Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника та газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела

Номер патенту: 56318

Опубліковано: 15.05.2003

Автори: Шеін Володимир Іванович, Груневельд Якобус Йоханнес

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника, у якому створюють два потоки пального газу та потік повітря та спалюють потоки пального газу у режимах факельного горіння, які дають різну температуру факела, причому перший потік пального газу, який охоплює другий потік пального газу, спалюють до повного згоряння, температуру регулюють шляхом регулювання витрати у першому з потоків пального газу, контролюють параметри випромінюючого факела, а регулювання витрати проводять за результатами контролю вказаних параметрів, який відрізняється тим, що потік повітря є потоком вторинного повітря, спалювання газу у першому потоці проводять при ступені змішування з повітрям, достатньому для горіння без проміжних стадій, спалювання газу у другому потоці проводять також до повного згоряння при утрудненому змішуванні пального газу з повітрям, температуру випромінюючого факела додатково регулюють шляхом регулювання витрати у другому потоці газу.

2. Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п.1, який відрізняється тим, що контрольованим параметром випромінюючого факела є температура.

3. Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п.1 або 2, який відрізняється тим, що витрати кожного потоку пального газу змінюють незалежним шляхом.

4. Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що зміни витрати одного з потоків пального газу встановлюють у залежності від зміни витрати другого потоку пального газу.

5. Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п.4, який відрізняється тим, що при регулюванні сума витрат пального газу обох потоків залишається постійною величиною.

6. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела, який містить корпус, тримач, першу та другу форсунки та засіб регулювання потоку газу через першу форсунку, причому корпус виконаний порожнистим та відкритим у напрямку зони згоряння і має отвір для уведення повітря, тримач виконаний порожнистим, відкритим з протилежних боків і має отвір для уведення вхідного потоку газу з боку, відкритого у напрямку від зони згоряння, перша форсунка та засіб регулювання потоку газу через першу форсунку розташовані у тримачі, перша форсунка є односопловою, а друга форсунка утворена навколо першої, який відрізняється тим, що додатково містить засіб регулювання потоку газу через другу форсунку, отвір для уведення повітря розташований між корпусом та тримачем і виконаний з можливістю уведення вторинного повітря, друга форсунка є багатосопловою і містить порожнисті сполучні елементи, які розташовані у отворі для уведення повітря, з'єднують тримач та корпус, відкриті з обох кінців і на кінці біля корпуса відкриті у бік зони згоряння, причому пальник виконаний з можливістю використання повітря, яке проходить також ззовні корпуса.

7. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.6, який відрізняється тим, що засіб регулювання потоку газу через другу форсунку розташований у тримачі і має усередині канали, тримач містить у стінці наскрізні отвори, які герметично сполучаються з внутрішнім простором порожнистих сполучних елементів та виконані з можливістю сполучатися з каналами засобу регулювання потоку газу через другу форсунку.

8. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з пп.6 або 7, який відрізняється тим, що корпус, тримач та перша форсунка виконані циліндричними і розташовані коаксіально.

9. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з пп.6 або 7,або 8, який відрізняється тим, що додатково містить заслінку, перша форсунка, тримач та заслінка мають отвори для проходу ежекторного повітря, причому отвори тримача, заслінки та першої форсунки виконані з можливістю взаємного перекривання при переміщенні.

10. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп. 6-9, який відрізняється тим, що засоби регулювання виконані у вигляді клапанів.

11. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп.7 - 10, який відрізняється тим, що односоплова форсунка у передній по ходу газу частині має отвори, а кожний засіб регулювання містить поворотну втулку з отворами, виконану з можливістю обертання навколо осі тримача, та привід, причому поворотна втулка засобу регулювання потоку газу через першу форсунку виконана з можливістю поступового сполучення отворів при обертанні з отворами у передній частині першої форсунки, поворотна втулка засобу регулювання потоку газу через другу форсунку виконана з можливістю поступового сполучення отворів при обертанні з наскрізними отворами у стінці тримача, а всі отвори виконані з можливістю забезпечення заздалегідь заданих функцій взаємного регулювання витрат потоків.

12. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.11, який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді черв'ячних передач.

13. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.11, який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді конічних передач.

14. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.11, який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді штоків, виконаних з можливістю обертання навколо осі пристрою, причому один зі штоків проходить усередині другого.

15. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп.11 - 14, який відрізняється тим, що засоби регулювання обох потоків газу суміщені у спільний засіб регулювання, який містить поворотну втулку з торцевими та боковими отворами, виконану з можливістю обертання навколо осі пристрою, та привід, причому торцеві отвори виконані з можливістю поступового сполучення з отворами першої форсунки при обертанні поворотної втулки у межах визначеного кута, а бокові отвори виконані з можливістю поступового сполучення при обертанні з наскрізними отворами у стінці тримача у межах іншого визначеного кута, а усі отвори виконані з можливістю забезпечення заданої функції взаємного регулювання при обертанні поворотної втулки.

16. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.15, який відрізняється тим, що перша форсунка виконана з можливістю обертання навколо своєї осі, а приводом є шток, виконаний з можливістю незалежного керування обертанням поворотної втулки чи першої форсунки.

17. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.16, який відрізняється тим, що отвори виконані з можливістю забезпечення збільшення ступеня сполучення торцевих отворів з отворами першої форсунки при зменшенні ступеня сполучення бокових отворів з каналами другої форсунки і навпаки.

18. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п.17, який відрізняється тим, що усі отвори виконані з можливістю забезпечення постійної величини загальної витрати газу при регулюванні.

19. Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп.15 - 18, який відрізняється тим, що поворотна втулка має торцеві та бокові отвори з різними формами та площами поперечного перерізу, кутовим та радіальним зміщенням, виконані з можливістю змінювати функцію взаємного регулювання витрат потоків газу у межах визначеного кута при повороті поворотної втулки на визначений кут зміщення.

Текст

1 Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника, у якому створюють два потоки пального газу та потік повітря та спалюють потоки пального газу у режимах факельного горіння, які дають різну температуру факела, причому перший потік пального газу, який охоплює другий потік пального газу, спалюють до повного згоряння, температуру регулюють шляхом регулювання витрати у першому з потоків пального газу, контролюють параметри випромінюючого факела, а регулювання витрати проводять за результатами контролю вказаних параметрів, який відрізняється тим, що потік повітря є потоком вторинного повітря, спалювання газу у першому потоці проводять при ступені змішування з повітрям, достатньому для горіння без проміжних стадій, спалювання газу у другому потоці проводять також до повного згоряння при утрудненому змішування пального газу з повітрям, температуру випромінюючого факела додатково регулюють шляхом регулювання витрати у другому потоці газу 2 Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п 1, який відрізняється тим, що контрольованим параметром випромінюючого факела є температура 3 Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п 1 або 2, який відрізняється тим, що витрати кожного потоку пального газу змінюють незалежним шляхом 4 Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з пп 1 або 2, який відрізняється тим, що зміни витрати одного з потоків пального газу встановлюють у залежності від зміни витрати другого потоку пального газу 5 Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника згідно з п 4, який відрізняється тим, що при регулюванні сума витрат пального газу обох потоків залишається постійною величиною 6 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела, який містить корпус, тримач, першу та другу форсунки та засіб регулювання потоку газу через першу форсунку, причому корпус виконаний порожнистим та відкритим у напрямку зони згоряння і має отвір для уведення повітря, тримач виконаний порожнистим, відкритим з протилежних боків і має отвір для уведення вхідного потоку газу з боку, відкритого у напрямку від зони згоряння, перша форсунка та засіб регулювання потоку газу через першу форсунку розташовані у тримачі, перша форсунка є односопловою, а друга форсунка утворена навколо першої, який відрізняється тим, що додатково містить засіб регулювання потоку газу через другу форсунку, отвір для уведення повітря розташований між корпусом та тримачем і виконаний з можливістю уведення вторинного повітря, друга форсунка є багатосопловою і містить порожнисті сполучні елементи, які розташовані у отворі для уведення повітря, з'єднують тримач та корпус, відкриті з обох КІНЦІВ і на КІНЦІ біля корпуса відкриті у бік зони згоряння, причому пальник виконаний з можливістю використання повітря, яке проходить також ззовні корпуса 7 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 6, який відрізняється тим, що засіб регулювання потоку газу через другу форсунку розташований у тримачі і має усередині канали, тримач містить у СТІНЦІ наскрізні отвори, які герметично сполучаються з внутрішнім простором порожнистих сполучних елементів та виконані з можливістю сполучатися з каналами засобу регулювання потоку газу через другу форсунку 8 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з пп 6 або 7, який відрізняється тим, що корпус, тримач та перша форсунка виконані циліндричними і розташовані коаксіально О 00 СО (О ю 9 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з пп 6 або 7, або 8, який відрізняється тим, що додатково містить заслінку, перша форсунка, тримач та заслінка мають отвори для проходу ежекторного повітря, причому отвори тримача, заслінки та першої форсунки виконані з можливістю взаємного перекривання при переміщенні 10 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп 6-9, який відрізняється тим, що засоби регулювання виконані у вигляді клапанів 11 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп 7 - 10, який відрізняється тим, що односоплова форсунка у передній по ходу газу частині має отвори, а кожний засіб регулювання містить поворотну втулку з отворами, виконану з можливістю обертання навколо осі тримача, та привід, причому поворотна втулка засобу регулювання потоку газу через першу форсунку виконана з можливістю поступового сполучення отворів при обертанні з отворами у передній частині першої форсунки, поворотна втулка засобу регулювання потоку газу через другу форсунку виконана з можливістю поступового сполучення отворів при обертанні з наскрізними отворами у СТІНЦІ тримача, а всі отвори виконані з можливістю забезпечення заздалегідь заданих функцій взаємного регулювання витрат потоків 12 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 1 1 , який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді черв'ячних передач 13 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 1 1 , який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді конічних передач 14 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 1 1 , який відрізняється тим, що приводи виконані у вигляді штоків, виконаних з можливістю обертання навколо осі пристрою, причому один зі штоків проходить усередині другого 15 Газовий пальник з регульованою температу Винахід стосується технології спалювання газоподібного палива і може бути використаний для спалювання палива у промислових печах та сушках для випалювання неорганічних матеріалів хімічної, силікатної та металургійної промисловості, а також у котлоагрегатах, де застосоване факельне горіння газу Відомо, ЩО у тривалих технологічних процесах нагрівання об'єктів за рахунок теплової енергії, що виділяється при спалюванні природного пального газу, використовують факельне горіння газу Найбільш поширеним застосуванням пального газу є його спалювання у кисні повітря При цьому відомо, що спалювання газу є багатопараметричним процесом, провідними параметрами якого є витрата газу, коефіцієнт надлишку повітря, швидкість 56318 рою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп11 - 14, який відрізняється тим, що засоби регулювання обох потоків газу суміщені у спільний засіб регулювання, який містить поворотну втулку з торцевими та боковими отворами, виконану з можливістю обертання навколо осі пристрою, та привід, причому торцеві отвори виконані з можливістю поступового сполучення з отворами першої форсунки при обертанні поворотної втулки у межах визначеного кута, а бокові отвори виконані з можливістю поступового сполучення при обертанні з наскрізними отворами у СТІНЦІ тримача у межах іншого визначеного кута, а усі отвори виконані з можливістю забезпечення заданої функції взаємного регулювання при обертанні поворотної втулки 16 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 15, який відрізняється тим, що перша форсунка виконана з можливістю обертання навколо своєї осі, а приводом є шток, виконаний з можливістю незалежного керування обертанням поворотної втулки чи першої форсунки 17 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 16, який відрізняється тим, що отвори виконані з можливістю забезпечення збільшення ступеня сполучення торцевих отворів з отворами першої форсунки при зменшенні ступеня сполучення бокових отворів з каналами другої форсунки і навпаки 18 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з п 17, який відрізняється тим, що усі отвори виконані з можливістю забезпечення постійної величини загальної витрати газу при регулюванні 19 Газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела згідно з будь-яким з пп 15 - 18, який відрізняється тим, що поворотна втулка має торцеві та бокові отвори з різними формами та площами поперечного перетину, кутовим та радіальним зміщенням, виконані з можливістю змінювати функцію взаємного регулювання витрат потоків газу у межах визначеного кута при повороті поворотної втулки на визначений кут зміщення витікання газу, температура газу та повітря, газодинамічні параметри потоків газу, повітря та газоповітряної суміші, умови створення газоповітряної суміші, конструктивні параметри форсунки, з якої витікає газ, і т д Вирішуючи таку багатопараметричну задачу, завжди важко досягти оптимальних умов спалювання газу, а саме високого коефіцієнта корисної дії установки, сприятливого для заданого технологічного процесу розподілу температур у камері згоряння, низьких втрат тепла на нагрівання продуктів згоряння тощо, причому, з урахуванням вимог низької вартості технологічної установки, з одного боку, та низької вартості та високої якості продукції, яка на ній виготовляється - з іншого боку 56318 не може бути підвищена Крім того, первинне повітря має низьку температуру, і тому частина тепла витрачається на нагрівання повітря Інший варіант такого способу спалювання газу реалізований у пальнику, який запропонували Христич ВА та Любчик ГН ("Струйностабилизаторные горелочные устройства и их применение в энергетике и промышленности" М XI Міжнародний газовий конгрес, 1970, Доповідь Е39 - 70) У цьому пальнику повітря проходить через щілини між металевими пластинами - стабілізаторами, за якими створюється вихрова циркуляційна зона, у яку у вигляді окремих струмин витікає газ Слід підкреслити, що у цьому способі використовується вторинне повітря, тобто повітря, яке проходить ззовні корпуса пальника Звичайно Під температурою факела надалі будемо ропотік цього повітря створюється за рахунок штучзуміти середню температуру у просторі, де споного перепаду тиску у пічному просторі стерігається випромінювання світла, тобто у випромінюючому факелі, під розподілом Обидва варіанти дають прозорий факел з нитемператури за довжиною факела будемо розумізькою температурою, рівномірним розподілом тети розподіл середньої за поперечним перерізом мператури за довжиною факела та високою СТІЙКІфакела температури Під регулюванням темпераСТЮ процесу горіння, але регулювання тури будемо розуміти як регулювання середньої температури у них практично неможливе, а сама температури, так і регулювання розподілу темпетемпература може бути нижче, ніж потрібно для ратур, про що кожного разу буде сказано окремо заданого процесу Відомо (Левченко П В "Расчеты печей и суНайбільш простим і найбільш поширеним спошил силикатной промышленности" М "Высшая собом спалювання газу, що використовують, нашкола", 1968, crop ЗО - 37), що температура фаприклад, у цементній промисловості, є спосіб спакела та розподіл температур за довжиною факела лювання одного інтенсивного потоку газу у залежить від ступеня змішування газу з повітрям, вторинному повітрі, що оточує цей потік газу (Маа також від так званого коефіцієнта надлишку повізуров Д Я "Теплотехническое оборудование затря, який дорівнює відношенню витрати повітря у водов вяжущих материалов" М Стройиздат, 1982, конкретних умовах до витрати повітря, яка необстр 50 - 52, та "Рекомендации по внедрению виххідна у цих же умовах для повного згоряння газу ревой реверсивной горелки ВРГ" Мингазпром Якщо цей коефіцієнт більше одиниці, то у вихідноСССР СРЕДАЗНИИГАЗ, Ташкент, 1967 р), з виму потоці газу присутній надлишок повітря, на накористанням отворів для ежекції повітря у газовий грівання якого витрачається частина енергії горінпотік або без них Спосіб характеризується утрудня газу Якщо ж цей коефіцієнт менше одиниці, то неним змішуванням пального газу з повітрям, внау вихідному потоці присутній газ, який не згорів, слідок чого виникає нерівномірний розподіл темабо проміжні продукти горіння, які ще могли б горіператури за довжиною факела з утворенням ти, наприклад, сажа, що також свідчить про зниділянок із занадто великою температурою, що ження ефективності установки призводить до руйнування шару вогнетривів на цих ділянках Крім того, факел має невелику СТІЙВідомо також, що для одержання прозорого КІСТЬ горіння, яку спричиняють надто інтенсивні факела з відносно низькою температурою та рівтурбулентні процеси номірним розподілом температури за довжиною факела намагаються одержати високий ступінь Слід зауважити, що в усіх наведених вище змішування газу з повітрям Одним із способів реприкладах реалізації горіння газу відбувається до алізації такого спалювання є створення вихрових повного спалювання циркуляційних зон для повітря, у які надходять Найбільш близькими до способу та пристрою, тонкі потоки газу Повітря захоплює газ у цих зонах що заявляються, є ВІДПОВІДНО спосіб регулювання і завдяки цьому добре змішується з ним температури випромінюючого факела та газовий пальник, що реалізує цей спосіб, описані у роботі Один з варіантів реалізації такого способу Глозштейна Я С , Карпова Д В , Муромського Л Н , представлений у пальнику фірми "УНІТЕРМАрапова Н В "Использование газа в промышленЦЕМКОН", Австрія (X Ледерер, "Горелка нового ных печах Справочное руководство" "Недра" Л поколения для вращающихся печей", научно1967 г с 164, 166" Згідно З описаним способом технический и производственный журнал "Цемент створюють два потоки пального газу та потік повіи его применение", Санкт-Петербург, 1997, № 3), тря і спалюють потоки пального газу у різних реде вихрова циркуляційна зона створюється шляжимах факельного горіння, причому перший потік хом випуску у пічний простір повітря, яке забирапального газу, який охоплює другий потік пального ється з навколишнього середовища (первинного газу, спалюють до повного згоряння при утруднеповітря) і стискається, причому повітря випускають ному ступені змішування з повітрям, а другий потік під регульованим кутом до напрямку випуску газу, спалюють при неповному згорянні, тобто з коефіа напрямок виходу повітря не проходить через вісь цієнтом надлишку повітря меншим одиниці, з пальника, завдяки чому повітря закручується наутворенням сажистих часток, які забезпечують вколо потоку газу, добре перемішуючись з ним підвищену температуру факела у другому потоці, і Але створений факел має низьку температуру, яка Проте, відомо, що теплопередача від нагрітого тіла до зовнішнього об'єкту залежить від його температури 3 іншого боку, висока температура факела може призводити до небажаних наслідків, таких, як руйнування матеріалів, порушення параметрів процесу і т д Крім того, один і той же технологічний процес на різних стадіях може вимагати різної теплопередачі від факела до об'єкта Таким чином, при реалізації будь-якого технологічного процесу виникає потреба регулювати температуру факела Найбільш сприятливі умови регулювання температури факела створюються при ПОСТІЙНІЙ витраті газу, так щоб температура факела була максимально припустимою для заданих умов 56318 8 шляхом зміни інтенсивності горіння другого потоку доходимо висновку, що ЗОВНІШНІЙ ПОТІК пального пального газу регулюють температуру факела, газу, безсумнівно, спалюють за схемою ацетилпричому регулювання температури проводиться енового горіння, а внутрішній потік газу у розтрубі за СВІТНІСТЮ факела спалюють також з утворенням ацетилену, вуглецю Пальник, який реалізує цей спосіб регулюванта угарного газу, але в умовах браку повітря Тому, ня температури факела, містить корпус, тримач, як показано у вищезазначеній роботі, температура першу та другу форсунки та засіб регулювання згоряння нижча, ніж при ацетиленовому горінні, а потоку газу через першу форсунку, причому корпус сажисті частки і, можливо, угарний газ не догорявиконаний порожнистим та відкритим у напрямку ють, причому сажисті частки, які дають підвищене зони згоряння і має отвір для уведення первинного випромінювання світла, не сприяють підвищенню повітря, тримач виконаний порожнистим, відкритемператури, а скоріше підвищують ступінь чорнотим з протилежних боків, один з яких, відкритий у ти факела, тобто зсувають спектральний розподіл напрямку від зони згоряння, створює отвір для випромінювання у бік більш коротких хвиль, посиуведення газу, перша форсунка та засіб регулюлюючи СВІТНІСТЬ факелу вання потоку газу через першу форсунку розташоВ основу цього винаходу поставлена задача вані у тримачі, причому обидві форсунки є фактивдосконалення відомих способу регулювання темчно односопловими, а друга форсунка утворена ператури випромінюючого факела газового пальнавколо першої ника та газового пальника з регульованою температурою випромінюючого факела з тим, щоб Недоліками цих способу та пристрою є те, що шляхом введення нових суттєвих ознак у спосіб та використовується первинне, тобто холодне, повітпристрій та нової форми виконання елементів ря, а також недопал газу, що в сукупності знижує пристрою підвищити ефективність процесу спалюефективність процесу горіння, підвищує витрати вання пального газу, знизити вартість продукції, газу і через те підвищує вартість продукції, яка що виготовляється з використанням способу та випускається за технологічним процесом з викорипристрою, та підвищити експлуатаційні показники станням цих способу регулювання температури та цих технічних рішень, а саме, розширити робочий пристрою, що його реалізує Крім того, ЗОВНІШНІЙ діапазон витрат пального газу та підвищити строк ПОТІК спалюють при підвищеній температурі, що служби технологічного обладнання негативно впливає на поверхню об'єкту, який нагрівається До того ж спосіб не призначений для Поставлена задача для способу регулювання великих витрат газу температури випромінюючого факела газового пальника вирішується тим, що у відомий спосіб, у Розберемо описані вище ситуації з точки зору якому створюють два потоки пального газу та потік теорії спалювання пального газу, представленої у повітря і спалюють потоки пального газу у режироботі одного з авторів цього винаходу В І Шеша мах факельного горіння, які дають різну темпера"Термодинамический анализ горения природного туру факела, причому перший потік пального газу, газа в зависимости от формирования газовоздушякий охоплює другий потік пального газу, спалюной смеси", опубл у спеціальному випуску журнають до повного згоряння, температуру регулюють лу "Вопросы химии и химической технологии" шляхом регулювання витрати у першому з потоків 2000, № 1, с 261 - 264 (Материалы международпального газу, контролюють параметри випроміной научной конференции), де на приклада метанюючого факела, а регулювання витрати провону показано, що реакція окислення може проходидять за функцією регулювання, визначеною за ти за двома сценаріями За першим з них при результатами контролю вказаних параметрів, вводостатньому змішуванні пального газу з достатдять такі нові суттєві ознаки ньою КІЛЬКІСТЮ повітря проходить повне спалювання без проміжних стадій з утворенням одразу - потік повітря є потоком вторинного повітря, вуглекислого газу та водяного пару Другий сцена- спалювання газу у першому потоці проводять рій характеризується тим, що при тій самій достапри ступені змішування з повітрям, достатньому тній загальній КІЛЬКОСТІ повітря, але при утруднедля горіння без проміжних стадій реакції, ному змішуванні пального газу з повітрям реакція - спалювання газу у другому потоці проводять проходить через проміжну стадію з утворенням також до повного згоряння при утрудненому зміацетилену, вуглецю та угарного газу (ацетиленове шуванні пального газу з повітрям, горіння), які далі догоряють з утворенням знову ж - температуру випромінюючого факела додаттаки вуглекислого газу та водяної пари В означеково регулюють шляхом регулювання витрати у них умовах перша реакція проходить при темперадругому потоці газу, турах, суттєво менших, ніж друга (для метану - функція регулювання є функцією взаємного 1580 -1640°С та 1720 -1760°С ВІДПОВІДНО) регулювання витрат обох потоків Отже, з цієї точки зору спалювання газу у пеЗавдяки використанню вторинного повітря одрших двох варіантах (з напуском первинного повіразу створюються умови для підвищення загальтря та у пальнику зі стабілізаторами) проходить ної витрати пального газу, оскільки потік повітря без проміжних стадій, а у випадку спалювання обмежується тепер площею поперечного перерізу одного інтенсивного потоку газу у вторинному потехнологічної установки, де спалюється пальний вітрі, що проходить навколо нього, це спалювання, газ, а не корпуса пальника Це підвищує універсапринаймні у початкових ділянках, проходить за льність способу схемою ацетиленового горіння з підвищеною темПо-друге, наявність двох потоків пального гапературою, створюючи нерівномірний розподіл зу, які спалюються до повного згоряння, підвищує температур за довжиною факела ефективність способу за рахунок зменшення втрат газу та продуктів згоряння, які ще б могли догоріАналізуючи спосіб, який вибраний за прототип, 56318 10 вання пристосувати спосіб згідно з винаходом до ти конкретного технологічного процесу і автоматизуПо-третє, завдяки спалюванню газу у першому вати його потоці у режимі без проміжних стадій реакції, тобУ конкретному варіанті втілення способу згідно то зі зниженою температурою факела, спалюванз попереднім вдосконаленням при регулюванні ню газу у другому потоці у режимі з підвищеною сума витрат пального газу обох потоків залишатемпературою факела і регулюванні температури ється постійною величиною Це забезпечує виковипромінюючого факела шляхом регулювання ристання способу у таких процесах, де суттєвим є витрат обох потоків газу, з'являється можливість підтримання постійним рівня загальної витрати регулювати температуру випромінюючого факела пального газу Але слід зауважити, що при цьому від зниженої до підвищеної так, щоб, з одного босам рівень загальної витрати може змінюватись в ку, одержати температуру, максимально ефективзалежності від стадії технологічного процесу ну для конкретного технологічного процесу або його стадії, а, з іншого боку, досягти такого розпоПоставлена задача для газового пальника з ділу температур за довжиною факела, щоб уникрегульованою температурою випромінюючого фанути утворення зон із занадто високою температукела вирішується тим, що у відомому газовому рою, яка приводить до руйнування матеріалу пальнику, який містить корпус, тримач, першу та технологічної установки або об'єкта, що нагрівадругу форсунки та засіб регулювання потоку газу ється у процесі При цьому суттєво збільшується через першу форсунку, причому корпус виконаний строк служби установки та підвищується якість порожнистим та відкритим у напрямку зони згопродукції, що виробляється ряння і має отвір для уведення повітря, тримач виконаний порожнистим, відкритим з протилежних Крім того, додатковим технічним результатом, боків і має отвір для уведення вхідного потоку газу який досягається завдяки винаходу, є те, що при з боку, відкритого у напрямку від зони згоряння, регулюванні температури шляхом регулювання перша форсунка та засіб регулювання потоку газу витрат потоків газу при ПОСТІЙНІЙ загальній витраті через першу форсунку розташовані у тримачі, пегазу зменшується потік газу з утрудненим змішурша форсунка є односопловою, а друга форсунка ванням з повітрям, і, таким чином, зменшується утворена навколо першої, здійснені такі вдосконадовжина факела, оскільки вона, в основному, вилення значається саме цим потоком Отже, виникають можливості регулювання довжини факела, які до- введений засіб регулювання потоку газу чедатково підвищують універсальність способу Крім рез другу форсунку, того, завдяки наявності другого потоку, який охоп- отвір для уведення повітря розташований лює перший, виникає додатковий технічний реміж корпусом та тримачем і виконаний з можливісзультат, який полягає утому, що при незалежному тю уведення вторинного повітря, регулювання витрати цього другого потоку з'явля- друга форсунка є багатобітовою і містить поється можливість регулювати ступінь змішування рожнисті сполучні елементи, які розташовані у газу першого потоку з повітрям, що створює умови отворі для уведення повітря, з'єднують тримач та для різних проміжних стадій реакції окислення корпус, відкриті з обох КІНЦІВ і на КІНЦІ біля корпуса пального газу і, значить, для одержання різних відкриті у бік зони згоряння, температур його горіння і різних розподілів темпе- пальник виконаний з можливістю викорисратур за довжиною факела, що дає підвищення тання повітря, яке проходить також ззовні корпуса експлуатаційних показників способу згідно з винаТехнічний результат, досягнення якого забезходом шляхом створення додаткових можливоспечує таке технічне рішення, полягає у такому тей регулювання як температури випромінюючого - завдяки наявності засобу регулювання потофакела, так і розподілу температур ку газу через другу форсунку підвищується діапазон регулювання температури, оскільки з'являєтьПодальшим вдосконаленням способу згідно з ся можливість повного перекривання потоку через винаходом є введення додаткової відмітної ознадругу форсунку і ВІДПОВІДНО одержання факела з ки, яка полягає у тому, що контрольованим парамаксимально можливою температурою, метром випромінюючого факела є температура Це забезпечує можливість використання об'єктив- розташування отвору для уведення повітря ного способу контролю саме того параметра, що між корпусом та тримачем та виконання пальника регулюється, і, таким чином, підвищує експлуатаз можливістю використання повітря, яке проходить ційні показники установки з використанням спосотакож ззовні корпуса, робить можливим викорисбу згідно з винаходом тання вторинного повітря, що, як було зазначено вище, створює умови для підвищення верхньої Наступним вдосконаленням способу згідно з межі робочого діапазону витрат пального газу, винаходом є змінення витрати кожного потоку патобто забезпечує більшу універсальність пальнильного газу незалежним шляхом Це дозволяє ка, збільшити діапазон регулювання теплопередачі від газу, що згоряє, до об'єкту, що нагрівається, і, - виконання другої форсунки багатосопловою у завдяки цьому, підвищити універсальність спосовигляді порожнистих сполучних елементів, які розбу ташовані в отворі для уведення повітря, з'єднують тримач та корпус і відкриті з обох КІНЦІВ, І на КІНЦІ Альтернативним попередньому є вдосконабіля корпуса вони відкриті у бік зони згоряння, лення способу згідно з винаходом, яке полягає у створює можливість спалювання газу до повного тому, що зміни витрати одного з потоків пального згоряння при ступені змішуванні з повітрям, достагазу встановлюють в залежності від зміни витрати тньому для спалювання газу при низькій темперадругого потоку пального газу Це дозволяє шляхом турі Цим забезпечується можливість регулювання визначення необхідної функції взаємного регулю 11 56318 12 температури від низької при повністю перекритому використання потоку газу через першу форсунку до високої при У конкретних варіантах виконання приводи заповністю перекритому потоку газу через другу фособів регулювання виконані у вигляді черв'ячних рсунку передач, або конічних передач, або штоків, один з - наявність двох потоків пального газу, які спаяких проходить усередині другого, і виконаних з люються до повного згоряння, як вказано вище, можливістю обертання навколо осі пристрою Усі підвищує ефективність способу за рахунок зменвони можуть бути пристосовані як для керування шення втрат газу та продуктів згоряння, які ще б клапанами, так і для керування поворотними втулмогли догоріти ками з отворами, і їх вибір залежить від конфігурації технологічної установки, параметрів регулю- виникає можливість регулювання довжини вання, вибору силових пристроїв приводу, тощо факела, що в більшому ступені підвищує універсальність способу, і можливість регулювати стуДля забезпечення можливості змінювати потопінь змішування газу першого потоку з повітрям, ки газу залежним шляхом, тобто встановлювати що спричиняє різну температуру його горіння і один потік у залежності від іншого, або одночаснорізний розподіл температур за довжиною факела і, го регулювання обох потоків за заздалегідь вставнаслідок цього, надає додаткові можливості регуновленою функцією регулювання, в одному з конлювання і температури випромінюючого факела, і кретних варіантів втілення газового пальника розподілу температур згідно з винаходом засоби регулювання потоків газу суміщені у спільний засіб регулювання, який Подальше вдосконалення газового пальника містить поворотну втулку з торцевими та боковими згідно з винаходом полягає утому, що засіб регуотворами, виконану з можливістю обертання налювання потоку газу через другу форсунку розтавколо осі пристрою, та привід, причому торцеві шований у тримачі і має усередині канали, тримач отвори виконані з можливістю поступового сполумістить у СТІНЦІ наскрізні отвори, які герметично чення з отворами першої форсунки при обертанні сполучаються з внутрішнім простором порожнисповоротної втулки у межах визначеного кута, а тих сполучних елементів та виконані з можливістю бокові отвори виконані з можливістю поступового сполучатися з каналами засобу регулювання потосполучення при обертанні з наскрізними отворами ку газу через другу форсунку Це дає можливість у СТІНЦІ тримача у межах іншого визначеного кута, спростити конструкцію пальника в цілому та засоа всі отвори виконані з можливістю забезпечення бів регулювання витрат потоків газу зокрема заданої функції взаємного регулювання при оберВ одному з конкретних варіантів втілення витанні поворотної втулки находу корпус, тримач та перша форсунка газового пальника виконані циліндричними і розташовані Вищевказаний конкретний варіант дозволяє коаксіально Це спрощує конструкцію пальника і провести подальшу конкретизацію у двох альтерйого виготовлення нативних варіантах, а саме У наступному вдосконаленні газовий пальник - виконати отвори поворотної втулки з можлизгідно з винаходом додатково містить заслінку, вістю забезпечення збільшення ступеня сполученперша форсунка, тримач та заслінка мають отвори ня торцевих отворів з отворами першої форсунки для проходу ежекторного повітря, причому отвори при зменшенні ступеня сполучення бокових отвотримача, заслінки та першої форсунки виконані з рів з каналами другої форсунки і навпаки, що заможливістю взаємного перекривання при перемібезпечує підвищену оперативність регулювання, щенні Це дає змогу змінювати ступінь змішування - виконати отвори поворотної втулки з можлипотоку газу через першу форсунку з повітрям шлявістю забезпечення постійної величини загальної хом регулювання потоку ежекторного повітря і, витрати газу при регулюванні, наприклад, коли таким чином, одержати додаткову можливість реотвори мають прямокутний поперечний перетин, гулювання температури випромінюючого факела що збільшує ефективність устаткування при постійному потоці повітря, У конкретному варіанті втілення пристрою згідно з винаходом засоби регулювання виконані у - виконати торцеві та бокові отвори поворотної вигляді клапанів Це спрощує процес регулювання втулки різної форми, що відрізняються різними та знижує вартість виготовлення пристрою площами поперечного перетину, кутовим, осьовим та радіальним зміщенням, і таким чином мати змоУ варіанті втілення винаходу, альтернативногу змінювати функцію взаємного регулювання виму попередньому, односоплова форсунка у петрат потоків газу у межах визначеного кута при редній по ходу газу частині має отвори, а кожний повороті поворотної втулки на визначений кут засіб регулювання містить поворотну втулку ззміщення Наприклад, у межах визначеного кута отворами, виконану з можливістю обертання на180° у поворотній насадці можна розташувати одвколо осі тримача, та привід, причому поворотна накові кругові торцеві отвори на однаковій відстані втулка засобу регулювання потоку газу через пеодин від одного, яка дорівнює кутовому розміру ршу форсунку виконана з можливістю поступового отвору, бокові отвори поворотної втулки і отвори сполучення своїх отворів при обертанні з отворадругої форсунки розташувати таким же чином, але ми у передній частині першої форсунки, поворотна з кутовим зсувом так, щоб у положенні, у якому втулка засобу регулювання потоку газу через друторцеві отвори втулки розташовані навпроти отвогу форсунку виконана з можливістю поступового рів першої форсунки, бокові отвори втулки були б сполучення своїх отворів при обертанні з наскрізрозташовані навпроти перемичок між отворами ними отворами у СТІНЦІ тримача Це забезпечує другої форсунки При цьому усі отвори у межах можливість створення заздалегідь заданих функсумісного кута 180° можна розташувати таким же цій взаємного регулювання витрат потоків, що дочином, але зробити усі ці отвори більшими чи зволяє пристосувати пристрій для конкретного 14 13 56318 меншими, ніж отвори попереднього кута 180° Це ки Поворотна втулка 7 прилягає своєю поверхнею забезпечує можливість оперативної зміни загальдо внутрішньої поверхні тримача 2 з можливістю ного потоку та/або функції взаємного регулювання обертання навколо своєї осі та до торцевої поверпотоків, що може стати в пригоді при переході від хні першої форсунки 4 і має торцеві отвори 18, однієї стадії технологічного процесу до іншої бокові отвори 19 (фіг 4), та внутрішню шестерню 20 Торцеві отвори 18 при обертанні поворотної Спосіб та пристрій згідно з винаходом описувтулки у деяких положеннях, одне з яких показано ються на прикладі одного з варіантів газового пана нижній частині фіг 2, і які послідовно відрізняльника, представленого на кресленнях, причому ються на постійний кут, наприклад, 45°, сполуча- на фіг 1 поданий вигляд спереду вказаного ються з торцевими отворами 13 першої форсунки варіанта газового пальника згідно з винаходом, 4, а бокові отвори 19 сполучаються з боковими - на фіг 2 поданий вигляд газового пальника отворами 10 у СТІНЦІ тримача 2 при положеннях згідно з фіг 1 у розрізі за А-А, причому засіб регуповоротної втулки 7, зміщених на половину вищелювання потоків газу на верхній частині креслення вказаного постійного кута, наприклад, на 22,5°, від показаний у положенні, яке відповідає максимальпопередніх положень (одне з яких показано на ному потоку через другу форсунку, а на нижній верхній частині фіг 2) Шток 8 має на КІНЦІ шестерчастині креслення - повернутим на певний кут, у ню 21 і виконаний з можливістю переміщення положенні, яке відповідає максимальному потоку вздовж осі пальника між положеннями, де шестерчерез першу форсунку, ня 21 входить у зачеплення з внутрішніми шестер- на фіг 3 подана частина вигляду, представнями 16 заслінки 9 та 20 поворотної втулки 7 ВІДленого на фіг 2, у збільшеному масштабі, ПОВІДНО - на фіг 4 поданий вигляд спереду поворотної втулки Спосіб регулювання температури випромінюючого факела згідно з винаходом реалізується Представлений на кресленнях газовий пальтаким чином ник має аксіальну симетрію (фіг 1) і містить циліндричний порожнистий корпус 1, циліндричний поВхідний ПОТІК газу підводять під тиском до рожнистий тримач 2, отвір 3 для уведення тримача 2 Торцевими отворами 16 поворотної вторинного повітря, який створений між корпусом втулки 8 виділяється потік газу через першу форсунку 4, а боковими отворами 19 - потік газу через I та тримачем 2, першу форсунку 4, яка має єдине другу форсунку (трубки 6) сопло 5, багатосоплову другу форсунку у вигляді сукупності трубок 6, розташованих у отворі 3 наРозглянемо ситуацію у положенні поворотної вколо першої форсунки 4, суміщений засіб регувтулки 8, проміжному відносно тих, що показані на лювання потоків газу через обидві форсунки, у верхній та нижній частинах фіг 2 Перший потік вигляді поворотної втулки 7 (фіг 2) та штока 8, та газу проходить далі через торцеві отвори 13 перзаслінку 9 Корпус 1 відкритий у бік зони згоряння шої форсунки, потім через єдине сопло 5 виходить (фіг 2) Тримач 2 має менший діаметр, ніж корпус з тримача і змішується з потоком повітря, який 1, і розташований частково усередині останнього проходить через отвір 3 Частина цього потоку Трубки 6 жорстко з'єднують корпус 1 та тримач 2, повітря захоплюється отворами 11, 15 та 17 і уворозташовані з нахилом у бік зони згоряння та зі диться (ежектується) у перший потік газу усередизсувом на однаковий кут (фиг 1, 2) і на КІНЦІ біля ні першої форсунки 4 корпусу 1 відкриті у бік зони згоряння Один з боків Потік газу через другу форсунку проходить тримача 2 відкритий у бік зони згоряння, а протидалі через бокові отвори 10 у СТІНЦІ тримача 2, лежний - у бік джерела газу (не показане) - і викопотім через сукупність трубок 6 і далі виходить наний з можливістю герметичного з'єднання з назовні біля внутрішньої поверхні корпусу 1 тоностаннім У СТІНЦІ тримача 2 прорізані бокові нахикими потоками, що розширюються і одночасно лені отвори 10 (фіг 3), кожен з яких сполучаються з змішуються з повітрям, що проходить через отвір внутрішнім простором однієї з трубок 6, та отвори З Частина повітря, необхідного для спалювання потоку газу через другу форсунку, проходить ззовI1 (фіг 2) для проходу ежекторного повітря Перша ні корпуса 1 і змішується з потоком газу через друфорсунка 4, заслінка 9 та поворотна втулка 7 розгу форсунку ззовні пальника ташовані усередині тримача 2 Шток 8 проходить усередині тримача з виходом назовні з можливісПідпалювання газу проводять будь-яким з вітю обертання навколо своєї осі та зворотнодомих спеціалістам у цій галузі способом, наприпоступального руху вздовж цієї осі Перша форсуклад, за допомогою запальника нка 4 має вхідну частину 12 (фіг 3) з торцевими Газ першого потоку має утруднене змішування отворами 13 та вихідну частину 14 з боковими з повітрям, і тому спалювання газу у цьому потоці отворами 15 для проходу ежекторного повітря, які проводять за реакцією окислення з утворенням розташовані навпроти бокових отворів 10 у СТІНЦІ ацетилену, який згоряє при підвищеній температутримача Перша форсунка 4 жорстко прикріплена рі випромінюючого факела до тримача 2 Заслінка 9 розташована між тримаПотік газу через другу форсунку має високий чем 2 та першою форсункою 4, виконана з можлиступінь змішування з повітрям, і тому його спалювістю обертання навколо своєї осі та має внутрівання проводять за реакцією окислення без прошню шестерню 16 та бокові отвори 17, які у деяких міжних стадій, що супроводжується меншою темположеннях при обертанні заслінки (одне з них пературою випромінюючого факела показано на фіг 2) повністю відкривають прохід Витрата повітря при цьому достатня для спаежекторного повітря через отвори 11 у тримачі до лювання газу обох потоків до повного згоряння отворів 15 у першій форсунці і плавно перекриваДля регулювання температури випромінюючоють його до нуля при подальшому повороті заслінго факела шток 8 просувають назад до положення, 16 15 56318 у якому шестерня 21 штока входить у зачеплення отворів 11 та 15 тримача 2 та першої форсунки 4 з внутрішньою шестернею 20 поворотної втулки 7 і ВІДПОВІДНО обертають шток, а з ним і поворотну втулку 7 наНаведений приклад не обмежує домагання вколо осі, змінюючи ступінь перекриття торцевих прав за цим винаходом щодо способу та приотворів 18 поворотної втулки 7 з торцевими отвострою, бо спеціалістам у цій галузі зрозуміло, що рами 13 першої форсунки 4 і одночасно ступінь усі елементи пальника та усі операції способу моперекриття бокових отворів 19 поворотної втулки 7 жуть бути змінені без відступу від об'єму винаходу, з боковими отворами 10 у СТІНЦІ тримача 2, регуякий викладений у формулі винаходу Наприклад, люючи витрати обох потоків газу При цьому виміконтроль температури може проводитись пірометрюють, наприклад, температуру факела у певному ром, фотометром (за СВІТНІСТЮ факела) та іншими МІСЦІ і обертають шток у той чи інший бік, поки теприладами, функція регулювання може змінювампература випромінюючого факела у МІСЦІ конттись шляхом зміни розташування та форми отворолю не прийме необхідного для певної стадії техрів поворотної втулки 7 та першої форсунки 4, КІнологічного процесу значення ЛЬКІСТЬ сопел другої, багатосоплової форсунки та їх форма можуть бути будь-якими у межах конкреДодатково температуру випромінюючого фатної конструкції кела регулюють шляхом регулювання потоку ежекторного повітря через бокові отвори 11, 17 та 15 у Таким чином, створені спосіб регулювання теСТІНЦІ тримача 2, заслінки 9 та першої форсунки 4 мператури випромінюючого факела газового паВІДПОВІДНО і, таким чином, шляхом зміни ступеня льника та газовий пальник з регульованою темпезмішування першого потоку газу з повітрям Регуратурою випромінюючого факела, які підвищують лювання здійснюють поворотом заслінки штоком ефективність процесу спалювання пального газу, 8 Для цього шток 8 просувають уперед, виводячи знижують вартість продукції, що виготовляється з шестерню 21 із зачеплення з внутрішньою шестевикористанням способу та пристрою, та підвищурнею 20 поворотної втулки 7 до положення, у якоють експлуатаційні показники цих технічних ріму шестерня 21 входить у зачеплення з внутрішень, а саме, розширюють робочий діапазон вишньою шестернею 16 заслінки 9, і повертають трат пального газу та підвищують строк служби шток 8, а з ним і заслінку 9, змінюючи ступінь петехнологічного обладнання рекриття бокових отворів 17 заслінки 9 відносно J ФІГ. 1 17 18 14 потік повітря зона згоряння перший ПОТІК газу потік газу Фіг 2 9 ФІГ. З 21 10 19 19 20 ФІГ. 4 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for controlling temperature of radiating jet of gas burner and gas burner with controlled temperature of radiating jet

Автори англійською

Shein Volodymyr Ivanovych

Назва патенту російською

Способ регулировки температуры излучающего факела газовой горелки и газовая горелка с регулируемой температурой излучающего факела

Автори російською

Шеин Владимир Иванович

МПК / Мітки

МПК: F23D 14/38, F23D 23/00, F23D 14/00

Мітки: спосіб, температури, факела, регулювання, випромінюючого, газовий, температурою, регульованою, газового, пальника, пальник

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/10-56318-sposib-regulyuvannya-temperaturi-viprominyuyuchogo-fakela-gazovogo-palnika-ta-gazovijj-palnik-z-regulovanoyu-temperaturoyu-viprominyuyuchogo-fakela.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб регулювання температури випромінюючого факела газового пальника та газовий пальник з регульованою температурою випромінюючого факела</a>

Подібні патенти