Горелочное устройство

/66: Р 23 М 5/02 гкцз Е 2 ТЕН АНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Чепель В.Мкотлов и печей.с 166 юл йп ический ильянов тех,; Металлургиэдат, 19 иродного г251, рис. 7 пературе смеси О т самовоспламен ло 370- ие сметак к430си от Изобретение от осится к тепло е а именно к ко струкциям газо для сжигания газа, примен чных тепловых агрегатах, в то ранках для плавки чугуна. Известны газовые горелки с внутренним смешением газа и возд е яются для сжигания газа в сме одным воздухом) и горелки с в смешением газа (применяются дл ния газа в смеси с горячим воздух=- 400-600 С). В горелках с полным ним смешением газа и воздуха обра гаэовоздушной смеси происходит в горелки и в основное сопло подает вая гаэовоздушная смесь. В гор внешним смешением газа и воздуха вание смеси производится на выход ного сопла в горелочный тунне объясняется тем, что при подогреве полное внутреннее смешение газа ха в корпусе горелки организоватьн н яемых в м числе лным оит иэ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПОЛНЫМ уха (приси с хонесним я сжигаом сь-= внутренэование корпусе ся готоелках с образое основль. Это воздуха и воздунельзя,1703916 А 1(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям горелочных устройств для сжигания газа, например, в вагранках для плавки чугуна. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования при различных температурах подогрева воздуха. Устройство дополнительно содержит исполнительный механизм с электродвигателем и усилитель, связанный с термопарой, дополнительно установленной в воздухоподающем патрубке, а свободный конец штока кинематически связан с валом электродвигателя. 4 ил. ак при тем коС происходи ентепла воздуха.Известна газовая горелка с по внутренним смешением, которая сост корпуса, нескольких газовых сопел, установленных в корпусе, смесителя и основного сопла (головки).Недостатком горелки является то, что она может применяться только для работы на холодном воздухе,Известна газовая горелка с внешним смешением газа и воздуха с многоструйной подачей газа в поток воздуха конструкции, состоящая из смесителя, конического переходника, газовых патрубков для подачиаза и воздуха в горелку. Газовая горелка может работать как на холодном, так и на горячем воздухе,Недостатком горелки является то, что процесс смесеобразования в этой горелке несовершенен, что приводит к неоднород 170391655 ности образуемой гаэовоздушной смеси и, как следствие, снижению температуры сжигания газа до 1400-1600 С (при работе на холодном воздухе), что гораздо ниже теоретической. Неоднородность газовоздуш ной смеси обусловлена тем, что газ с воздухом смешивается в основном на выходе иэ сопла, а не во всем объеме горелки. Подача газа из большого количества газовых труб в поток воздуха незначительно улучшает однородность смеси. Подогрев воздуха улучшает процесс сжигания и увеличивает температуру горения на 100 - 200 С.Известна газовая горелка ГНП, в которой однородность смеси повышена за счет организации смесеобразования в потоке закрученного воздуха. Горелка ГНП также относится к горелкам с внешним смешением газа и воздуха. Газовая горелка ГНП широко применяется в промышленности, однако ее конструкция не позволяет значительно повысить температуру сжигания газа при работе на холодном воздухе. Показатели горелки улучшаются при работе на горячем воздухе.Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является горелочное устройство, которое состоит из корпуса с воздухоподающим патрубком, телескопической топливной трубы с выходным соплом, установленной с возможностью продольного перемещения. Внутри топливной трубы соосно смонтирован штак, один конец которого жестко скреплен с выходным соплом, а свободный конец расположен за пределами корпуса,Недостатком известной горелки я еляется невозможность регулирования и изменения места ввода природного газа в поток воздуха, а также организации наиболее рационального сжигания газа с целью получения высокой температуры продуктов сгорания. Темйература воздуха для сжигания газа в этой горелке не учитывается. Регулирование горелки осуществляется вручную. Все этосужает возможность широкого автоматического регулирования процесса горения в зависимости от температуры входящего в горелку окислителя. Горелка не может быть использована для таких тепловых агрегатов, как. например, газовые вагранки, применяемые в литейном производстве для плавки чугуна.При работе газовых горелок газовой вагранки, оборудованной воздухоподогрееателем или рекуператором, в начальный период плавки (в течение 2 - 3 ч работы) температура подогрева воздуха нестабильна и колеблется в пределах от 20 (начало плавки) до 500-600 С (е стабильном режиме). Это 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 связано с тем, что теплообменное устройство не может сразу нагреть воздух до необходимой температуры, Сначала идет подогрев самой системы теплообмена, затем - медленный набор температуры воздуха в течение 2 - 3 ч, В течение этого времени горелка газовой вагранки (горелки с внешним смешением газа и воздуха) работает при изменяющейся температуре воздуха, В период, когда температура воздуха мала (ть = 20-100 С), горелка, приспособленная для работы на горячем воздухе, работает на холодном воздухе, в связи с чем температура факела низка (1400-1600 С), горение нестабильно, производительность вагранки падает, температура чугуна низкая. Далее при ть = 200-300 С процесс горения несколько улучшается, не незначительно. Только при ть = 500-600 С (спустя 2-3 ч) процесс горения становится оптимальным и процесс плавки стабилизируется.Исходя иэ изложенного, целесообразно разработать такое горелочное устройство, которое позволило бы учитывать температуру подогрева воздуха и организовать процесс горения, эффективный как на холодном, так и на горячем воздухе, т.е. разработать универсальную газовую горелку.Целью изобретения является разработка универсального горелочного устройства и расширение диапазона регулирования его работы в зависимости от температуры подогрева воздуха,На фиг. 1 из бражено горелочное устройство, продольный разрез(при ть = 500- 600 С); на фиг, 2 - положение топливной трубы и газового сопла при температуре воздухать=20 С; на фиг.3 - тоже, прись= = 200 - 300 С; на фиг. 4 - то же, при ть == 350-400 С.Горелка состоит из корпуса 1, топливной трубы 2, выходного газового сопла 3 и основного сопла 4, Подача газа в горелку производится через трубу 5 и кран 6, подача воздуха - через воздухоподводящий патрубок и воздушный шибер 8.Топливная труба 2 выполнена телескопической, состоящей иэ нескольких патрубков, вдвигаемых один в другой вдоль оси горелки Топливная труба снабжена штоком 9, передний конец которого жестко скреплен с газовым соплом 3. Другой конец штока выведен за пределы корпуса через уплотнение 10. Шток 9 связан с электродвигателем 11 исполнительного механизма (ИМ). Электродвигатель служит для перемещения штока, а соответственно, и газового сопла 3 газораспределительной трубки (посредством винтовой, реечной, зубчатой или другой передачи),50 55 В воздухопдводящей трубе 7 смонтирована термопара Я, например, хромельалюмелевая. Сигнал от термопары подае 1 ся на усилитель (У), а затем в исполнительный механизм и элекгродвигатель (ЭД).устройство рабо 1 ает следующим образом,В горелку сначала подают воздух по патрубку 7, а затем подают газ по трубе 5. Газ поступает в топливную трубу 2, откуда попадает в газовое сопло 3. Через отверстия сопла 3 гаэ в виде струй поступает в корпус 1 горелки. В корпусе горелки происходит смешивание воздуха и газа и образование гаэовоздушной смеси, которая затем поступает в основное сопла 4. На выходе из сопла 4 смесь воспламеняется и сгорает в горелочном туннеле 12, Продукты горения направляются в вагранку.При работе на холодном воздухе (ть = = 20 С) наиболее целесообразно организовать работу горелки при полном внутреннем смешении газа и воздуха. Топливная труба в этом случае находится в сжатом виде (фиг. 2). Сигнал, снимаемый с термопары, равен нулю, поэтому электродвигатель находится в неподвижном состоянии и не оказывает воздействия на шток. Горение газа происходит стабильно, без проскока пламени в горелку.При работе на горячем воздухе при ь = = 200-300 С термопара подает на усилитель сигнал, пропорциональный температуре подогрева воздуха. В усилителе сигнал усиливается, затем поступает в исполнительный механизм, электродвигатель которого воздействует на шток 9 топливной трубы. Шток 9 вдвигаетсяв корпус горелки и перемещает газовое сопло вперед в сторону основного сопла (фиг. 3), Перемещение штока пропорционально сигналу, поступившему с термопары. Перемещение газового сопла компенсирует приближение фронта горения пламени к основному соплу, возгорание смеси в районе сопла не происходит.При работе на горячем воздухе при ть = = 350-400 С (фиг. 4) сигнал с термопары возрастает и, соответственно, шток топливной трубы вновь перемещается вместе с газовым соплом вперед ближе к основному соплу. Горелка в этом случае работает в режиме, близком к режиму внешнего смешения газа и воздуха. Самовоспламенение смеси в корпусе горелки не происходит,При работе на горячем воздухе при (ть = = 500-600 С) перемещение штока и газового сопла продолжается и газовое сопло устанавливается в окончательное положение непосредственно на выходе отверстия в основном сопле 4 (фиг. 1). Газовая горелка 5 10 15 20 25 30 35 40 45 учения однородной гаэовоэдушной смеси При температуре воздуха 20-370 С высокая температура (1730-1780 С) достигается за счет подогрева воздуха и оптимального положения газового сопла, обеспечивающего хорошее смешение газа с воздухом беэ самовозгорания смеси в корпусе горелки и выхода из строя основного сопла.На горячем воздухе (ть = 500-600 С) высокая температура (1800 - 1850 С) достига 1703916ется за счет высокого подогрева воздуха и стабильной работы горелки без самовоспламенения смеси в корпусе,По сравнению с известным предлагаемое горелочное устройство характеризуется универсальностью, увеличением диапазона регулирования, эффективным сжиганием газа с высокой температурой при любой температуре воздуха, устранением самовоспламенения смеси в корпусе горелки, стабильностью работы, высокой стойкостью основного сопла, автоматическим регулированием работы. Формула изобретения Горелочное устройство, содержащеекорпус с воздухоподающим патрубком и телескопическую топливную трубу с выходным соплом, установленную в корпусе с возможностью продольного перемещения, причем внутри трубы соосно расположен 5 шток, один конец которого жестко скрепленс выходным соплом, а свободный конец расположен за пределами корпуса, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования при различных 10 температурах подогрева воздуха, устройство дополнительно содержит исполнительный механизм с электродвигателем и усилитель, электрически связанный с термопарой, дополнительно установленной в воз духоподающем патрубке, а свободныйконец штока кинематически связан с валом электродвигателя.1703916 Риг 2 Составитель Е.КиринТехред М,Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор В,Петраш Заказ 52 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издатепвскии комбинат "Патент", г, Ужгород, уп,Гагарина, 101