RU2642997C2 - Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion - Google Patents
Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642997C2 RU2642997C2 RU2016114088A RU2016114088A RU2642997C2 RU 2642997 C2 RU2642997 C2 RU 2642997C2 RU 2016114088 A RU2016114088 A RU 2016114088A RU 2016114088 A RU2016114088 A RU 2016114088A RU 2642997 C2 RU2642997 C2 RU 2642997C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outlet
- cylinder
- flow channel
- gas
- air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к газовой горелке для сжигания топливного газа и со сниженными выбросами термических оксидов азота. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу сжигания топливного газа.The present invention relates to a gas burner for burning fuel gas and with reduced emissions of thermal nitrogen oxides. The present invention further relates to a method for burning fuel gas.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Природный газ широко используется при производстве энергии. Природный газ может сжигаться в котлах, как в реакторе-сжигателе, и в газовых турбинах. Для снижения выбросов оксидов азота при сгорании природного газа поддерживается постоянное давление, и, следовательно, для сокращения выбросов оксидов азота необходимы новые средства.Natural gas is widely used in energy production. Natural gas can be burned in boilers, both in a combustion reactor and in gas turbines. Constant pressure is maintained to reduce nitrogen oxide emissions during the combustion of natural gas, and therefore new means are needed to reduce nitrogen oxide emissions.
Природный газ не содержит азота. Следовательно, все выбросы оксидов азота (NOX), в результате сжигания природного газа, происходят из реакции преобразования азота N2, содержащегося в воздухе, поступающем в зону горения, в окись азота NO при высоких температурах. Этот тип выбросов окиси азота называют термическим оксидом азота. Количество термических оксидов азота зависит только от температуры горения. Термический оксид азота, как правило, начинает формироваться, когда температура горения превышает 1500°C. Температура печи зависит от горелки и размера печи. Чем меньше печь по отношению к количеству энергии, подаваемой в печь (МВт/м3), тем выше температура горения.Natural gas does not contain nitrogen. Therefore, all emissions of nitrogen oxides (NO X ) resulting from the combustion of natural gas come from the conversion of nitrogen N 2 contained in the air entering the combustion zone into nitric oxide NO at high temperatures. This type of nitric oxide emission is called thermal nitric oxide. The amount of thermal nitrogen oxides depends only on the combustion temperature. Thermal nitric oxide usually begins to form when the combustion temperature exceeds 1500 ° C. The temperature of the furnace depends on the burner and the size of the furnace. The smaller the furnace with respect to the amount of energy supplied to the furnace (MW / m 3 ), the higher the combustion temperature.
При сжигании природного газа образование оксидов азота может быть уменьшено путем улучшения работы горелки путем усовершенствования зажигания, используя печи большего размера, обеспечивая рециркуляцию топочных газов с целью снижения температуры пламени и используя двухстадийное горение.When burning natural gas, the formation of nitrogen oxides can be reduced by improving burner performance by improving ignition using larger furnaces, recirculating the flue gases to lower the flame temperature and using two-stage combustion.
В новой Директиве Промышленных Выбросов (IED), которая вступила в силу в государствах-членах Европейского Союза в 2016 году, ограничения выбросов оксидов азота для горелок, сжигающих природный газ, будет составлять 100 мг/Н*м3. Существует, таким образом, необходимость в разработке эффективных способов снижения выбросов оксидов азота в газовых горелках при сжигании природного газа или другого газообразного топлива.In the new Industrial Emissions Directive (IED), which entered into force in the Member States of the European Union in 2016, the emission limits for nitrogen burners burning natural gas will be 100 mg / N * m 3 . Thus, there is a need to develop effective ways to reduce nitrogen oxide emissions in gas burners when burning natural gas or other gaseous fuels.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является создание газовой горелки нового типа для сжигания топливного газа, имеющей улучшенную равномерность распределения температуры внутри печи и сниженные выбросы термических оксидов азота. Кроме того, цель изобретения состоит в создании нового типа способа для сжигания топливного газа.The aim of the present invention is to provide a new type of gas burner for burning fuel gas, having improved uniformity of temperature distribution inside the furnace and reduced emissions of thermal nitrogen oxides. In addition, the aim of the invention is to provide a new type of method for burning fuel gas.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к газовой горелке для сжигания топливного газа, содержащей:The present invention relates to a gas burner for burning fuel gas, comprising:
по меньшей мере, одну газовую трубу для подачи топливного газа в печь-котел,at least one gas pipe for supplying fuel gas to the boiler furnace,
первый цилиндр, окружающий указанную по меньшей мере одну газовую трубу и ограничивающий проточный канал для первичного воздуха вокруг указанной по меньшей мере одной газовой трубы для подачи первичного воздуха в печь-котел, причем первый цилиндр оканчивается у выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха,a first cylinder surrounding said at least one gas pipe and defining a flow channel for primary air around said at least one gas pipe for supplying primary air to the boiler furnace, the first cylinder ending at an outlet of the flow channel for primary air,
второй цилиндр, коаксиально окружающий первый цилиндр и вместе с первым цилиндром образующий кольцевой проточный канал для вторичного воздуха для подачи вторичного воздуха в печь-котел, причем второй цилиндр оканчивается у выпускного отверстия проточного канала для вторичного воздуха, иa second cylinder coaxially surrounding the first cylinder and together with the first cylinder forming an annular flow channel for secondary air for supplying secondary air to the boiler furnace, the second cylinder ending at the outlet of the flow channel for secondary air, and
третий цилиндр, коаксиально окружающий второй цилиндр и вместе со вторым цилиндром образующий кольцевой проточный канал для третичного воздуха для подачи третичного воздуха в печь-котел, причем третий цилиндр оканчивается у выпускного отверстия проточного канала для третичного воздуха.a third cylinder coaxially surrounding the second cylinder and together with the second cylinder forming an annular flow channel for tertiary air to supply tertiary air to the boiler furnace, the third cylinder ending at the outlet of the flow channel for tertiary air.
Первый цилиндр имеет свободный конец у выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха, при этом к этому свободному концу присоединено кольцо для стабилизации пламени таким образом, что указанное кольцо окружает выпускное отверстие проточного канала для первичного воздуха и перекрывает часть выпускного отверстия проточного канала для вторичного воздуха, при этом указанная по меньшей мере одна газовая труба имеет нижний по потоку конец, который имеет первое выпускное отверстие для подачи топливного газа в печь-котел из нижнего по потоку конца указанной по меньшей мере одной газовой трубы, и второе выпускное отверстие для подачи топливного газа в печь-котел в направлении от центральной оси первого цилиндра и к кольцу для стабилизации пламени.The first cylinder has a free end at the outlet of the flow channel for primary air, with a ring attached to this free end to stabilize the flame so that the ring surrounds the outlet of the flow channel for primary air and overlaps a portion of the outlet of the flow channel for secondary air, wherein said at least one gas pipe has a downstream end that has a first outlet for supplying fuel gas to the boiler furnace from the downstream end of the at least one gas pipe, and a second outlet for supplying fuel gas to the boiler furnace in the direction from the central axis of the first cylinder and to the flame stabilization ring.
Настоящее изобретение также относится к способу сжигания топливного газа в печи-котле, включающему:The present invention also relates to a method for burning fuel gas in a boiler furnace, comprising:
подачу топливного газа в печь-котел через по меньшей мере одну газовую трубу,supplying fuel gas to the boiler furnace through at least one gas pipe,
подачу первичного воздуха в печь-котел через проточный канал для первичного воздуха вокруг указанной по меньшей мере одной газовой трубы с помощью первого цилиндра, окружающего указанную по меньшей мере одну газовую трубу и оканчивающегося у выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха,supplying primary air to the boiler furnace through a flow channel for primary air around the at least one gas pipe using a first cylinder surrounding the at least one gas pipe and ending at the outlet of the flow channel for primary air,
подачу вторичного воздуха в печь-котел через кольцевой проточный канал для вторичного воздуха, образованный первым цилиндром и вторым цилиндром, коаксиально окружающим первый цилиндр и оканчивающимся у выпускного отверстия проточного канала для вторичного воздуха, иsupplying secondary air to the boiler furnace through an annular flow channel for secondary air formed by a first cylinder and a second cylinder coaxially surrounding the first cylinder and ending at the outlet of the flow channel for secondary air, and
подачу третичного воздуха в печь-котел через кольцевой проточный канал для третичного воздуха, образованный вторым цилиндром и третьим цилиндром, коаксиально окружающим второй цилиндр.the supply of tertiary air to the boiler furnace through an annular flow channel for tertiary air formed by a second cylinder and a third cylinder coaxially surrounding the second cylinder.
Способ дополнительно включает:The method further includes:
формирование зоны рециркуляции ниже по потоку и в непосредственной близости от выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха путем установки в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха кольца для стабилизации пламени, прикрепленного к свободному концу первого цилиндра таким образом, что указанное кольцо окружает выпускное отверстие проточного канала для первичного воздуха и перекрывает часть выпускного отверстия проточного канала для вторичного воздуха, иthe formation of a recirculation zone downstream and in the immediate vicinity of the outlet of the flow channel for primary air by installing in the outlet of the flow channel for primary air a ring to stabilize the flame attached to the free end of the first cylinder so that the ring surrounds the outlet of the flow channel for primary air and blocks part of the outlet of the flow channel for secondary air, and
подачу топливного газа в печь-котел через первое выпускное отверстие газовой трубы из нижнего по потоку конца указанной по меньшей мере одной газовой трубы, и через второе выпускное отверстие газовой трубы в направлении от центральной оси первого цилиндра и к указанному кольцу.the supply of fuel gas to the boiler furnace through the first outlet of the gas pipe from the downstream end of the at least one gas pipe, and through the second outlet of the gas pipe in the direction from the central axis of the first cylinder and to the specified ring.
Автор настоящего изобретения обнаружил, что с помощью горелки и способа, выполненных в соответствии с изобретением, в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха создается большая зона рециркуляции. Пламя стабилизируется с помощью большого кольца для стабилизации пламени вместе с завихрителем третичного воздуха, расположенным внутри проточного канала для третичного воздуха. С помощью газовой горелки и способа, выполненных в соответствии с изобретением, достигаются хорошее воспламенение и стабильность пламени. Эффективность сгорания повышается. Передача тепла к теплопередающим поверхностям улучшается по сравнению с той, что была ранее в печи. В результате средние температуры и максимальные температуры внутри печи снижаются и, следовательно, образование термических оксидов азота снижается.The inventor of the present invention has discovered that a large recirculation zone is created in the outlet of the flow channel for primary air using a burner and a method according to the invention. The flame is stabilized with a large ring to stabilize the flame along with a tertiary air swirl located inside the tertiary air duct. By means of a gas burner and a method made in accordance with the invention, good ignition and flame stability are achieved. Combustion efficiency is improved. Heat transfer to heat-transferring surfaces is improved compared to what was previously in the furnace. As a result, the average temperatures and maximum temperatures inside the furnace are reduced and, therefore, the formation of thermal nitrogen oxides is reduced.
Часть топливного газа подают в печь-котел из нижнего по потоку конца по меньшей мере одной газовой трубы. Эта часть топливного газа смешивается с третичным воздухом, и обеспечивается ее рециркуляция обратно в выпускное отверстие проточного канала для первичного воздуха с помощью третичного воздуха, приводимого во вращательное движение с помощью завихрителя третичного воздуха. Часть топливного газа подается в печь-котел в направлении от центральной оси первого цилиндра и к кольцу для стабилизации пламени. Топливный газ, подаваемый к указанному кольцу, соединяется с потоком первичного воздуха, который превращается в рециркуляционный поток, возвращающийся к выпускному отверстию проточного канала для первичного воздуха. Эта часть топливного газа образует первичное пламя вблизи выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха. Указанное кольцо вызывает изменения в поле потока ниже по потоку и в непосредственной близости от выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха, создавая область низкой скорости, где пламя может стабилизироваться. Тем самым, достигаются быстрое воспламенение и эффективное сгорание топлива вблизи выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха. Желательно добиться интенсивного горения с целью достижения равномерного распределения температуры в печи-котле. Таким образом, вибрация пламени и проблемы, вызванные вибрацией пламени, могут быть снижены. Большая зона рециркуляции вызывает широкое пламя и улучшенную теплопередачу к теплопередающим поверхностям стенок котла по сравнению с той, что была ранее в печи, уменьшая тем самым максимальные температуры в печи-котле. Из-за улучшенного сжигания вблизи выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха температура топочных газов на входе пароперегревателей ниже, а распределение температуры в топочных газах является более равномерным.A portion of the fuel gas is supplied to the boiler furnace from the downstream end of the at least one gas pipe. This portion of the fuel gas is mixed with the tertiary air and is recycled back to the outlet of the flow channel for the primary air using tertiary air driven in rotational motion by the tertiary air swirl. Part of the fuel gas is supplied to the boiler furnace in the direction from the central axis of the first cylinder and to the ring to stabilize the flame. The fuel gas supplied to the specified ring is connected to a stream of primary air, which turns into a recirculation stream returning to the outlet of the flow channel for primary air. This portion of the fuel gas forms a primary flame near the outlet of the flow channel for the primary air. This ring causes changes in the flow field downstream and in close proximity to the outlet of the flow channel for the primary air, creating a low-velocity region where the flame can stabilize. Thereby, rapid ignition and efficient combustion of fuel near the outlet of the flow channel for primary air are achieved. It is desirable to achieve intense combustion in order to achieve a uniform temperature distribution in the boiler furnace. In this way, vibration of the flame and problems caused by vibration of the flame can be reduced. A large recirculation zone causes a wide flame and improved heat transfer to the heat transfer surfaces of the boiler walls compared to what was previously in the furnace, thereby reducing the maximum temperature in the boiler furnace. Due to the improved combustion near the outlet of the flow channel for primary air, the temperature of the flue gases at the inlet of the superheaters is lower, and the temperature distribution in the flue gases is more uniform.
В соответствии с гидродинамическим моделированием (CFD), проведенным авторами изобретения, температура топочных газов на выходе из печи (FEGT) в котле, имеющем низкую нагрузку печи, ниже 1100°C, когда используется газовая горелка, выполненная в соответствии с изобретением. Выбросы окиси углерода в топочных газах приблизительно равно 70 м.д. (миллионных долей), а выбросы оксида азота в топочном газе снижены до уровня ниже 100 мг/Н*м3, выполняя, таким образом, требования новой Директиве Промышленных Выбросов (IED), вступающей в силу в государствах-членах Европейского Союза в ближайшие несколько лет. Когда нагрузка на печь низкая, новый предел выбросов оксидов азота менее чем 100 мг/Н*м3 может быть достигнут только с помощью горелок нового типа. Когда нагрузка на печь высока, новый верхний предел выбросов оксидов азота может быть достигнут путем использования горелки нового типа и дополнительно рециркулируя топочные газы обратно к горелкам.According to the hydrodynamic modeling (CFD) carried out by the inventors, the temperature of the flue gases at the furnace exit (FEGT) in a boiler having a low furnace load is lower than 1100 ° C. when a gas burner made in accordance with the invention is used. Carbon monoxide emissions in flue gases are approximately 70 ppm. (millionths), and emissions of nitric oxide in the flue gas are reduced to below 100 mg / N * m 3 , thus fulfilling the requirements of the new Industrial Emissions Directive (IED), which will enter into force in the European Union in the next few years. When the furnace load is low, a new nitrogen oxide emission limit of less than 100 mg / N * m 3 can only be achieved with a new type of burner. When the furnace load is high, a new upper limit of nitrogen oxide emissions can be achieved by using a new type of burner and further recirculating the flue gases back to the burners.
В существующих горелках газ часто подается из нижнего конца газовой трубы и в направлении центральной оси первого цилиндра. Для стабилизации пламени в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха часто расположена крыльчатка. Первичное пламя образуется ниже по потоку от крыльчатки. Поперечное сечение крыльчатки относительно мало, и по этой причине образующаяся зона рециркуляции также мала. В одном варианте выполнения горелка, выполненная в соответствии с изобретением, не содержит крыльчатку в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха. Вместо нее проточный канал для первичного воздуха действует как плохо обтекаемое тело и стабилизирует пламя.In existing burners, gas is often supplied from the lower end of the gas pipe and towards the central axis of the first cylinder. To stabilize the flame, an impeller is often located in the outlet of the flow channel for primary air. The primary flame is formed downstream of the impeller. The cross section of the impeller is relatively small, and for this reason, the resulting recirculation zone is also small. In one embodiment, the burner made in accordance with the invention does not contain an impeller in the outlet of the flow channel for primary air. Instead, the flow channel for primary air acts as a poorly streamlined body and stabilizes the flame.
В одном варианте выполнения топливный газ представляет собой природный газ. Теплотворная способность природного газа составляет около 40 МДж/кг. Следовательно, природный газ часто используется для производства энергии. В одном варианте выполнения топливный газ представляет собой углеводород. В одном варианте выполнения топливный газ представляет собой пропан.In one embodiment, the fuel gas is natural gas. The calorific value of natural gas is about 40 MJ / kg. Consequently, natural gas is often used to produce energy. In one embodiment, the fuel gas is a hydrocarbon. In one embodiment, the fuel gas is propane.
В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит несколько газовых труб. В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит шесть газовых труб. Количество газовых труб может быть равно любому подходящему числу, в зависимости, например, от котла. Газовые трубы могут быть выдвижными.In one embodiment of the invention, the gas burner comprises several gas pipes. In one embodiment, the gas burner comprises six gas pipes. The number of gas pipes may be any suitable number, depending, for example, on the boiler. Gas pipes can be retractable.
Проточный канал для первичного воздуха содержит пространство внутри первого цилиндра и в промежутках между газовыми трубами. Проточный канал для вторичного воздуха содержит трубчатое пространство между первым и вторым цилиндрами. Проточный канал для третичного воздуха содержит трубчатое пространство между вторым цилиндром и третьим цилиндром.The flow channel for primary air contains a space inside the first cylinder and in the spaces between the gas pipes. The flow channel for secondary air contains a tubular space between the first and second cylinders. The flow channel for tertiary air contains a tubular space between the second cylinder and the third cylinder.
В одном варианте выполнения указанная по меньшей мере одна газовая труба имеет первое выпускное отверстие для подачи топливного газа в печь-котел, по существу в направлении длины газовой трубы. Топливный газ подается в печь-котел под заданным углом по отношению к длине газовой трубы, который может быть выбран специалистом на основании, например, скорости топливного газа. В одном варианте выполнения второе выпускное отверстие находится на той стороне газовой трубы, которая имеет самое короткое расстояние от кольца для стабилизации пламени. В одном варианте выполнения второе выпускное отверстие выполнено с возможностью подачи топливного газа в направлении, перпендикулярном длине указанной по меньшей мере одной газовой трубы. Каждое из первого и второго выпускных отверстий может содержать несколько отверстий.In one embodiment, said at least one gas pipe has a first outlet for supplying fuel gas to the boiler furnace, substantially in the direction of the length of the gas pipe. The fuel gas is supplied to the boiler furnace at a predetermined angle with respect to the length of the gas pipe, which can be selected by a specialist based on, for example, the speed of the fuel gas. In one embodiment, the second outlet is located on that side of the gas pipe that has the shortest distance from the ring to stabilize the flame. In one embodiment, the second outlet is configured to supply fuel gas in a direction perpendicular to the length of the at least one gas pipe. Each of the first and second outlet openings may comprise several openings.
Цель кольца для стабилизации пламени заключается в воздействии на поле потока, в непосредственной близости от проточного канала для первичного воздуха, форсируя, таким образом, воспламенение и стабилизируя пламя. Первичный воздух протекает по одной стороне указанного кольца, а вторичный воздух протекает по другой его стороне. Кольцо для стабилизации пламени перекрывает часть выпускного отверстия из проточного канала для вторичного воздуха таким образом, что часть вторичного воздуха наталкивается на указанное кольцо и поле потока воздуха изменяется. Внутри кольца ниже по потоку и в непосредственной близости от выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха, проходящего от одной стороны указанного кольца до другой его стороны, образуется низкоскоростная зона рециркуляции. Когда газ подается через газовую трубу в направлении к кольцу для стабилизации пламени, топливный газ объединяется с потоком первичного воздуха, который рециркулирует к выпускному отверстию проточного канала для первичного воздуха. Пламя стабилизируется в этой зоне рециркуляции.The purpose of the flame stabilization ring is to expose the flow field in the immediate vicinity of the flow channel for primary air, thereby forcing ignition and stabilizing the flame. Primary air flows on one side of the ring, and secondary air flows on its other side. The ring for flame stabilization overlaps part of the outlet from the flow channel for secondary air so that part of the secondary air collides with the specified ring and the field of air flow changes. Inside the ring, downstream and in the immediate vicinity of the outlet of the flow channel for primary air passing from one side of the ring to the other side, a low-speed recirculation zone is formed. When gas is supplied through a gas pipe towards the ring to stabilize the flame, the fuel gas is combined with a stream of primary air that recirculates to the outlet of the flow channel for the primary air. The flame stabilizes in this recirculation zone.
Газовая горелка может быть использована для производства энергии в котлах. Один котел может содержать несколько газовых горелок. В одном варианте выполнения тепловая мощность котла составляет 500 МВт. В одном варианте выполнения тепловая мощность котла составляет 50 МВт. В одном варианте выполнения тепловая мощность котла составляет 1000 МВт.A gas burner can be used to generate energy in boilers. One boiler may contain several gas burners. In one embodiment, the heat output of the boiler is 500 MW. In one embodiment, the heat output of the boiler is 50 MW. In one embodiment, the heat output of the boiler is 1000 MW.
В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 80 до 95% топливного газа, а второе выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 5 до 20% топливного газа. В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 85 до 95% топливного газа, а второе выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 5 до 15% топливного газа. В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи 90% топливного газа, а второе выпускное отверстие из газовой трубы выполнено с возможностью подачи 10% топливного газа.In one embodiment, the first outlet from the gas pipe is configured to supply from 80 to 95% of the fuel gas, and the second outlet from the gas pipe is configured to supply from 5 to 20% of the fuel gas. In one embodiment, the first outlet from the gas pipe is configured to supply from 85 to 95% of the fuel gas, and the second outlet from the gas pipe is configured to supply from 5 to 15% of the fuel gas. In one embodiment, the first outlet from the gas pipe is configured to supply 90% of the fuel gas, and the second outlet from the gas pipe is configured to supply 10% of the fuel gas.
В одном варианте выполнения от 80 до 95% топливного газа подается через первое выпускное отверстие из газовой трубы и от 5 до 20% топливного газа подается через второе выпускное отверстие из газовой трубы. В одном варианте выполнения от 85 до 95% топливного газа подается через первое выпускное отверстие из газовой трубы и от 5 до 15% топливного газа подается через второе выпускное отверстие из газовой трубы. В одном варианте выполнения 90% топливного газа подается через первое выпускное отверстие из газовой трубы и 10% топливного газа подается через второе выпускное отверстие из газовой трубы.In one embodiment, from 80 to 95% of the fuel gas is supplied through the first outlet from the gas pipe and from 5 to 20% of the fuel gas is supplied through the second outlet from the gas pipe. In one embodiment, from 85 to 95% of the fuel gas is supplied through the first outlet from the gas pipe and from 5 to 15% of the fuel gas is supplied through the second outlet from the gas pipe. In one embodiment, 90% of the fuel gas is supplied through a first outlet from the gas pipe and 10% of the fuel gas is supplied through a second outlet from the gas pipe.
В одном варианте выполнения указанная по меньшей мере одна газовая труба имеет третье выпускное отверстие для подачи топливного газа в печь-котел в направлении центральной оси первого цилиндра и от кольца для стабилизации пламени. В одном варианте выполнения топливный газ подается в печь-котел через третье выпускное отверстие из газовой трубы в направлении центральной оси первого цилиндра и от кольца для стабилизации пламени.In one embodiment, said at least one gas pipe has a third outlet for supplying fuel gas to the boiler furnace in the direction of the central axis of the first cylinder and from the ring to stabilize the flame. In one embodiment, fuel gas is supplied to the boiler furnace through a third outlet from the gas pipe in the direction of the central axis of the first cylinder and from the ring to stabilize the flame.
Третье выпускное отверстие может быть расположено на боковой стороне газовой трубы, которая противоположна второму выпускному отверстию. В одном варианте выполнения третье выпускное отверстие расположено на той стороне газовой трубы, которая имеет наименьшее расстояние до центральной оси первого цилиндра. Третье выпускное отверстие может содержать несколько отверстий. В одном варианте выполнения третье выпускное отверстие выполнено с возможностью подачи топливного газа в направлении, перпендикулярном длине указанной по меньшей мере одной газовой трубы.The third outlet may be located on the side of the gas pipe, which is opposite to the second outlet. In one embodiment, the third outlet is located on that side of the gas pipe that has the smallest distance to the central axis of the first cylinder. The third outlet may contain several holes. In one embodiment, the third outlet is configured to supply fuel gas in a direction perpendicular to the length of the at least one gas pipe.
Топливный газ всегда подается через первое и второе выпускные отверстия газовой трубы. Однако нет необходимости в подаче топливного газа через третье выпускное отверстие газовой трубы. Может потребоваться подавать топливный газ через третье выпускное отверстие газовой трубы, когда скорость первичного воздуха, подаваемого через проточный канал первичного воздуха, низкая.Fuel gas is always supplied through the first and second outlets of the gas pipe. However, there is no need to supply fuel gas through a third gas pipe outlet. It may be necessary to supply fuel gas through the third outlet of the gas pipe when the speed of the primary air supplied through the flow channel of the primary air is low.
В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 80 до 95% топливного газа, а второе и третье выпускные отверстия газовой трубы выполнены с возможностью совместной подачи от 5 до 20% топливного газа. В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие газовой трубы выполнено с возможностью подачи от 85 до 95% топливного газа, а второе и третье выпускные отверстия газовой трубы выполнены с возможностью совместной подачи от 5 до 15% топливного газа. В одном варианте выполнения первое выпускное отверстие газовой трубы выполнено с возможностью подачи 90% топливного газа, а второе и третье выпускные отверстия газовой трубы выполнены с возможностью совместной подачи 10% топливного газа.In one embodiment, the first gas pipe outlet is configured to supply from 80 to 95% of the fuel gas, and the second and third gas pipe outlets are configured to jointly supply from 5 to 20% of the fuel gas. In one embodiment, the first gas pipe outlet is configured to supply from 85 to 95% of the fuel gas, and the second and third gas pipe outlets are configured to jointly supply from 5 to 15% of the fuel gas. In one embodiment, the first gas pipe outlet is configured to supply 90% of the fuel gas, and the second and third gas pipe outlets are configured to jointly supply 10% of the fuel gas.
В одном варианте выполнения от 80 до 95% топливного газа подается через первое выпускное отверстие газовой трубы и в общей сложности от 5 до 20% топливного газа подается через второе и третье выпускные отверстия газовой трубы. В одном варианте выполнения от 85 до 95% топливного газа подается через первое выпускное отверстие газовой трубы и в общей сложности от 5 до 15% топливного газа подается через второе и третье выпускные отверстия газовой трубы. В одном варианте выполнения 90% топливного газа первое выпускное отверстие газовой трубы и в общей сложности 10% топливного газа подается через второе и третье выпускные отверстия газовой трубы.In one embodiment, 80 to 95% of the fuel gas is supplied through the first gas pipe outlet and a total of 5 to 20% of the fuel gas is supplied through the second and third gas pipe outlets. In one embodiment, 85 to 95% of the fuel gas is supplied through the first gas pipe outlet and a total of 5 to 15% of the fuel gas is supplied through the second and third gas pipe outlets. In one embodiment, 90% of the fuel gas has a first gas pipe outlet and a total of 10% of the fuel gas is supplied through the second and third gas pipe outlets.
Когда от 80 до 85% топливного газа подается через первое выпускное отверстие и от 5 до 20% топливного газа подается через второе выпускное отверстие, либо совместно через второе и третье выпускные отверстия, топливный газ смешивается с воздухом, поступающим в зону горения, в правильное соотношение и достигается хорошее сгорание.When 80 to 85% of the fuel gas is supplied through the first outlet and 5 to 20% of the fuel gas is supplied through the second outlet, or together through the second and third exhaust ports, the fuel gas is mixed with the air entering the combustion zone in the correct ratio and good combustion is achieved.
В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха может иметь значение в диапазоне от 5 до 25 м/сек. В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха может иметь значение в диапазоне от 5 до 20 м/сек. В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха может иметь значение в диапазоне от 5 до 10 м/сек. В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха имеет значение в диапазоне от 5 до 25 м/сек. В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха имеет значение в диапазоне от 5 до 20 м/сек. В одном варианте выполнения скорость первичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха имеет значение в диапазоне от 5 до 10 м/сек.In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for the primary air may have a value in the range of 5 to 25 m / s. In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for the primary air may have a value in the range of 5 to 20 m / s. In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for the primary air may be in the range of 5 to 10 m / s. In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for the primary air is in the range of 5 to 25 m / s. In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for primary air is in the range of 5 to 20 m / s. In one embodiment, the velocity of the primary air in the outlet of the flow channel for the primary air is in the range of 5 to 10 m / s.
Уменьшение скорости первичного воздуха образует разрежение в выпускном отверстии проточного канала для первичного воздуха и, таким образом, усиливает образование зоны рециркуляции, проходящей между сторонами кольца для стабилизации пламени. Проточный канал для первичного воздуха действует как плохо обтекаемое тело, которое улучшает стабилизацию пламени. Когда скорость первичного воздуха снижается, рециркуляция вблизи выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха увеличивается. Если скорость первичного воздуха низкая, для стабилизации пламени может быть выгодно подавать небольшую часть топливного газа также и в направлении центральной оси первого цилиндра.A decrease in the velocity of the primary air forms a vacuum in the outlet of the flow channel for the primary air and, thus, enhances the formation of a recirculation zone passing between the sides of the ring to stabilize the flame. The flow channel for primary air acts as a poorly streamlined body that improves flame stabilization. When the speed of the primary air decreases, recirculation near the outlet of the flow channel for the primary air increases. If the velocity of the primary air is low, it may be advantageous to stabilize the flame to supply a small portion of the fuel gas also in the direction of the central axis of the first cylinder.
В одном варианте выполнения скорость вторичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для вторичного воздуха может иметь значение в диапазоне от 45 до 60 м/сек. В одном варианте выполнения скорость вторичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для вторичного воздуха имеет значение в диапазоне от 45 до 60 м/сек. В одном варианте выполнения скорость третичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для третичного воздуха может иметь значение в диапазоне от 45 до 60 м/сек. В одном варианте выполнения скорость третичного воздуха в выпускном отверстии проточного канала для третичного воздуха имеет значение в диапазоне от 45 до 60 м/сек. Когда скорость вторичного воздуха имеет значение в диапазоне от 45 до 60 м/с, стабильность пламени улучшается. Точно так же, когда скорость третичного воздуха имеет значение в диапазоне от 45 до 60 м/с, стабильность пламени улучшается.In one embodiment, the velocity of the secondary air in the outlet of the flow channel for the secondary air may have a value in the range of 45 to 60 m / s. In one embodiment, the velocity of the secondary air in the outlet of the flow channel for the secondary air is in the range of 45 to 60 m / s. In one embodiment, the tertiary air velocity in the outlet of the flow channel of the tertiary air may have a value in the range of 45 to 60 m / s. In one embodiment, the tertiary air velocity in the outlet of the flow channel for tertiary air has a value in the range of 45 to 60 m / s. When the secondary air velocity is in the range of 45 to 60 m / s, flame stability is improved. Similarly, when the tertiary air velocity is in the range of 45 to 60 m / s, flame stability is improved.
В типичной известной газовой горелке скорость каждого из первичного, вторичного и третичного воздуха составляет, например, 40 м/с. Общее количество воздуха, необходимое для горения, определяется в зависимости от количества и типа топлива. Когда количество первичного воздуха уменьшается без изменения поперечного сечения проточного канала для первичного воздуха, скорость первичного воздуха уменьшается. Количество оставшегося первичного воздуха может быть направлено в проточные каналы для вторичного воздуха и третичного воздуха без изменения поперечного сечения этих каналов, увеличивая тем самым скорость вторичного и третичного воздуха. В одном варианте выполнения количество вторичного и третичного воздуха увеличивается в таком количестве, что скорость вторичного воздуха является по существу такой же, что и скорость третичного воздуха.In a typical known gas burner, the velocity of each of the primary, secondary and tertiary air is, for example, 40 m / s. The total amount of air required for combustion is determined depending on the amount and type of fuel. When the amount of primary air decreases without changing the cross section of the flow channel for primary air, the speed of the primary air decreases. The amount of remaining primary air can be directed into the flow channels for secondary air and tertiary air without changing the cross section of these channels, thereby increasing the speed of the secondary and tertiary air. In one embodiment, the amount of secondary and tertiary air is increased in such an amount that the speed of the secondary air is essentially the same as the speed of the tertiary air.
Изобретение может быть реализовано путем изготовления новой горелки или модификации существующей горелки.The invention can be implemented by manufacturing a new burner or by modifying an existing burner.
Поперечное сечение каждого из проточных каналов для первичного, вторичного и третичного воздуха может быть определено специалистом с тем, чтобы придать массовому потоку воздуха требуемую скорость.The cross section of each of the flow channels for primary, secondary and tertiary air can be determined by a person skilled in the art in order to give the mass flow of air the required speed.
В одном варианте выполнения кольцо для стабилизации пламени содержит кольцевую секцию, расширяющуюся в направлении от выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха. Таким образом, диаметр поперечного сечения кольцевой секции увеличивается в направлении от выпускного отверстия проточного канала для первичного воздуха. В одном варианте выполнения кольцо для стабилизации пламени содержит расширяющуюся секцию, выступающую в направлении проточного канала для вторичного воздуха, и несколько зубцов, выступающих по направлению к внутренней стороне проточного канала для первичного воздуха. В одном варианте выполнения расширяющаяся секция указанного кольца имеет плавно искривленное поперечное сечение или профиль с толщиной, которая плавно уменьшается к ободу расширяющейся секции. Было определено, что плавно искривленное поперечное сечение в расширяющейся секции уменьшает тепловые напряжения в указанном кольце во время пуска и во время обычной работы горелки, что влечет за собой увеличение износоустойчивости и долговечности кольца для стабилизации пламени. В одном варианте выполнения свободный конец первого цилиндра выполнен более тонким, а кольцо для стабилизации пламени содержит кольцевую секцию постоянного поперечного сечения, которая может быть вставлена вокруг свободного конца первого цилиндра, чтобы прикрепить указанное кольцо к первому цилиндру. Кольцо для стабилизации пламени может иметь конструкцию, описанную в заявке на европейский патент №2592341 А1.In one embodiment, the flame stabilization ring comprises an annular section expanding in the direction from the outlet of the flow channel for primary air. Thus, the cross-sectional diameter of the annular section increases in the direction from the outlet of the flow channel for the primary air. In one embodiment, the flame stabilization ring comprises an expanding section protruding in the direction of the flow channel for the secondary air, and several teeth protruding toward the inner side of the flow channel for the primary air. In one embodiment, the expanding section of said ring has a smoothly curved cross section or profile with a thickness that gradually decreases toward the rim of the expanding section. It was determined that a smoothly curved cross section in the expanding section reduces thermal stresses in the specified ring during start-up and during normal operation of the burner, which entails an increase in the wear resistance and durability of the ring to stabilize the flame. In one embodiment, the free end of the first cylinder is made thinner, and the flame stabilization ring comprises an annular section of constant cross section that can be inserted around the free end of the first cylinder to attach the ring to the first cylinder. The flame stabilization ring may have the structure described in European Patent Application No. 2592341 A1.
Указанное кольцо может быть изготовлено из жаропрочной стали. Оно может содержать одну или несколько частей. Зубцы, выступающие по направлению к внутренней части проточного канала для первичного воздуха, могут быть изготовлены из жаропрочной стали или из теплостойкого керамического материала.The specified ring can be made of heat resistant steel. It may contain one or more parts. The teeth protruding towards the inside of the flow channel for primary air can be made of heat-resistant steel or heat-resistant ceramic material.
В одном варианте выполнения проточный канал для третичного воздуха содержит завихритель третичного воздуха для приведения третичного воздуха во вращательное движение перед выпускным отверстием проточного канала для третичного воздуха. Завихритель третичного воздуха обычно представляет собой радиальный завихритель. В одном варианте выполнения проточный канал для вторичного воздуха содержит завихритель вторичного воздуха для приведения вторичного воздуха во вращательное движение перед выпускным отверстием проточного канала для вторичного воздуха. Завихритель вторичного воздуха обычно представляет собой осевой завихритель.In one embodiment, the flow channel for tertiary air comprises a tertiary air swirl to rotate the tertiary air in front of the outlet of the flow channel for tertiary air. The tertiary air swirler is usually a radial swirl. In one embodiment, the flow channel for the secondary air comprises a swirl of secondary air for bringing the secondary air into rotational motion in front of the outlet of the flow channel for the secondary air. The secondary air swirl is typically an axial swirl.
В одном варианте выполнения третичный воздух приводят во вращательное движение до выпускного отверстия проточного канала для третичного воздуха путем установки завихрителя третичного воздуха в проточном канале для третичного воздуха. В одном варианте выполнения вторичный воздух приводят во вращательное движение до выпускного отверстия проточного канала для вторичного воздуха путем установки завихрителя вторичного воздуха в проточном канале для вторичного воздуха.In one embodiment, tertiary air is rotationally driven to the outlet of the tertiary air flow channel by installing a tertiary air swirl in the tertiary air flow channel. In one embodiment, the secondary air is rotationally driven to an outlet of the flow channel for the secondary air by installing a secondary air swirl in the flow channel for the secondary air.
В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит форсунку для жидкого топлива для подачи жидкого топлива в печь-котел. В одном варианте выполнения форсунка для жидкого топлива является концентрической с первым цилиндром. Газовая горелка может содержать форсунку для жидкого топлива, но форсунка для жидкого топлива также может быть не предусмотрена.In one embodiment, the gas burner comprises a liquid fuel nozzle for supplying liquid fuel to a boiler furnace. In one embodiment, the fuel oil nozzle is concentric with the first cylinder. A gas burner may include a liquid fuel nozzle, but a liquid fuel nozzle may also not be provided.
В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит несколько газовых труб, расположенных по периферии вокруг центральной оси первого цилиндра. В одном варианте выполнения топливный газ подается в печь-котел через несколько газовых труб, расположенных по периферии вокруг центральной оси первого цилиндра. В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит шесть газовых труб, расположенных по периферии вокруг центральной оси первого цилиндра. В одном варианте выполнения изобретения газовая горелка содержит форсунку для жидкого топлива, расположенную концентрично с первым цилиндром, и несколько газовых труб, периферически расположенных вокруг форсунки для жидкого топлива. В одном варианте выполнения первый цилиндр окружает указанные несколько газовых труб, расположенных по периферии вокруг центральной оси первого цилиндра. В одном варианте выполнения газовые трубы расположены на равном расстоянии от центральной оси первого цилиндра. В одном варианте выполнения газовые трубы расположены на одинаковом расстоянии от соседних газовых труб. Путем симметричного расположения газовых труб достигается симметричное пламя.In one embodiment of the invention, the gas burner comprises several gas pipes arranged peripherally around the central axis of the first cylinder. In one embodiment, the fuel gas is supplied to the boiler furnace through several gas pipes located peripherally around the central axis of the first cylinder. In one embodiment of the invention, the gas burner comprises six gas pipes arranged peripherally around the central axis of the first cylinder. In one embodiment, the gas burner comprises a liquid fuel nozzle arranged concentrically with the first cylinder, and several gas pipes peripherally disposed around the liquid fuel nozzle. In one embodiment, the first cylinder surrounds said several gas pipes peripherally about the central axis of the first cylinder. In one embodiment, the gas pipes are located at an equal distance from the central axis of the first cylinder. In one embodiment, the gas pipes are located at the same distance from adjacent gas pipes. By symmetrical arrangement of the gas pipes, a symmetrical flame is achieved.
С помощью горелки и способа, выполненных в соответствии с изобретением, достигаются некоторые преимущества. Достигаются хорошее воспламенение и стабилизация пламени. Теплопередача к теплопередающим поверхностям также улучшается. Средние температуры и максимальные температуры внутри печи уменьшаются. Из-за пониженной температуры выбросы термических оксидов азота снижаются, при этом достигается новый предел выбросов оксидов азота в 100 мг/Н*м3. Выбросы окиси углерода составляют приблизительно 70 частей на миллион. Кроме того, температура топочных газов на выходе из печи снижается.By using a burner and a method made in accordance with the invention, several advantages are achieved. Good ignition and flame stabilization are achieved. Heat transfer to heat transfer surfaces is also improved. Average temperatures and maximum temperatures inside the furnace are reduced. Due to the low temperature, thermal nitrogen oxide emissions are reduced, while a new limit of nitrogen oxide emissions of 100 mg / N * m 3 is reached. Carbon monoxide emissions are approximately 70 ppm. In addition, the temperature of the flue gases at the outlet of the furnace decreases.
Варианты выполнения настоящего изобретения, описанные выше, могут быть использованы в любой комбинации друг с другом. Некоторые варианты выполнения могут быть объединены вместе с формированием еще одного варианта выполнения изобретения. Газовая горелка и способ сжигания топливного газа, к которому относится изобретение, может включать по меньшей мере один из вариантов выполнения изобретения, описанных выше.The embodiments of the present invention described above can be used in any combination with each other. Some embodiments may be combined with the formation of yet another embodiment of the invention. A gas burner and a method for burning fuel gas to which the invention relates may include at least one of the embodiments of the invention described above.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения дополнительного понимания изобретения и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют варианты выполнения настоящего изобретения и вместе с описанием помогают объяснить его принципы. На чертежах:The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and form part of the present description, illustrate embodiments of the present invention and together with the description help to explain its principles. In the drawings:
Фиг. 1 изображает схематический вид газовой горелки, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения, если смотреть изнутри печи-котла,FIG. 1 depicts a schematic view of a gas burner made in accordance with one embodiment of the invention, when viewed from the inside of the boiler furnace,
Фиг. 2 изображает схематический вид сбоку в разрезе (А-А) газовой горелки, выполненной в соответствии с Фиг. 1, иFIG. 2 is a schematic cross-sectional side view (AA) of a gas burner made in accordance with FIG. 1 and
Фиг. 3 представляет собой схематический вид сбоку в разрезе газовой трубы газовой горелки, выполненной в соответствии с Фиг. 1.FIG. 3 is a schematic sectional side view of a gas pipe of a gas burner made in accordance with FIG. one.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
На Фиг. 1 изображен схематический вид газовой горелки, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения, если смотреть изнутри печи-котла. Фиг. 2 изображает схематический вид сбоку в разрезе (А-А) газовой горелки, выполненной в соответствии с Фиг. 1.In FIG. 1 is a schematic view of a gas burner made in accordance with one embodiment of the invention when viewed from the inside of the boiler furnace. FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view (AA) of a gas burner made in accordance with FIG. one.
Газовая горелка, изображенная на Фиг. 1 и 2, содержит шесть газовых труб 2, расположенных в окружном направлении вокруг центральной оси (не показана) первого цилиндра 19.The gas burner shown in FIG. 1 and 2, contains six
Количество газовых труб не ограничивается шестью, а может быть любым подходящим числом, в зависимости от котла. Трубы 2 могут быть выдвижными. Как видно из Фиг. 1, трубы 2 расположены на воображаемой окружности на равном расстоянии от центральной оси первого цилиндра и от соседних труб 2. Газовая горелка, изображенная на Фиг. 1 и 2, также содержит форсунку 13 для жидкого топлива. Тем не менее, форсунка 13 не обязательно представляет собой часть газовой горелки и может быть не предусмотрена. Топливный газ, например природный газ, поступает в печь-котел через трубы 2. Газовая труба 2 подробно показана на Фиг. 3.The number of gas pipes is not limited to six, but can be any suitable number, depending on the boiler.
Газовые трубы 2 окружены первым цилиндром 19, который ограничивает проточный канал 3 для первичного воздуха вокруг труб 2. В газовой горелке, изображенной на Фиг. 1 и 2, форсунка 13 для жидкого топлива также расположена внутри проточного канала 3 для первичного воздуха. Проточный канал 3, таким образом, содержит пространство внутри первого цилиндра 19 и между трубами 2 и форсункой 13. Первичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 3.The
Первый цилиндр 19 коаксиально окружен вторым цилиндром 20, а кольцевой проточный канал 4 для вторичного воздуха сформирован между первым цилиндром 19 и вторым цилиндром 20. Вторичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 4. Проточный канал 4 содержит завихритель 5 вторичного воздуха для приведения вторичного воздуха во вращательное движение перед выпускным отверстием 22 проточного канала 4.The
Второй цилиндр 20 коаксиально окружен третьим цилиндром 23, и между вторым цилиндром 20 и третьим цилиндром 23 образован кольцевой проточный канал 9 для третичного воздуха. Третичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 9. Проточный канал 9 содержит завихритель 8 третичного воздуха для приведения третичного воздуха во вращательное движение перед выпускным отверстием 24 проточного канала 9.The
Газовая горелка также содержит традиционный воспламенитель и датчик пламени (не показан).The gas burner also contains a traditional igniter and flame detector (not shown).
Проточный канал 3 для первичного воздуха содержит выпускное отверстие 21, проточный канал 4 для вторичного воздуха содержит выпускное отверстие 22, и проточный канал 9 для третичного воздуха содержит выпускное отверстие 24. Первый цилиндр имеет свободный конец 25, к которому прикреплено кольцо 7 для стабилизации пламени.The primary
В газовой горелке, выполненной в соответствии с Фиг. 1 и 2, кольцо 7 прикреплено к свободному концу 25 проточного канала 3 для первичного воздуха. Кольцо 7 окружает выпускное отверстие 21 проточного канала 3 для первичного воздуха и перекрывает часть выпускного отверстия 22 проточного канала 4 для вторичного воздуха так, что часть вторичного воздуха, подаваемого через проточный канал 4, наталкивается на кольцо 7. Таким образом, как показано на Фиг. 1, часть выпускного отверстия 22 проточного канала 4 для вторичного воздуха скрыто за кольцом 7. Первичный воздух, подаваемый через проточный канал 3 для первичного воздуха, протекает по другой стороне кольца 7, и вторичный воздух, подаваемый через проточный канал 4 для вторичного воздуха, протекает по другой стороне кольца 7. Кольцо 7 воздействует на поле потока вблизи газовой горелки и тем самым улучшает воспламенение и стабилизирует пламя.In a gas burner made in accordance with FIG. 1 and 2, the
Кольцо 7 выступает в направлении вниз по потоку от первого цилиндра 19 и в направлении стенок печи. Форма кольца 7, прикрепленного к первому цилиндру 19, может быть ступенчатой, так что вблизи точки крепления кольцо 7 направлено перпендикулярно длине первого цилиндра 19, блокируя, таким образом, часть канала 4 для вторичного воздуха, а на некотором расстоянии от точки крепления кольцо 7 поворачивается под углом в направлении стенок печи. Кольцо 7 может иметь по существу форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении стенок печи и средней части печи. Кольцо 7 может также содержать расширяющуюся секцию, выступающую в направлении проточного канала для вторичного воздуха, и ряд зубцов, выступающих по направлению к внутренней части проточного канала для первичного воздуха, при этом расширяющаяся секция имеет плавно изогнутое поперечное сечение, или профиль, с толщиной, которая плавно уменьшается к ободу расширяющейся секции. Кольцо 7 также может иметь любую другую форму, при условии что оно изменяет поле потока в непосредственной близости от горелки, как это требуется.The
На Фиг. 3 показан схематический вид сбоку в разрезе газовой трубы 2 газовой горелки, выполненной в соответствии с Фиг. 1 и 2. Газовая труба 2 окружена первым цилиндром 19. Проточный канал 3 для первичного воздуха, имеющий выпускное отверстие 21, сформирован вокруг трубы 2 и других пяти газовых труб, не представленных на Фиг. 3. На Фиг. 3 в проточном канале 3 также размещена форсунка 13 для жидкого топлива. Форсунка 13 может быть не предусмотрена. Первичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 3 со скоростью от 5 до 25 м/с.In FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view of a
Первый цилиндр 19 коаксиально окружен вторым цилиндром 20, имеющим выпускное отверстие 22. Кольцевой проточный канал 4 для вторичного воздуха сформирован между первым цилиндром 19 и вторым цилиндром 20. Вторичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 4 со скоростью от 45 до 60 м/с. Проточный канал 9 для третичного воздуха сформирован между вторым цилиндром 20 и третьим цилиндром 23 (не показан). Третичный воздух подается в печь-котел через проточный канал 9 со скоростью от 45 до 60 м/с.The
Первый цилиндр 19 имеет свободный конец 25, а кольцо 7 прикреплено к свободному концу 25 первого цилиндра 19. Кольцо 7 содержит кольцевую секцию 26, уширяющуюся в направлении от выпускного отверстия 21 проточного канала 3 для первичного воздуха. Вторичный воздух, подаваемый через проточный канал 4, наталкивается на кольцо 7.The
Газовая труба 2 имеет нижний по потоку конец 14. Первое выпускное отверстие 10 трубы 2 расположено на ее нижнем по потоку конце 14 для подачи топливного газа из указанного конца 14. Поверхность нижнего по потоку конца 14 трубы 2 расположена под заданным углом относительно длины трубы 2. Боковые стороны трубы 2 также имеют второе выпускное отверстие 11 и третье выпускное отверстие 12. Второе выпускное отверстие 11 трубы 2 имеет два отверстия и направлено к кольцу 7 и в сторону от центральной оси (не показана) первого цилиндра 19. Третье выпускное отверстие 12 трубы 2 содержит два отверстия и направлено по направлению к центральной оси (не показана) первого цилиндра 19 и от кольца 7. Количество отверстий в каждом из выпускных отверстий 10, 11, 12 трубы 2 не ограничено каким-либо конкретным значением.The
Первое выпускное отверстие 10 трубы 2 выполнено с возможностью обеспечивать от 80 до 95% топливного газа. Второе выпускное отверстие выполнено с возможностью обеспечивать от 5 до 20% топливного газа. В качестве альтернативы, второе выпускное отверстие 11 и третье выпускное отверстие 12 трубы 2 вместе могут быть выполнены с возможностью обеспечивать от 5 до 20% топливного газа. Однако подача топливного газа через третье выпускное отверстие 12 трубы 2 не является необходимым.The
Топливный газ, подаваемый через второе выпускное отверстие 11 трубы 2, объединяется с потоком первичного воздуха, который превращается в рециркулируемый поток, возвращаемый к выпускному отверстию проточного канала 3 для первичного воздуха. Пламя воспламеняется в этой зоне рециркуляции, формирующейся вниз по потоку и в непосредственной близости от проточного канала для первичного воздуха. Топливный газ, подаваемый через первое выпускное отверстие 10 трубы 2, рециркулируют к выпускному отверстию 21 канала 3 с помощью третичного воздуха, приведенного во вращательное движение с помощью завихрителя 8. В случае если скорость первичного воздуха, подаваемого через проточный канал 3, является низкой, то может быть желательным подавать небольшое количество топливного газа через третье выпускное отверстие 12 трубы 2, в дополнение к подаче топливного газа через первое 10 и второе 11 выпускные отверстия трубы 2.The fuel gas supplied through the
Для специалиста очевидно, что с развитием технологии основная идея изобретения может быть реализована различными способами. Изобретение и его варианты выполнения, таким образом, не ограничены лишь примерами, описанными выше; вместо этого они могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.For a specialist it is obvious that with the development of technology, the main idea of the invention can be implemented in various ways. The invention and its embodiments are thus not limited only to the examples described above; instead, they may vary within the scope of the claims.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20155277 | 2015-04-14 | ||
| FI20155277A FI125911B (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Low Nitrogen Oxide Gas Burner and Method for Combustion of Fuel Gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016114088A RU2016114088A (en) | 2017-10-18 |
| RU2642997C2 true RU2642997C2 (en) | 2018-01-29 |
Family
ID=55662335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016114088A RU2642997C2 (en) | 2015-04-14 | 2016-04-13 | Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI125911B (en) |
| RU (1) | RU2642997C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187026U1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-02-14 | Василий Вениаминович Малых | UNIVERSAL GAS BURNER |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0639742A2 (en) * | 1993-08-20 | 1995-02-22 | Saacke GmbH & Co. KG | Method and device for low emission combustion of fluid and or gaseous fuels with internal recirculation of fluegas |
| US5823764A (en) * | 1996-10-08 | 1998-10-20 | Ansaldo Energia S.P.A. | Three-stage low NOx burner for burning solid, liquid and gaseous fuels |
| RU2403498C1 (en) * | 2009-08-31 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Burner for combustion of gas and black oil |
| EP2592341A1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-15 | Fortum OYJ | Pulverized fuel burner |
| JP2013155917A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Bab-Hitachi Industrial Co | Burner device |
-
2015
- 2015-04-14 FI FI20155277A patent/FI125911B/en active IP Right Grant
-
2016
- 2016-04-13 RU RU2016114088A patent/RU2642997C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0639742A2 (en) * | 1993-08-20 | 1995-02-22 | Saacke GmbH & Co. KG | Method and device for low emission combustion of fluid and or gaseous fuels with internal recirculation of fluegas |
| US5823764A (en) * | 1996-10-08 | 1998-10-20 | Ansaldo Energia S.P.A. | Three-stage low NOx burner for burning solid, liquid and gaseous fuels |
| RU2403498C1 (en) * | 2009-08-31 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Burner for combustion of gas and black oil |
| EP2592341A1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-15 | Fortum OYJ | Pulverized fuel burner |
| JP2013155917A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Bab-Hitachi Industrial Co | Burner device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187026U1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-02-14 | Василий Вениаминович Малых | UNIVERSAL GAS BURNER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI125911B (en) | 2016-04-15 |
| FI20155277A (en) | 2016-04-15 |
| RU2016114088A (en) | 2017-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6752620B2 (en) | Large scale vortex devices for improved burner operation | |
| JP6335903B2 (en) | Flame sheet combustor dome | |
| US9869469B2 (en) | Combustion burner and boiler including the same | |
| EP2716976B1 (en) | Gas turbine combustor | |
| JP4767851B2 (en) | A device that stabilizes the combustion of a gas turbine engine. | |
| US7553153B2 (en) | Burner and combustion method for solid fuels | |
| JP2009250604A (en) | Burner tube premixer and method for mixing air with gas in gas turbine engine | |
| JP2005226847A (en) | Combustion device and method | |
| EP2966356B1 (en) | Sequential combustor arrangement with a mixer | |
| JP5657794B2 (en) | Gas turbine combustion chamber | |
| US9464809B2 (en) | Gas turbine combustor and operating method for gas turbine combustor | |
| US20110027728A1 (en) | Size scaling of a burner | |
| US7827777B2 (en) | Combustor with reduced carbon monoxide emissions | |
| US8596074B2 (en) | Gas turbine combustor | |
| RU2642997C2 (en) | Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion | |
| EP3819540B1 (en) | Burner assembly, method for operating said burner assembly and plant comprising said burner assembly | |
| CA2827393C (en) | Top-firing hot blast stove | |
| JP2005226850A (en) | Combustion device | |
| JP6732960B2 (en) | Method for burning fuel and boiler | |
| Markushin et al. | Improvement of aircraft GTE emission characteristics by using the microflame fuel combustion in a shortened combustion chamber | |
| FI127741B (en) | Bio oil burner | |
| EP3819541B1 (en) | Burner assembly, method for operating said burner assembly and plant comprising said burner assembly | |
| EP3819539B1 (en) | Burner assembly, method for operating said burner assembly and plant comprising said burner assembly | |
| JP2005257255A (en) | Combustion device | |
| JP2003343817A (en) | SWIRL TYPE LOW NOx COMBUSTOR |