UA62018C2 - Апарат зануреного згоряння - Google Patents

Abstract

Винахід належить до пристроїв для спалювання газу, в яких газоподібне паливо змішується з повітрям до зони горіння, а камера згоряння розташована під водою. Апарат може бути використаний для нагрівання або випарювання рідини в різних технологічних процесах і системах децентралізованого опалення. Апарат містить пальник із гвинтом-завихрювачем та патрубками подачі повітря і палива. До нижньої частини пальника приєднана камера згоряння, що складається з дифузора, циліндричної ділянки і конфузора. Дифузор виконаний у вигляді системи n сполучених зрізаних конусів з кутами розкриття, що прогресивно збільшуються, та перехідного конуса сполучення з циліндричною частиною. У конфузорі по колу виконана система отворів. Сам конфузор виконаний у вигляді системи k сполучених зрізаних конусів, до нижнього з яких через перехідний циліндр приєднаний газорозподільний пристрій, який виконано з перфорованих конічної і тарілчастої ділянок. Навколо камери згоряння співвісно з нею встановлений циркуляційний стакан, що утворює з нею кільцевий зазор. Нижній зріз циркуляційного стакана розташований нижче газорозподільного пристрою. До дифузора камери згоряння приєднаний запальний пальник.

Description

циркуляційного стакана 14 розташований нижче газорозподільного пристрою 11. До дифузора 6 камери згоряння 5 приєднаний запальний пальник 16. Значення кутів оч, ог, ..., ок, ак між утворюючими конусів конфузора 9 та площиною, перпендикулярною вісі камери згоряння б, поступово зменшуються та підпорядковані виразу л/д«о«ог« ... « окл«оксобл/б. Значення кута у між утворюючою поверхні конічної ділянки 12 перфорованого газорозподільного пристрою 11 і площиною, перпендикулярною вісі камери згоряння 6, підпорядковані виразу ок-л/2д«суст/З.

Були проведені експериментальні дослідження на ТОВ "Данверс", м. Кривий Ріг, де досліджувались апарати зануреного згоряння. Результати випробувань наведені в таблицях 1 та 2. Дифузорна частина камери згоряння складалася з одного та трьох конусів (п--1 та 3), конфузорна частина з двох конусів (к-г), причому варіювалось значення ок-о2: г2л/З3, Зл/4, бл/б, 17/12 та у: л/12, л/б, л/3, бл/12, л/4.

Таблиця 1

Результати випробувань апарата зануреного згоряння при різному виконанні дифузорної частини

Вигляд Тиск Діапазон дифузорної повітря навантажень, 95 від частини горіння, Па номіналу 7200 40...110 6950 30...120

Таблиця 2

Результати випробувань апарата зануреного згоряння при різних значеннях кутів ск та у

Наявність відкладень солей: значні відкладення к-, незначні відкладення «, відсутність відкладень - ок, рад | у, рад

Тривалість досліджень, місяців 2 З 4 4 пла | - | х | я | яю гл/З л/3" ня нлня бл/12 шишиш я ні

Зл/4 л/3" ня нлня нлня бл/12 шия ні

Бл/б6 мч ши ня нлня нлня бл/12 шишашя ня ня нлня нлня

Тл/л2 миши шищш ня ня нлня бл/12 111 «також спостерігається найменший потрібний тиск повітря горіння.

З таблиці 1 можна зробити висновок про збільшення діапазону навантажень та зменшення потрібного тиску повітря горіння у разі виконання дифузорної частини камери згоряння у вигляді системи конусів у порівнянні з одним конусом. З таблиці 2 випливає, що при значенні оксбл/б завжди знаходиться такий діапазон у (у-(ок-л/2)... л/3), при якому не спостерігається відкладень солей, при збільшенні ок відкладення:

спостерігаються при будь-яких значеннях у.

Апарат зануреного згоряння працює таким чином.

Апарат встановлюють у ванну, заповнену рідиною, при цьому при виключеному пальнику дзеркало води розташоване вище отворів 10. У запальний пальник 16 подають повітря, електричну іскру, після чого подають паливо. Після виникнення полум'я запального пальника 16 повітря на основний пальник подають по патрубку 2, а паливо до гирла основного пальника - по патрубку 3, при цьому унаслідок їхнього надлишкового тиску рідину витісняють з камери згоряння 6, і регулюють їхні витрати до запалення суміші та утворення розімкненого факелу, що розповсюджується по внутрішній поверхні дифузора 7. Далі запальний пальник відключають і, регулюючи витрати палива й повітря, забезпечують нормальний режим роботи апарату, при якому гарячі гази частково відриваються з основної зони горіння, утворюючи стійкий рециркуляційний потік до гирла пальника і підтримуючи надійне запалення суміші, а частково охолоджені продукти згоряння рециркулюють в основну зону горіння. Димові гази залишають камеру згоряння через отвори 10, дифузорний 12 і плоский тарілчастий 13 перфоровані ділянки газорозподільного пристрою 11 і направляються в кільцевий зазор 15, захоплюючи за собою рідину і забезпечуючи ерліфтний ефект.

Рухаючись по кільцевому зазору 15 газо-водяна емульсія, вихід якої здійснюють через верхній зріз циркуляційного стакана 14, ефективно охолоджує камеру згоряння. Замість викинутих порцій води нові надходять у кільцевий зазор 15 спочатку через нижній зріз циркуляційного стакана, а потім через газорозподільний пристрій.

За результатами випробувань, проведених на ТОВ "Данверс" у Кривому Розі, встановлено, що завдяки описаній конструкції апарату, а по суті - форми камери згоряння та газорозподільного пристрою, забезпечуються у порівнянні з прототипом такі переваги: стійкість спалення природного газу в діапазоні навантажень (витрат газу) більш 4:1, в той час як у зануреному пальнику, виконаному за А.С. СРСР 1219874, Р23014/44, 1986, (прототипі) він знаходиться у межах 3:1 (див. с. 30-31 брошури Сорока Б.С., Лукьянчиков А.С, Никитин В.Ю., Никольский В.Е. "Аппарать! погружного горения для зффективного контактного нагрева жидкостей". М.: ВНИЙЗГазпром. - 1989. - 566с); відсутність відкладень на поверхні газорозподільного пристрою та стінках проточної частини камери згоряння та циркуляційного стакану, що встановлено при огляді апарату зануреного згоряння під час літніх періодичних ремонтних робіт; зниження необхідного тиску компонентів горіння (природного газу та повітря) при збереженні глибини занурення камери згоряння на 1000...1200Па.

Пропонована конструкція апарату зануреного згоряння забезпечує усталену роботу в режимі розімкненого факелу з інтенсивною рециркуляцією продуктів згоряння в широкому діапазоні продуктивності і коефіцієнта надлишку повітря (1,1...2,5) при відсутності утворення накипу, рівномірному розосередженні газових пузирів, що направляються в кільцевий зазор, інтенсивній циркуляції рідини, що нагрівається, (практично відсутній градієнт температур у її обсязі). Отвори 10 при роботі запального пальника дозволяють димовим газам залишати камеру згоряння й істотно спрощують запуск пальника на знижених напорах пального й окислювача.

с В, 2

Я ГЕ СЕ -«» повітря с Мк ша ку

Щ в А вх ЗІ х Й й газо-водяна хх І ть 8 бури ин си у х 6 е-- й ---6-а- 8-1 | 9

Ї і Га 14 о, | т 1;

НИ те ша --

Сенека чна.

КУ еК я й хи Мт

Фіг.