Факельная горелка

(51)7 23 14/20 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Жанбуршин Едил Терекбаевич Аспандияров Булат Билялович Достияров Абай Мухамедиярович Игильманов Тимур Тобышбаевич Орамалов Ерлан Есиркепович Тогашева Алия Ризабековна(57) Изобретение относится к области промышленной энергетики и предназначено преимущественно для сжигания попутных нефтяных газов нефтепромыслов и отбросных газов нефтехимической промышленности. Повышение качества сжигания топлива, уменьшение токсичных веществ (, СО) и обеспечение устойчивости горения достигается тем, что в факельной горелке, включающей факельную трубу с выходным срезом на концевом участке трубы, узел интенсификации процесса горения, снабженный перфорированной перегородкой, согласно изобретению, узел интенсификации процесса горения выполнен в виде канала, состоящего из последовательно расположенных конфузора, цилиндрического участка и диффузора, причем концевой участок факельной трубы с выходным срезом расположен с зазором внутри конфузора, перфорированная перегородка установлена в выходном срезе диффузора, боковая поверхность которого вдоль образующей выполнена рифленой с углублениями и впадинами. Кроме того, вокруг выходного участка диффузора коаксиально с зазором установлена труба в виде сопла Лаваля, а концевой участок трубы выполнен коническим. 11227 Изобретение относится к области промышленной энергетики и экологии и предназначено преимущественно для сжигания попутных нефтяных газов нефтепромыслов и отбросных газов нефтехимической промышленности. Известна горелка (Михеев В.П., Медников Ю.П. Сжигание природного газа. Л. Недра, 1975, с. 196,рис. У-6), в которой газообразное топливо сжигается факельно. Эта горелка содержит факельную трубу с выходным срезом, на входе в которую размещен узел интенсификации процесса горения в виде улиточного завихрителя. Недостатком этой горелки является низкая эффективность сгорания топлива вследствие того, что топливо горит факельно по одноступенчатой схеме подвода воздуха извне, что и приводит к снижению полноты его сгорания. Известна факельная горелка (а. с. СССР 1627782, кл. 23 14/20, 1989), содержащая факельную ирубу с выходным срезом, узел интенсификации процесса горения, снабженный перфорированной перегородкой. Недостатком этой горелки является низкое качество сжигания топлива, что связано также с одностадийностью подвода воздуха извне, а также с тем,что невысокой в ней является интенсивность горения в зоне расположения перфорированной перегородки. Последнее связано с тем, что поверхность перфорированной перегородки выполнена без профилирования ее, а сама она расположена неоптимально с точки зрения эффективности процесса горения. Это устройство принято в качестве прототипа. Повышение качества сжигания топлива, уменьшение токсичных веществ (, СО) и обеспечение устойчивости горения достигается тем, что в факельной горелке, включающей факельную трубу с выходным срезом на концевом участке трубы, узел интенсификации процесса горения, снабженный перфорированной перегородкой, согласно изобретению, узел интенсификации процесса горения выполнен в виде канала, состоящего из последовательно расположенных конфузора, цилиндрического участка и диффузора, причем концевой участок факельной трубы с выходным срезом расположен с зазором внутри конфузора, перфорированная перегородка установлена в выходном срезе диффузора, боковая поверхность которого вдоль образующей выполнена рифленой с углублениями и впадинами. Кроме того,в горелке вокруг выходного участка диффузора коаксиально с зазором установлена труба в виде сопла Лаваля, а концевой участок факельной трубы выполнен коническим. Новыми признаками заявляемой факельной горелки являются выполнение узла интенсификации процесса горения в виде канала, состоящего из последовательно расположенных конфузора, цилиндрического участка, диффузора, расположение концевого участка факельной трубы с выходным срезом с зазором внутри конфузора, расположение перфорированной перегородки в выходном срезе диффу 2 зора, выполнение боковой поверхности перфорированной перегородки вдоль образующей рифленой с углублениями и впадинами. Новыми признаками являются также расположение выходного участка диффузора коаксиально с зазором относительно трубы в виде сопла Лаваля, а также выполнение концевого участка факельной тубы коническим. Эти признаки обеспечивают полноту сгорания топлива за счет двухстадийности подачи воздуха, повышения полноты сгорания и устойчивости горения, за счет организации микрофакельного горения, что в конечном итоге повышает качество горения топлива. Микрофакелы сразу же на выходе образуют продукты сгорания без ускорения топлива ввиду большого гидравлического сопротивления дырчатого листа для газовоздушного потока. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид факельной горелки, а на фиг. 2 вид на рифление. Предлагаемая факельная горелка содержит факельную трубу 1 с выходным срезом 2 и узел интенсификации процесса горения. Последний выполнен в виде конфузора 3, диффузора 4, между которыми расположен цилиндрический участок 5. Конфузор 3 надет коаксиально с зазором 6 на участке факельной трубы 1 с выходным срезом 2. Боковая поверхность диффузора 4 выполнена рифленой с чередующимися углублениями 7 и выступами 8. С торца диффузора 4 расположен дырчатый лист 9. Кроме того, вокруг периметра выходного торца диффузора 4 коаксиально с зазором 10 установлен участок трубы 11 в виде сопла Лаваля, крепление которого к факельной трубе 1 осуществляется с помощью пластин 12, 13 соответственно сначала к конфузору 3, а затем к диффузору 4 узла интенсификации процесса горения. Факельная горелка работает следующим образом. Газообразное топливо по факельной горелке 1 поступает на выходной срез 2, где происходит его истечение, за счет которого в кольцевом зазоре 6 конфузора 3 происходит подсасывание воздуха на первой стадии за счет эжекции и его интенсивное перемешивание с газообразным топливом в цилиндрическом участке 5. Далее в диффузоре 4 образуется рабочая смесь, подаваемая далее в отверстия дырчатого листа 9, расположенного с торца диффузора 4,где и происходит ее горение по всему сечению. Кроме того, по периферии выходного среза 2 диффузора 4 образуются микрофакела, так как в углублениях 7 рифленой боковой поверхности диффузора проходит воздух, тогда как в выступах 8, смежных с ним, происходит истечение газообразного топлива. Чередование углублений 7 и выступов 8 по всему периметру диффузора 4 позволяет осуществлять равномерное микрофакельное горение по всему периметру диффузора 4 в зоне расположения выходного среза 2. При наличии свободного доступа окислителя к каждому микрофакелу, включая и центральный, вокруг каждого микрофакела процесс горения осуществляется с повышенной полнотой сгорания топлива. При прохождении воздуха через пластины 11227 12 и 13 происходит турбулизация, что повышает активность смесеобразования. Технико-экономические преимущества заявляемой факельной горелки в сравнении с прототипом состоят а) в повышении полноты сгорания за счет двухстадийной подачи воздуха - сначала через кольцевой зазор 6 при образовании рабочей горючей смеси в цилиндрическом участке 5 конфузорно-диффузорного канала переменного сечения, а затем при подводе воздуха в зону расположения диффузора 4, в месте размещения дырчатой перфорированной перегородки 9, установленной в его выходном срезе) в повышении полноты сгорания за счет организации горения в чередующихся по периметру рифленой боковой поверхности диффузора 4 выступов 8 и впадин 7, позволяющих микрофакельно сжигать газообразное топливо интенсивно в условиях исключения набегания боковых потоков воздуха за счет размещения вокруг выходного участка диффузора трубы коаксиально с зазором трубы в виде сопла Лаваля с) в повышении устойчивости горения за счет того, что более низкая высота горения микрофакелов в микрофакельном горении значительно повышает стабильность, безотрывность процесса горения) в снижении выбросов вредных продуктов сгорания за счет того, что микрофакельность сжигания снижает высоту факела горения в условиях повышения площади микрофакельного горения по всему сечению перфорированной перегородки в зоне раз мещения его в выходном срезе диффузора 4 е) в повышении полноты сгорания рабочей смеси ввиду того, что струйное перемешивание в конфузорно-диффузорном канале переменного типа создает высокую интенсивность смешения и перемешивания топлива с воздухом, что приводит к высокой готовности топлива к сжиганию. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Факельная горелка, включающая факельную трубу с выходным срезом на концевом участке трубы, узел интенсификации процесса горения, снабженный перфорированной перегородкой, отличающаяся тем, что узел интенсификации процесса горения выполнен в виде канала, состоящего из последовательно расположенных конфузора, цилиндрического участка и диффузора, причем концевой участок факельной трубы с выходным срезом расположен с зазором внутри конфузора, перфорированная перегородка установлена в выходном срезе диффузора, боковая поверхность которого вдоль образующей выполнена рифленой с углублениями и впадинами. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что вокруг выходного участка диффузора коаксиально с зазором установлена труба в виде сопла Лаваля. 3. Горелка по п. 2, отличающаяся тем, что концевой участок трубы выполнен коническим.