Способ сжигания газа и горелка для его осуществления

Способ сжигания газа и горелка для его осуществления

Реферат

 

Способ сжигания газа и горелки для его осуществления могут быть использованы в промышленной и бытовой теплотехнике. Сущность: способ сжигания, обеспечивающий дальнейшее снижение вредных выбросов, в частности оксидов азота и оксида углерода, а также уменьшение уровня шума при использовании горелки небольшой стоимости. Горелка содержит диффузор со щелями или перфорацией, выполненный из тонкого листового металла. В диффузор поступает полностью или частично подготовленная газовоздушная смесь. Горелка может использоваться в теплообменных устройствах, таких как котлы или системы отопления. Основными стадиями способа являются подача равномерного потока топливовоздушной смеси в щели, выпуск смеси из перфорированной поверхности, имеющей кольцевую форму, в которой имеется щелевая периферийная (Ap) и сплошная центральная (Cа) зоны, причем их площади находятся в определенном состоянии, сжигание смеси в тонком слое, регулирование коэффициента избытка воздуха в диапазоне 0,9-1,4 или поддержание коэффициента избытка воздуха менее 1,6, осуществление рециркуляции продуктов сгорания. 2 с. и 25 з.п. ф-лы. 63 ил.

Настоящее изобретение относится к способу сжигания газа с одновременным контролем или регулированием вредных выбросов, а также к соответствующему горелочному устройству и системе, т.е. к новому способу получения тепловой энергии от газов, таких как метан, бутан, пропан и т.д. и из смесей. При этом осуществляется подача части газовоздушной смеси в горелку в подготовленном виде с коэффициентом избытка воздуха, меньшим или равным единице. Или подают всю предварительно подготовленную горячую смесь топлива с воздухом с коэффициентом избытка воздуха больше единицы. Таким образом снижается или практически уменьшается до предельно малого уровня содержание вредных веществ в продуктах сгорания (оксиды азота и оксид углерода). Данный способ реализуется с помощью горелки и регулируемой системы подачи топлива, также входящей в настоящую заявку.

Известен способ сжигания топлива с низкими уровнями оксидов азота и оксида углерода, изложенный в международной патентной заявке PCT/IT N 87/00079 от 03.08.87, принадлежащей также авторам настоящей заявки. Этот способ содержит следующие стадии: подсос первичного воздуха в количестве, по меньшей мере, 80% от стехиометрического; направление вторичного воздуха в одиночные пламена, начиная с момента сжигания, в количестве с избытком в 100% от стехиометрического значения; осуществление сгорания, завершающегося в тонком слое. При этом зрительно он проявляется в виде фиолетового цвета с длиной волны менее 0,42 нм.

Такой способ реализован в указанной выше заявке исключительно в атмосферной горелке. Эта горелка представляет собой устройство, через которое осуществляется естественная циркуляция топлива с воздухом. Имеется расположенный горизонтально трубчатый диффузор, снабженный рядом щелей для прохода смеси топлива с первичным воздухом, распределенных по поверхности диффузора в виде последовательных элементов, проходящих поперек оси диффузора. Причем эти элементы отстоят друг от друга на расстоянии nd/2, где d осевая длина ряда щелей, а n число рядов в каждом элементе или число рядов в двух последовательных элементах, если они расположены в шахматном порядке. Расстояние между рядами щелей одного элемента в поперечном направлении составляет, по меньшей мере, 65% длины наибольшей щели группы.

В каждой группе образуется тонкий слой пламени в виде пары расходящихся крыльев, по форме напоминающих бабочку, причем ось симметрии этих крыльев совпадает с продольной средней плоскостью каждой группы.

Хотя данный способ представляет собой заметный прогресс в подавлении вредных выбросов, в частности оксидов азота и оксида углерода, тем не менее в этом способе не предполагается и не допускается подача в диффузор смеси, в которой содержание кислорода близко к стехиометрическому или превышает его. Причем не может поддерживаться горение в присутствии продуктов сгорания, поскольку пламя нестабильное, и поэтому работа горелки в таких условиях невозможна. Эти обстоятельства ограничивают применение способа сжигания, а также горелки, в которой он реализуется.

Регулирование мощности на выходе и подачи топлива описано в патентах DE N 3010014 и DE N 3018752, зарегистрированных в 1989 г.

В первом из них описано регулирование горения путем изменения давления на входе и на выходе камеры сгорания, что можно выполнить путем установки диафрагмы совместно с регулированием избыточного давления газа перед горелочными соплами. Во втором патенте описано сопло, содержащее две установленные последовательно камеры, выходные сечения которых управляются соответствующими обтюраторами, соединенными с единым штоком. Также имеется средство, управляющее расходами первичного воздуха и топливовоздушной смеси.

Недостатками обоих устройств является то, что они не позволяют получить большие коэффициенты избытка воздуха, если не использовать само устройство или трубу Вентури больших размеров. При этом корпус горелки получается громоздким, поскольку труба размещается внутри него.

В отношении ширины расположенных горизонтально трубчатых горелок отметим, что в некоторых случаях размеры соответствующего поперечного сечения оказываются чрезмерно большими.

Следовательно, требуются соответствующие усовершенствования для устранения приведенных выше недостатков.2 Известен способ сжигания газа в горелке, имеющей диффузор, оснащенный множеством щелей, расположенных группами, путем подачи через щели диффузора струй смеси газообразного топлива и воздуха и образования в зоне горения групп тонких слоистых факелов пламени (см. заявку N WO 89/01116).

Известна также горелка для осуществления указанного способа сжигания, содержащая диффузор с группами щелей, распределенными в продольном направлении повторяющимися поперечными рядами, а щели в каждой группе расположены с образованием периферийной зоны, ограничивающей центральную зону, в которой щели либо отсутствуют, либо выполнена перфорация, занимающая 20% площади этой зоны, предпочтительно 5. 40 мм² (см. указанную выше заявку N WO 89/01116).

Целью настоящего изобретения является создание способа сжигания, обеспечивающего стабильность пламени при любых условиях, при которых газ подается в соответствующую горелку, например, при изменении вида газа или при изменении расхода газа через сопло, также при различных рабочих условиях. Осуществляется полное или частичное предварительное смешение топлива с воздухом. Также горелки могут быть атмосферными или с принудительной подачей воздуха. Это позволяет практически исключить вредные выбросы, в частности оксиды азота и оксид углерода, или их снизить до величин порядка ошибки измерения прибора. Причем при реализации данного способа получается устойчивое пламя, в котором горение осуществляется в тонком слое за счет образования смеси топлива с воздухом в соотношении больше стехиометрического или близкого к нему. Также горение может осуществляться в пространстве, полностью или частично заполненном продуктами сгорания. При этом диффузор может располагаться горизонтально, вертикально или под каким-либо углом. А горелка может быть цилиндрической, конической, в виде прямоугольного параллелепипеда или какой-либо другой формы. Также ее форма и размеры могут соответствовать теплообменнику или камере сгорания. Условия горения должны позволить плавный переход от воспламенения к устойчивому горению, получая при этом стабильное пламя при полном сгорании в диапазоне регулирования тепловой мощности в предельно жестких рабочих условиях. Горение должно осуществляться отдельно от диффузора, не допуская его перегрева и исключая замену относительно дешевого листового металла, который обычно используется для изготовления горелки, на более дорогой огнеупорной материал, который часто бывает хрупким, И, наконец, все приведенные выше положительные свойства должны быть получены в дешевом устройстве, которое помимо этого должно обеспечивать низкий уровень шума при работе.

Указанные выше цели обеспечиваются при использовании способа, содержащего в сочетании следующие стадии: А) равномерную подачу гомогенной смеси воздуха с горючим газом через щели в диффузоре; Б) выведение смеси из щелей, ширина которой может быть равна ее глубине, смотря в направлении выхода смеси, или больше в зависимости от вида газа. Причем щели выполнены группами, расположенными вокруг центральных зон, которые не имеют отверстий или перфорированы, при этом площадь отверстий составляет не более 20% от суммарной площади самой центральной зоны, а отношение площади периферийной зоны, занимаемой щелями, к площади центральной зоны составляет 3-10, при этом отношение площади щелей к площади периферийной зоны составляет от 1:2 до 1:3,5, причем ширина центральной зоны максимально составляет 3 мм при любой заданной длине; группы щелей могут располагаться повторяющимися рядами, ориентированными в любом заданном направлении, совмещенными между собой или расположенными в шахматном порядке; В) начало и завершение сгорания мгновенно и в одну стадию в каждой группе щелей в тонком слое пламени при подаче смеси топлива с воздухом с коэффициентом избытка воздуха больше стехиометрического; при использовании природного газа (метана) пламя испускает фиолетовое излучение с длиной волны менее 0,42 нм; пламена в каждой группе в сочетании образуют форму крыльев бабочки, венчика тюльпана, рупора, колокольчика и т.п. симметричной формы или несимметричной, причем они начинаются, раскрываясь от уровня непосредственно над поверхностью диффузора менее 2 мм, причем ось или плоскость симметрии проходит перпендикулярно тангенциальной плоскости, проходящей через центр каждой группы, благодаря чему получается объем, насыщенный полностью продуктами сгорания и охваченный снаружи пламенами каждой группы и возрастающий с увеличением расстояния от диффузора, в этом объеме парциальное давление кислорода далее уменьшается и имеет место слабая циркуляция продуктов сгорания у основания этого объема, обеспечивая уровень температуры, достаточный для воспламенения; Г) работу при переменном коэффициенте избытка воздуха, нижнее значение которого даже меньше 1,1, при естественной или принудительной циркуляции воздуха и газов, идущих на горение, а также при удельной нагрузке на диффузор (отношение тепловой мощности на выходе к площади поверхности выходных отверстий для пламени) в диапазоне 0,3-0,8 кВт/см², при регулировании коэффициента избытка воздуха до 0,9, когда горелка работает при максимальной мощности, и при коэффициенте избытка воздуха 1,4, когда горелка работает при минимальной мощности или при ее пуске, при коэффициенте избытка воздуха, меньшем и равном 1,1, когда подсасывается или подается количество воздуха, необходимое для полного сгорания или частичном разрежении, создаваемом струей топливовоздушной смеси, истекающей из щелей, образующих наружную поверхность пламен при сжигании в тонком слое; Д) работу с коэффициентом избытка воздуха, постоянно превышающим 1,1, с естественной или принудительной циркуляцией воздуха, идущего на горение, и газов, причем максимальное значение коэффициента избытка воздуха не превышает 1,6 и преимущественно коэффициент избытка воздуха составляет 1,1-1,3 как при максимальной мощности, так и при пуске и на промежуточных режимах, при этом удельная нагрузка на диффузор составляет 0,3-0,8 кВт/см², а давление газообразного топлива преимущественно составляет 100-450 мбар (10-45 кПа); Е) подсос продуктов сгорания в зоне частичного разрежения, создаваемого струей топливовоздушной смеси, истекающей из щелей, образуя наружную поверхность пламени при сжигании в тонком слое, причем пламя захолаживается и смешивается с воздухом в диапазоне от 0 до 100% в результате чего парциальное давление кислорода уменьшается при сжигании газа, а также уменьшается избыток воздуха, тем самым улучшая эффективность горения; Ж) подсос продуктов сгорания в зону частичного разрежения, создаваемого струей топливовоздушной смеси, истекающей из щелей, образуя наружную поверхность пламени при сжигании в тонком слое, причем пламя захолаживается и смешивается с воздухом в диапазоне от 10 до 100% в результате чего парциальное давление кислорода уменьшается при сжигании газа, а также уменьшается избыток воздуха, тем самым улучшая эффективность горения.

Ниже приведены предпочтительные сочетания стадий реализации способа, описанных выше, относящихся к возможным комбинациям параметров подачи топлива: А, Б, В, Г; А, Б, В, Д; А, Б, В, Г, Ж; А, Б, В, Д, Е.

Что касается предпочтительного варианта горелки, предназначенной для реализации данного способа, отметим, что поставленные цели достигаются с помощью диффузора, в котором цели распределены группами, причем каждая группа образует периферийную зону, охватывающую центральную зону, в которой нет щелей или в которой имеются отверстия, площадь которых не превышает 20% площади самой центральной зоны и которые занимают поверхность с размерами преимущественно от 5 до 40 мм, при этом отношение площади периферийной зоны к площади центральной зоны преимущественно составляет 3-10, а отношение площади щелей к площади периферийной зоны составляет 1:2 1:3,5 в то время, как при максимальной ширине центральной зоны, составляющей приблизительно 3 мм, соответствующая длина может принимать любое значение, группы щелей могут быть расположены, например, продольно повторяющимися поперечными рядами, а ширина единичной щели может быть равна толщине стенки диффузора или больше в зависимости от вида газа.

Горелка может быть оснащена трубкой Вентури, установленной внутри или вне корпуса диффузора вдоль вертикальной или горизонтальной его оси под углом, причем сам корпус диффузора может быть трубчатым, цилиндрическим или в виде призмы, пирамиды, прямоугольным и удлиненным. В корпусе имеются группы щелей преимущественно прямоугольного очертания или в виде отверстий, занимающих полностью его поверхность или только ее часть.

При установке горелки в контурах, в которых осуществляется принудительная циркуляция продуктов сгорания и воздуха, обеспечивается преимущество за счет максимального ограничения по высоте, причем предпочтительная горелка имеет корпус, поперечное сечение нижней части которого имеет раздвоение, образующее пару боковых каналов, расположенных под плоским диффузором, закругленным по краю, с получением профиля, выпуклого наружу. Также могут быть и другие профили при наличии щелей или отверстий в соответствии с настоящим изобретением. Имеются центральные входные каналы в нижней части, распределенные продольно между двумя раздвоенными элементами и направляющие поток смеси в раздвоении с синусоидальной криволинейной осью и с постоянно увеличивающимся сечением, которые отделены от диффузора продольной перегородкой, формирующей раздвоение и определяющей поперечное сечение в виде перевернутой буквы омега, проходящей по длине горелки.

В отношении системы подачи топлива отметим, что имеются трудности, связанные с регулированием выходной мощности при поддержании коэффициента избытка воздуха в пределах в соответствии с изложенным способом. В системах с естественной циркуляцией за счет дутьевого воздуха (воздуха, идущего на горение) и газа, которого достаточно для поддержания режима полного сгорания, или в системах с принудительной циркуляцией с помощью вентилятора эти трудности преодолеваются путем применения газового сопла соответствующего переменного выходного сечения. В этом сопле имеется пропорционирующий элемент с коническим передним концом, имеющим критический угол сужения в пределах 0-10^o, причем этот элемент может перемещаться в осевом направлении внутри отверстия, образованного в корпусе сопла, угол сужения которого равен или приблизительно равен углу сужения пропорционирующего элемента. Таким образом обеспечивается постепенное снижение давления газа на выходе за счет уменьшения сечения отверстия относительно снижения коэффициента избытка воздуха при изменении расхода, а значит, и выходной мощности. Задний конец пропорционирующего элемента имеет форму пластины, которая контактирует с боковой поверхностью проводимого вручную или автоматического кулачка, прижимаясь к нему под действием пружины.

При использовании принудительной подачи газа и воздуха применяют центробежный вентилятор с переменным числом оборотов, обеспечивающий давление в пределах 100-450 мбар (10-45 кПа) и позволяющий частичную рециркуляцию смеси. Входная часть его оснащена попеременно действующими клапанами ("включено/выключено"), установленными на воздушной и газовой линиях.

Преимущества настоящего изобретения следующие: уменьшение уровня вредных выбросов, в частности оксидов азота и оксида углерода, до значений, соответствующих стандартам (допустимым ошибкам измерения), снижение уровня шума, обеспечение преимуществ, связанных со снижением вредных выбросов и уровня шума, во всех возможных конструкциях горелки с тонкостенными металлическими диффузорами (толщины стенок 0,2-2 мм) полного или частичного предварительного смешения. Такие горелки можно устанавливать в контурах, через которые дутьевой воздух и газ проходят либо естественной тягой, либо принудительно, также могут использоваться такие горелки в схемах с плавным регулированием мощности. Такие преимущества заключаются в повышении удельной тепловой нагрузки, обеспечении значительной устойчивости пламени при сжигании в тонком слое, даже если топливовоздушная смесь имеет коэффициент избытка воздуха намного больше стехиометрического. Также имеет место стабильный переход от воспламенения к устойчивому горению, в частности, когда горение происходит в пространстве, полностью или частично заполненном продуктами сгорания. Обеспечивается температурный уровень у корня пламени, достаточно высокий для поджигания, но не вызывающий перегрев листового металла, чтобы в противном случае не пользоваться для изготовления диффузора керамическими материалами или другими теплостойкими материалами, причем горелка оказывается достаточно дешевой. Обеспечивается функциональное, простое и экономичное регулирование выходной мощности. При необходимости можно уменьшить высоту горелки, а также уменьшить дополнительно расстояние между теплообменником и диффузором.

Далее настоящее изобретение будет описано подробно на примере со ссылками на иллюстрации. На чертежах представлены группы щелей, форма и количество которых в основном соответствует их размещению на плоской поверхности, хотя в действительности эта поверхность может быть криволинейной или заостренной.

На фиг.1 представлен вид сверху трубчатой горелки в соответствии с настоящим изобретением, предназначенной для использования с принудительной подачей воздуха и газа. Ось горелки горизонтальная, а группы щелей распределены по всей поверхности диффузора.

На фиг. 2 представлено продольное вертикальное сечение по II-II на фиг. 1.

На фиг. 3 показана горелка, изображенная на фиг. 2, слева, смотря вдоль продольной оси.

На фиг. 4 представлен вид сверху трубчатой горелки, предназначенной для эжекционной подачи воздуха для сжигания газа, причем группы щелей распределены по верхней части наивысшей поверхности диффузора.

На фиг. 5 представлен вид сбоку горелки, показанной на фиг. 4.

На фиг. 6 показана горелка на фиг. 4, вид слева вдоль продольной оси.

На фиг. 7 представлен вид сверху горелки с трубчатым цилиндрическим диффузором согласно изобретению, ось которого вертикальная, причем вне диффузора под прямым углом к нему расположена трубка Вентури. Вокруг верхней части боковой поверхности диффузора распределены группы щелей.

На фиг. 8 представлен продольный вертикальный разрыв по VIII-VIII на фиг. 7.

На фиг. 9 представлен вид сверху горелки с вертикальным трубчатым цилиндрическим диффузором в соответствии с данным изобретением, аналогичным показанному на фиг. 7, но с внешней трубкой Вентури, установленной под диффузором соосно ему. Группы щелей распределены по боковой поверхности диффузора.

На фиг. 10 показан продольный вертикальный разрез по X-X на фиг. 9.

На фиг. 11 представлен вид сбоку горелочного элемента, предназначенного для блочной установки, с группами щелей, распределенных по верхней части диффузора, создающими заостренный профиль, поверхности которого расположены под углами 90^o и более по отношению друг к другу.

На фиг. 12 представлен вид сверху устройства, показанного на фиг. 11.

На фиг. 13 представлено вертикальное сечение трех элементов, образующих горелку, показанную на фиг. 11.

На фиг. 14-21 представлены профили поперечных сечений диффузоров горелок, показанных на фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6, причем эти профили криволинейные.

На фиг. 22-27 представлены профили поперечных сечений диффузоров горелок, показанных на фиг. 1, 2, 3. 4, 5 и 6 и представляющих собой замкнутые многоугольники с закруглениями по углам, например треугольник, квадрат, пяти-, шести- и восьмиугольник. На фиг. 28 представлена одна из групп щелей в диффузоре по настоящему изобретению в увеличенном масштабе. Продольные оси щелей параллельны между собой. Щели занимают периферийную зону, образуя внутри ромб, образующий центральную зону этой группы щелей. Снаружи группа щелей ограничена восьмиугольником.

На фиг. 29 в увеличенном масштабе представлена группа щелей в диффузоре, аналогичная фиг. 28. В данном случае в центральной зоне имеются три отверстия, расположенные на одной линии в продольном направлении и предназначенные для стабилизации пламени.

На фиг. 30 в увеличенном масштабе представлена группа щелей в диффузоре, показанная на фиг. 28. Однако в данном случае имеется единственное отверстие в центральной зоне, предназначенное для стабилизации пламени, а две центральные щели отсутствуют.

На фиг. 31 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, аналогичная показанной на фиг. 30. Однако здесь отсутствуют отверстия в центральной зоне, предназначенные для стабилизации пламени.

На фиг. 32 в увеличенном масштабе представлена группа щелей в диффузоре по настоящему изобретению. Продольные оси щелей параллельны между собой, причем они занимают периферийную зону в виде кольца. Также имеется центральное отверстие для стабилизации пламени.

На фиг. 33 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, аналогичная показанной на фиг. 32. Однако здесь отсутствует центральное отверстие, предназначенное для стабилизации пламени.

На фиг. 34 в увеличенном масштабе представлена группа щелей в диффузоре по настоящему изобретению. Причем щели расположены в периферийной зоне, ограниченной двумя подобными овалами. Также имеется центральное отверстие, предназначенное для стабилизации пламени.

На фиг. 35 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, аналогичная показанной на фиг. 34. Однако в центральной зоне имеются два отверстия, предназначенные для стабилизации пламени.

На фиг. 36 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, занимающая кольцевую периферийную зону. Причем щели проходят в направлении между радиальным и тангенциальным к окружности меньшего радиуса, ограничивающей центральную зону. В промежутках между щелями выполнены треугольные отверстия.

На фиг. 37 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, имеющая криволинейный профиль. Эти щели занимают периферийную зону, ограниченную двумя концентричными прямоугольниками, имеющими закругленные стороны.

На фиг. 38 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, занимающая кольцевую периферийную зону. Причем щели совпадают со сторонами концентричных пятиугольников, вписанных в кольцо.

На фиг. 39 в увеличенном масштабе представлена группа щелей в виде двух радиальных наборов различной длины. Причем они расположены внутри кольцевой периферийной зоны.

На фиг. 40 в увеличенном масштабе представлена группа щелей, расположенных в овальных рядах возрастающей длины.

На фиг. 41 в увеличенном масштабе представлена группа закругленных щелей, расположенных концентрично.

На фиг. 42 представлен вид сверху группы щелей, каждая из которых содержит по крайней мере три удлиненные прямоугольные щели. Преимущественно выполнено по шесть щелей, разделенных на две подгруппы, в которых щели проходят параллельно с постоянным расстоянием между их осями, ограничивая центральную зону, ширина которой меньше или равна, например, 3 мм, причем расстояние между группами составляет, например, 1-4 мм. При этом группы проходят вдоль оси, параллельной щелям.

На фиг. 43 представлен вид сверху щелей, аналогичных показанным на фиг. 42. В данном случае щели направлены зигзагом, ограничивая центральную зону.

На фиг. 44 представлен вид сверху пламени, имеющего форму раструба или воронки.

На фиг. 45 показано сечение по XI-XI на фиг. 44.

На фиг. 46 показано сечение по XII-XII на фиг. 44, т.е. перпендикулярно сечению, показанному на фиг. 45.

На фиг. 47 в изометрии представлена форма пламени, возникающего при сжигании смеси на группе щелей в соответствии с фиг. 44, 45 и 46.

На фиг. 48 в увеличенном масштабе представлен вид сверху части самой верхней поверхности диффузора горелки по настоящему изобретению. Группы щелей расположены по одной оси с постоянным шагом параллельно оси горелки.

На фиг. 49-52 представлены участки поверхности диффузора с группами щелей, расположенными соответственно в два, три, четыре и пять рядов параллельно оси диффузора в шахматном порядке.

На фиг. 53 и 54 показана часть диффузора горелки по настоящему изобретению с группами щелей, расположенными по одной линии в двух направлениях, перпендикулярных друг к другу.

На фиг. 55 представлен вид, аналогичный показанному на фиг. 48, причем группы щелей расположены квадратами.

На фиг. 56, 57 и 58 представлены диффузоры в виде квадратной усеченной пирамиды, треугольной призмы и усеченного конуса соответственно.

На фиг. 59 представлен продольный разрез сопла для регулируемой подачи топлива по данному изобретению.

На фиг. 60 представлена схематично система по настоящему изобретению, предназначенная для принудительной подачи топливовоздушной смеси.

На фиг. 61 представлен продольный разрез горелки по данному изобретению.

На фиг. 62 представлено сечение по LVII-LVII на фиг. 61.

На фиг. 63 показана горелка, представленная на фиг. 61, на виде сверху.

Как показано на фигурах, позицией 1 обозначена трубчатая горелка, содержащая диффузор 2, вся рабочая поверхность которого занята группами щелей 3, расположенных в определенном порядке. Позицией 3а показано пламя в виде раструба, выходящее из группы щелей. Позицией 4 обозначена трубка Вентури, расположенная соосно диффузору 2. Имеется передний фланец 5 с периферийной внутренней кромкой 6 на трубе Вентури, совпадающей с профилем внутренней стенки диффузора.

Позицией 7 обозначена одна группа отверстий (фиг. 6), проходящих аксиально через переднюю поверхность фланца 5 вне диффузора, с помощью которых горелка 1 крепится к газовому патрубку (который не показан).

Позицией 8 обозначена задняя крышка, вставленная в конец диффузора 2, расположенный на удалении от фланца 5.

Длина диффузора 2 L1. Она составляет от 10 до 1 мм и более в зависимости от длины камеры сгорания, в которой должна быть установлена горелка, L2 длина трубки Вентури, включая соединение с передней частью диффузора. Эта длина меньше длины L1, чтобы средняя скорость потока смеси, текущей в обратном направлении, не превышала 2 м/с. Причем на конце трубы могут быть установлены соответствующие отклоняющие перегородки (которые не показаны). L3 расстояние между входом в диффузор и наиболее удаленной группой щелей, а L4 разница между L2 и L3, составляющая 50-150% диаметра выходного сечения трубки Вентури.

Позицией 9 на фиг. 4 обозначен диффузор с группами щелей 3, распределенных по самой верхней части боковой поверхности. Позицией 10 обозначено сопло, установленное на кронштейне 11, закрепленном на передней части фланца 5, откуда происходит истечение смеси воздуха с топливным газом.

Позицией 12 на фиг. 7, 8 обозначена горелка, содержащая расположенный вертикально трубчатый диффузор 12а, имеющий форму цилиндра, входное устройство и смесительный канал 13, который может представлять собой трубку Вентури, установленную вне диффузора 12а перпендикулярно его оси и закрепленную на боковой стенке в нижней части диффузора. Позицией 14 обозначен кронштейн сопла, прикрепленный к верхней части входного устройства до переднего конца смесительного канала 13. В этом кронштейне имеется соосное с каналом сквозное отверстие 15. Диффузор 12а закрыт крышкой 16. В нем имеются группы щелей 3, выполненные в поясах вокруг верхней части боковой стенки.

Позицией 17а на фиг. 9, 10 обозначена горелка, содержащая трубчатый диффузор 18 цилиндрической формы с вертикальной осью. Вне его установлены вход и смесительный канал 19 соосно диффузору 18. Этот канал прикреплен к нижней торцевой крышке 20. Позицией 21 обозначена аналогичная верхняя торцевая крышка, а позицией 22 фланец, который вводится в конец трубы 19, удаленный от диффузора и который удерживает кронштейн сопла 23, имеющий обычное осевое отверстие. Позицией 24 обозначены группы щелей 3, расположенные последовательными поясами, занимая всю поверхность боковой стенки по высоте диффузора, причем оси щелей перпендикулярны оси диффузора 18.

На фиг. 11 представлен горелочный элемент 24а, который совместно с другими аналогичными элементами образует горелку в виде блочной конструкции. Эта горелка содержит входной канал в виде трубки Вентури 24b, имеющий криволинейную ось, причем канал входит внутрь смесительной и распределительной камеры 24c. Эта камера растянута в вертикальном направлении и имеет форму параллелепипеда. Камера, в свою очередь, окружена диффузором 24d закругленного или заостренного профиля. Часть канала 24е соединяет задний или выходной конец трубки Вентури с камерой 24с, расположенной выше, а позицией 24f обозначены ряды выдавок, проходящие продольно над каналом 24е и предназначенные для уменьшения скорости газовоздушной смеси у заднего конца горелочного элемента 24а.

Позицией C обозначена высота распределительной камеры 24с и диффузора 18, а позицией С1 обозначена высота пламени, составляющая при сжигании природного газа 10-15 мм, причем пламя имеет слабый ореол или ореол может отсутствовать. При этом теплоотдача с элемента 24а горелки может составлять 2 кВт. Величина С2 соответствует ширине отдельного пламени, которая для диффузора 24d шириной 8 мм может составлять приблизительно 13-20 мм. С3 это расстояние между осями соседних элементов 24а, составляющее обычно 18-25 мм. Z газоподводящий патрубок, Z1 один из нескольких насадков или сопл, расположенных поперек патрубка Z по оси соответствующей трубки Вентури 24в, а Z2 кронштейн крепления элемента 24а, закрепленного, в свою очередь, на опоре Z3, расположенной между патрубком и входом в трубку Вентури.

На фиг. 14 показан профиль поперечного сечения 25 трубчатого диффузора горелки 1, состоящего из параллельных участков 26, соединенных сверху и снизу тангенциальными дугами 27. Группы щелей могут быть распределены в самой верхней части боковой поверхности.

На фиг. 15 представлен аналогичный профиль 28, содержащий выпуклые криволинейные участки удлиненной формы 29, соединенные аналогичным образом.

На фиг. 16 представлен профиль сечения 30 диффузора, который содержит боковые криволинейные удлиненные участки 31, сходящиеся книзу и соединенные дугой 32. При этом верхние концы этих участков соединены прямым центральным участком 33 и двумя соответствующими дугами 34.

На фиг 17, представлен профиль 35, идентичный показанному на фиг. 16, но с вертикальной осью, повернутой на 180^o. Аналогично поворачиваются все профили, составляющие сечение.

На фиг. 18 представлен профиль 36, аналогичный показанному на фиг. 16, но боковые участки этого профиля имеют меньший радиус кривизны.

На фиг. 19 представлен профиль 37, имеющий форму окружности.

На фиг. 20 представлен профиль 38 асимметричного эллиптического сечения, у которого верхняя кривая имеет меньший радиус кривизны, чем нижняя.

На фиг. 21 представлен профиль 39 диффузора, представляющий собой треугольник с криволинейными сторонами и закруглениями по углам, причем вершина его направлена книзу.

На фиг. 22 представлен еще один треугольный профиль 40 с прямыми сторонами и округленными вершинами, причем треугольник расположен вершиной вверх.

На фиг. 23 представлен профиль 41 диффузора, имеющий в сечении квадрат со скругленными углами.

На фиг. 24 представлен профиль 42, аналогичный показанному на фиг. 23, но имеющий форму прямоугольника.

На фиг. 25 представлен профиль диффузора 43, имеющий в сечении форму пятиугольника со скругленными углами.

На фиг. 26 и 27 представлены профили 44 и 45, имеющие форму шестиугольника и восьмиугольника соответственно.

На фиг. 28 позицией 46 обозначена группа из четырнадцати щелей 46а. Каждая щель имеет форму удлиненного прямоугольника с закругленными концами. Оси щелей параллельны между собой, причем щели могут располагаться поперек или параллельно оси диффузора, также они могут располагаться под углом к оси диффузора преимущественно 45^o. Щели расположены в девять рядов, находясь внутри восьмиугольника. В пяти рядах расположены по две щели по обе стороны, охватывая сплошную центральную зону A с размером 5-40 мм², имеющую ромбовидную форму, одна диагональ которой проходит параллельно осям щелей. Ap обозначает площадь поверхности, расположенной между восьмиугольным и ромбовидным профилями. В натуре Ap=(3-10)Aс. P это шаг или расстояние между осями соседних щелей в одной группе. Это расстояние может быть постоянным или переменным и равным или больше, например, 1,25 мм. Причем длина каждой щели преимущественно составляет от 2 до 15 мм, а ширина 0,4-0,7 при толщине листового металла 0,4-0,65 мм.

На фиг. 29 позицией 47 обозначена группа щелей 46а, аналогичная представленной на фиг. 28, но в сечении с дополнительными центральными отверстиями, диаметр которых D составляет приблизительно 0,6-1 мм и которые предназначены для стабилизации пламени. Преимущественно центральные отверстия расположены по одной из диагоналей ромбовидной центральной зоны. Количество этих отверстий от 1 до 5, но преимущественно 3. Расстояние H между этими отверстиями составляет преимущественно 1,4 мм.

На фиг. 30 представлена группа щелей 48, аналогичная показанной на фиг. 28. Но в данном случае имеется только одно центральное отверстие 48а для стабилизации пламени, а также отсутствует средняя пара щелей.

На фиг. 31 позицией 49 обозначена группа щелей, аналогичная показанной на фиг. 30, но без центрального отверстия для стабилизации пламени.

На фиг. 32 позицией 50 обозначена группа из четырнадцати щелей 46а, оси которых параллельны оси диффузора, проходят поперек нее или расположены под углом к ней, преимущественно этот угол составляет 45^o. Каждая щель имеет форму удлиненного прямоугольника со скругленными концами. Щели касаются одной или двух концентричных окружностей, ограничивающих кольцевую периферийную зону. R1 радиус внутренней окружности кольца, равный или меньший приблизительно 3,5 мм. R2 радиус внешней окружности, равный или больший 8 мм. При этом расстояние между осями щелей соответствует описанному и представленному на фиг. 28. Позицией 51 обозначено центральное стабилизационное отверстие, диаметр которого D1 составляет приблизительно 0,6-1 мм.

На фиг. 33 позицией 52 обозначена группа щелей, аналогичная показанной на фиг. 32, но без центрального отверстия для стабилизации пламени.

На фиг. 34 представлена группа 53 из двенадцати щелей, расположенных либо вдоль, либо поперек оси диффузора, или под углом к этой оси преимущественно 45^o. Щели ограничены овалом F, большая ось которого расположена перпендикулярно осям щелей. G и G1 центры симметричных больших окружностей овала F, из которых радиусами R3 и R4 одинакового размера описаны две дуги. При этом две другие дуги описаны с центрами N и N1, расположенными симметрично по обе стороны меньшей оси вала, причем эти радиусы равны r и r1. Радиусы R3 и R4 равны или более 5 мм, а радиусы r и r1 равны приблизительно половине радиуса R3