления топлива. Термическому крекингу вительно выходного среза цилиндрического подвергается незначительная часть топли корпуса 1 на величину (13) О, В канале Ь ва. Сажистых частиц образуется не много. установлено сопла 4. 8 патрубке 3 выпалнеСветимость факела и, следовательно, тепло- но сопла Лаваля е, дозвуковая часть которо- отдача излучением - пониженные. При не- го соединена с цилиндрическим каналом с. значительном удалении выходного среза Серповидный щелевой канал а соединен с сопла для подачи горючего газа отнаситель кольцевым коллектором Т, который с по- но выходного среза сопел для подачи мазу- мощью трубопровода 5 соединен с источнита и газообразного окислителя профили ком сжатого газообразного окислителя. концентрации горючего газа и мазута в -.Цилиндрический канал Ь трубопроводом 6 струе полностью совпадают. Капли мазута соединен с источником мазута. Канал с трудлительное время движутся в обедненной 45 бапроводом 7 соединен с источником горю- кислородом атмосфере, Процесс горения чего газа. Сопла 4 для подвода мазута жидкого топлива оказывается затянутым. размещено на расстоянии (0,81,2) д от На выходе из печи наблюдается химический внутренней поверхности серповидного санедожег топлива. пла а, где д- ширина серповидного сопла аПри незначительном углублении выход в плоскости симметрии.ного среза сопла для подвода горючего газа, Площадь выходного среза сопла 4 для отнасительновыхадногосрезацилиндриче- . подвода мазута равна 0,020,12 площади ского корпуса не происходит выравниванияпоперечного сечения серповидного сопла а, профиля скорости потоков и профиля кон- Сопла 4 для подвода мазута может быть центрации компонент в результирующей 55 выполнено щелевым, поперечная площадь струе. симметрии которого. совпадает с плоскоПри слишком удлиненном цилиндриче- стью симметрии серповидного сопла а. ском корпусе на стенках цилиндрического Диффузор сопла Лаваля е может перехакорпуса образуется пограничный слой из. дить по меньшей мере в один ссесиммет1776918 Фиг Я Составитель А.Сиз Техред М,Моргент Фиг. 5Корректор М.Кере Редактор Е.Курков Заказ 4112 ВНИИПИ Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 ричный цилиндрический канал д. Внутренняя поверхность выходного участка сопла Лаваля е для подвода горючего газа удалена от внутренней поверхности сопла 4 для подвода мазута на расстояние (2,33,5) д .Гаэомазутная горелка работает следующим образом; Газообразный окислитель по трубопроводу 5 поступает в щелевое серповидное сопло а. Со среза щелевого сопла а истекает жесткая желобообраэная струя газа. Жидкое топливо - мазут по трубопроводу 6 поступает в сопла 4. Со среза сопла 4 истекает цилиндрическая дозвуковая струя мазута, Под действием эжекции струи окислителя струя мазута прижимается к струе окислителя. Происходит послойное срезание газовой струей струи мазута и вовлечение капель мазута в струю газа с дальнейшей диспергацией капель, Горючий . газ по трубопроводу 7 и поступает в сопло Лаваля е, разгоняется в нем и истекает в виде сверхзвуковой струи в ступенчатые цилиндрические каналы. Наличие ступенчатых осесимметричных цилиндрических каналов приводит к тому, что со среза б сопла истекает кинжальная высокоскоростная струя. Эта струя устремляется в проходное сечение серповидной струи, Взаимная эжекция серповидной и кинжальной струй приводит к тому, что образуется жесткая цилиндрическая струя газа, насыщенная каплями мазута, Частицы мазута на начальном участке горят в обедненной кислородом струе. Образуется много сажистых частиц. Однако, благодаря интенсивному перемешиванию струи, весь мазут успевает сгореть в факеле до выхода из печи. Резко возрастает тепло- обмен за счет излучения, Повышается КПД горелки, Сокращается время плавки. Формула изобретения1, Газомазутная горелка, содержащая серповидное сопла для подачи газообразного окислителя, образованное цилиндри ческим корпусом и эксцентрично установленным в нем цилиндрическим стержнем, в котором выполнено сопло Лаваля для подачи горючего газа, плоскость симметрии которого совпадает с плоскостью 10 симметрии серповидного сопла, отл ича ющ а я с я тем, что, с целью повышения КПД горелки путем повышения степени диспергации мазута и лучшего перемешивания его с горючим газом и газообразным окислите лем, в цилиндрическом стержне между указанными серповидным соплом и соплом Лаваля выполнено дополнительное сопло для подачи мазута, плоскость симметрии которого совпадает с плоскостью симметрии 20 серповидного сопла и сопла Лаваля, цилиндрический стержень снабжен патрубком, выходной срез которого расположен на расстоянии от выходного среза стержня, со-. ставляющем (0,11,2) от внутреннего 25 диаметра цилиндрического корпуса и на расстоянии от выходного среза цилиндрического корпуса составляющем (1-3) от внутреннего диаметра последнего,2, Горелка по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я 30 тем, что площадь проходного сечения дополнительного сопла для подачи мазута составляет 0,02-0,12 от площади проходного поперечного сечения серповидного сопла.3. Горелка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я 35 тем, что указанное сопла для подвода мазута выполнено щелевым,4, Горелка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что сопло Лаваля переходит по мень- . шей мере в один осесимметричный цилинд рический каналфаз