Горелка-компрессор

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ мической промышленности - там, где технологической основой производства является сжигание газа в слое расплава. Горелка-компрессор содержит инжекционное сопло, в которое встроены завихрительные лопатки,конфузорную камеру смешения, диффузор и коллектор с насадками для выхода газоокислительной смеси. Коллектор не имеет футеровки. Технический результат, который достигается при использовании изобретения, - это обеспечение степени сжатия более 2,5, что дает возможность использования газа низкого давления для продувки слоя шлакового расплава высотой более 1,5 м возможность достижения более высоких температур расплава посредством обогащения окислителя кислородом достижение однородности газоокислигельной смеси.(72) Диханбаев Баянды Шевко Виктор Михайлович Диханбаев Арыстан Баяндыевич Болатбеков Сейлбек Шолпанович Картбаев Смаил Картбаевич(73) Южно-Казахстанский государственный университет им. М.О. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим компремирование газа низкого давления высоконапорным окислителем и подачу подготовленной смеси к месту сгорания. Оно может быть использовано в цветной, черной металлургии и хи 10583. Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим компремирование газа (природного,искусственного) низкого давления высоконапорным окислителем (воздухом, кислородом) и подачу подготовленной смеси к месту сгорания - под слой расплава. Оно может быть использовано в цветной,черной металлургии и химической промышленности - там, где технологической основой производства является сжигание газа в слое расплава. Известно устройство - фурма для эжектирования газа на фиг. 1, содержащая инжекционное сопло 1, конфузорную камеру смешения 2, цилиндрическую камеру смешения 3 (Основы металлургии.том. Технологическое оборудование предприятий цветной металлургии. М. Металлургия, 1975,с. 499-501). Окислитель через инжекционное сопло подсасывает газ. Газоокислительная смесь проходит через конфузорную камеру смешения 2, цилиндрическую камеру смешения 3, где выравниваются поле скоростей газа и окислителя, и поступает через выходное отверстие 4 под слой расплава 5. Рабочее давление газа - 2,3-3,0 ата, окислителя - 2,5-4,5 ата. Степень сжатия, развиваемая фурмами такого типа,1/э 1,2, где Рс- давление газоокислительной смеси на выходе из фурмы, Рэ - давление эжектируемого газа на входе в фурму. Недостатками данного устройства являются незавершенность процесса смешения газа и окислителя, а также необходимость предварительного компремирования газа до высокого давления. Известна инжекционная погружная туннельная горелка, представленная на фиг. 2, содержащая инжекционное сопло 1, конфузорную камеру смешения 2, цилиндрическую камеру смешения 3, диффузор 4, коллектор с футеровкой 5 (Удыма П.Р. Аппараты с погружными горелками. М. Машиностроение, 1973, с. 53-55). Работа горелки характеризуется подачей газа в инжекционное сопло 1 для эжектирования воздуха, потпающего из нагнетательного трубопровода или атмосферы. Газовоздушная смесь проходит конфузорную камеру смешения 2, цилиндрическую камеру смешения 3, где выравниваются поля скоростей, затем диффузор 4, где повышается статическое давление смеси, и поступает в коллектор с футеровкой для полного сжигания смеси. Высокотемпературные продукты сгорания через отверстие 6 выбрасываются в слой расплава 7. Степень сжатия, развиваемая горелками инжекционного типа, находится в пределах 1,2 Рс/Рэ 2,5. К недостаткам таких горелок относится- необходимость компремирования газа до высоких давлений (более 4 ата) для получения газовоздушной смеси со степенью сжатия Рс/Рэ 2,5- незавершенность процесса смешения газа и воздуха- невозможность обогащения кислородом дутьевого воздуха в режимах с коэффициентом расхода окислителявыше 0,7 ввиду оплавления футеровки. Задача изобретения - разработка конструкции горелки, выполняющей функции компрессора и обеспечивающей однородность газоокислительной 2 смеси перед подачей ее под слой расплава и возможность обогащения окислителя кислородом. Использование изобретения создает возможность достижения более высоких температур расплава посредством обогащения окислителя кислородом, обеспечение степени сжатия Рс/Рэ 2,6, что дает возможность использования для продувки слоя шлакового расплава высотой более 1,5 м газа низкого давления. Это достигается тем, что в горелке-компрессоре, содержащей инжекционное сопло, конфузорную и цилиндрическую камеры смешения, диффузор и коллектор, в инжекционное сопло встроены завихригельные лопатки, цилиндрическая камера смешения выполнена в виде продолжения конфузорной камеры смешения, коллектор имеет несколько насадок для выхода газокислительной смеси. Схема горелки-компрессора приведена на фиг. 3. Горелка-компрессор содержит инжекционное сопло 1 с завихрительными лопатками 2, конфузорную камеру смешения 3 диффузор 4 и коллектор 5 с насадками 6. Горелка-компрессор работает следующим образом. Окислитель через инжекционное сопло 1,имеющее завихрительные лопатки 2, эжектирует газ. Газоокислительная смесь проходит конфузорную камеру смешения 3, диффузор 4, коллектор 5 и через насадки 6 поступает под слой расплава для сгорания. Сжатие газа, подаваемого под низким давлением, осуществляется за счет кинетической энергии окислителя, подаваемого под высоким давлением. Крутка струи окислителя, создаваемая завихрительными лопатками, интенсифицирует процесс его перемешивания с газом, выравнивания полей скорости, концентрации и температур на выходе из конфузорной камеры смешения. При увеличении степени крутки окислителя оптимальная длина конфузорной камеры смешения уменьшается (Щукин В.К., Калмыков И.Н. Газоструйные компрессоры. М., 1963, с. 110-117). Замена цилиндрической камеры смешения конфузорной, при заданном расходе газа, приведет к повышению степени его сжатия. Наличие коллектора также способствует повышению степени сжатия газа. Результаты экспериментов, проведенных на опытной горелке на ЗАО Южполиметалл, показали следующее- при производительности по природному газу 100 м 3/ч, коэффициенте расхода окислителя 0,91,0, температуре подогретого окислителя 100 ,концентрация свободного кислорода в продуктах сгорания не превышала 0,5-1,5 , содержание метана - 0-1,5- при давлении окислителя 4,5 ата, газа 1,3 ата степень сжатия газа составляет Рс/Рэ 3,5-4,0- при обогащении окислителя техническим кислородом до 30 температура в слое расплава повысилась на 50 С. 10583 Таким образом, предлагаемая конструкция горелки-компрессора позволяет достичь степень сжатия газа, необходимую для продувки слоя расплава высотой 1,5 м, однородности газоокислительной смеси и возможности обогащения окислителя кислородом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Горелка-компрессор, содержащая инжекционное сопло и сообщенные между собой конфузорную и цилиндрическую камеры смешения, диффузор и коллектор, отличающаяся тем, что в инжекционное сопло встроены завихрительные лопатки, цилиндрическая камера смешения выполнена в виде продолжения конфузорной камеры, а коллектор снабжен насадками для выхода газоокислительной смеси.