CS211794B1

CS211794B1 - Low-pressure burner for industrial heating furnaces

Info

Publication number: CS211794B1
Application number: CS285180A
Authority: CS
Inventors: Jindrich Smutny; Miroslav Veverka; Jaroslav Borek
Original assignee: Jindrich Smutny; Miroslav Veverka; Jaroslav Borek
Priority date: 1980-04-23
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Vynález se týká nízkotlakého hořáku pro průmyslové ohřívací pece, u něhož se jako paliva používá směsný, plyn a řeží u něho předmísení hořlavé směsi otopného plynu a spalovacího vzduchu.Ve vynálezu se popisuje nízkotlaký hořák pro průmyslové ohřívací pece, sestávající z dvouplástové armatury, do jejíž vnitřní části je přiváděn otopný plyn vystupující centrální dýzou hořáku a do jejíž vnější obvodové komory je přiváděn spalovací vzduch, který z ní vystupuje dyěnami skloněnými pod určitým úhlem k ose plynového proudu a podstatou předloženého vynálezu je to, že vnitřní plášt dvoupláštové armatury hořáku je opatřen nejméně třemi radiálními otvory a je v,něm uložena duté vložka s kuželovou dírou, opatřená ve své zúžené části kuželovým listovým nástavcem. Podle vynálezu je dutá vložka připevněna držáky k trubce, která je opatřena vnějším závitem uloženým ve vnitřních závitech zadního čela armatury hořáku. Přiklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje hořák s pevně nastaveným regulačním poměrem a obr. 2 znázomuje hořák přizpůsobený pro plynulou změnu regulačního poměru otopného .plynu a spalovacího vzduchu. Vynálezem popisovaný hořák je určen zejména pro ohřev předvalků směsným otopným plynem v narážecích vélcovenských pecích s dolními ohřívacími zónami, kde se ohřev vsázky provádí zespodu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low pressure burner for industrial heating furnaces, consisting of a two-flare fitting, into which the furnace gas is combusted. a gas is supplied to the inner part of the burner through the central nozzle of the burner and combustion air is supplied to the outer peripheral chamber of the burner through the veneers inclined at an angle to the axis of the gas flow and the essence of the present invention is that the inner jacket of the burner armature is provided with at least with three radial openings and a hollow insert with a tapered bore, provided with a tapered blade extension in its tapered portion. According to the invention, the hollow insert is fixed to the tube by holders having an external thread disposed in the internal threads of the rear face of the torch fitting. An example of an embodiment of the invention is shown in the drawings, in which: Figure 1 shows a burner with a fixed control ratio and Figure 2 shows a burner adapted to continuously change the control ratio of the heating gas and combustion air. The burner described in the present invention is intended, in particular, for heating billets with a mixed heating gas in ramming furnaces with lower heating zones, where the heating of the charge is carried out from below.

Description

(54) Nízkotlaký hořák pro průmyslové ohřívací pece(54) Low pressure burner for industrial heating furnaces

Vynález se týká nízkotlakého hořáku pro průmyslové ohřívací pece, u něhož se jako paliva používá směsný, plyn a řeží u něho předmísení hořlavé směsi otopného plynu a spalovacího vzduchu.Ve vynálezu se popisuje nízkotlaký hořák pro průmyslové ohřívací pece, sestávající z dvouplástové armatury, do jejíž vnitřní části je přiváděn otopný plyn vystupující centrální dýzou hořáku a do jejíž vnější obvodové komory je přiváděn spalovací vzduch, který z ní vystupuje dyěnami skloněnými pod určitým úhlem k ose plynového proudu a podstatou předloženého vynálezu je to, že vnitřní plášt dvoupláštové armatury hořáku je opatřen nejméně třemi radiálními otvory a je v,něm uložena duté vložka s kuželovou dírou, opatřená ve své zúžené části kuželovým listovým nástavcem. Podle vynálezu je dutá vložka připevněna držáky k trubce, která je opatřena vnějším závitem uloženým ve vnitřních závitech zadního čela armatury hořáku. Přiklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje hořák s pevně nastaveným regulačním poměrem a obr. 2 znázomuje hořák přizpůsobený pro plynulou změnu regulačního poměru otopného .plynu a spalovacího vzduchu. Vynálezem popisovaný hořák je určen zejména pro ohřev předvalků směsným otopným plynem v narážecích vélcovenských pecích s dolními ohřívacími zónami, kde se ohřev vsázky provádí zespodu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low pressure burner for industrial heating furnaces in which a mixed gas is used as fuel and to pre-mix a combustible mixture of heating gas and combustion air. the inner part is supplied with heating gas exiting the central burner nozzle and into the outer circumferential chamber is supplied combustion air, which exits therefrom at an angle inclined to the axis of the gas stream and the essence of the present invention is that the inner shell of the double jacket burner armature is provided and a hollow insert with a tapered bore, provided with a tapered leaf extension in its tapered portion. According to the invention, the hollow insert is fastened to the pipe by means of brackets which is provided with an external thread housed in the internal threads of the rear face of the burner fitting. An example of an embodiment of the invention is shown in the drawings, wherein Fig. 1 shows a burner with a fixed control ratio and Fig. 2 shows a burner adapted to continuously change the control ratio of heating gas and combustion air. The burner described by the invention is intended in particular for heating billets with mixed heating gas in impact furnaces with lower heating zones, where the charging of the charge is carried out from below.

Vynález se týká nízkotlakého hořáku pro průmyslové ohřívací pece, u něhož se jako paliva používá směsný plyn a řeší u něho předmísení hořlavé směsi otopného plynu a spalovacího vzduchu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low-pressure burner for industrial heating furnaces in which a mixed gas is used as a fuel and provides for the premixing of a combustible mixture of heating gas and combustion air.

Hutnické průmyslové ohřívací pece, v nichž je jako palivo používán směsný plyn, jsou vybaveny různými druhy hořáků. U hutnických pecí určených k ohřevu předvalků před jejich následným tvářením za tepla se používají hořáky pracující ve smíšené, difúzní i kinetické oblasti a poskytují krátký a horký plamen.*Metallurgical industrial heating furnaces, in which mixed gas is used as fuel, are equipped with different types of burners. For metallurgical furnaces intended to heat billets before their subsequent hot forming, burners operating in the mixed, diffusion and kinetic areas are used and provide a short and hot flame. *

Velmi rozěířené jsou mnohodyěné hořáky, nazývané také K-hořáky, které jsou tvořeny dvoupláštovou armaturou a u nichž je do vnitřního prostoru hořákové armatury oddělenou cestou přiváděn otopný plyn a do vnějěího pláště spalovací vzduch.The wide range of burners, also called K-burners, are very widespread, which consist of a double-shell fitting and in which the heating gas is supplied to the inner space of the burner fitting in a separate way and combustion air to the outer casing.

V ústí hořáku otopný plyn vystupující z centrálního ústí plynového kanálku je obalován proudy spalovacího vzduchu, který vystupuje ze vzduchového kanálu. Hořák pracuje převážně v oblasti difuzniho spalování, které vydává krátký a horký plamen,a tomuto úěelu je přizpůsobeno míšení otopného plynu se spalovacím vzduchem, který je z hlavního vzduchového kanálu vyveden pod úhlem k proudnici otopného plynu pomocí několika proudů, osmi až šestnácti dyšnami.In the burner mouth, the heating gas exiting from the central orifice of the gas channel is wrapped with streams of combustion air exiting the air channel. The burner operates predominantly in the region of diffuse combustion, which emits a short and hot flame, and is adapted for this purpose by mixing the heating gas with the combustion air, which is led out of the main air channel at an angle to the heating gas stream by several streams, eight to sixteen nozzles.

Při tomto principu se musí volit průtoková množství obou plynných médií tak, aby větší hybnost některého z nich nezpůsobila proražení druhého proudu. Tuto funkční podmínku omezující stupeň předmísení plynné hořlavé směsi poněkud eliminuji různé konstrukční úpravy hořáků spočívající v tom, že plynový proud se uvádí do rotačního pohybu.In this principle, the flow rates of both gaseous media must be selected so that a greater momentum of either of them does not cause the second stream to break. This functional condition limiting the degree of premixing of the gaseous combustible mixture is somewhat eliminated by various design modifications of the burners in that the gas stream is set to rotate.

Jsou známy nízkotlaké vícedýšné hořáky, které mají vnitřní stěnu plynového kanálu opatřenou šroubovlcovými žebry, jež působí turbulenci plynového proudu. Tyto hořáky jsou v podstatě určeny pro jednoúčelové použiti a vyznačují se minimálním regulačním rozsahem a nevýhodou je u nich také značné zanášení žeber úsadami, které se vyskytují v nečistém plynu.Low pressure multi-burner burners are known which have an inner wall of the gas channel provided with helical ribs which cause turbulence of the gas stream. These burners are essentially intended for single-purpose use and are characterized by a minimal control range and also have the disadvantage of considerable fouling of the fins by deposits that occur in the impure gas.

U jiného typu vířivých hořáků je této žádané turbulence dosahováno tangenciálně uspořádanými dyšnami; tato úprava je charakteristická přo hořáky typu trubka v trubce. Mechanická stabilní nelpci rotační zařízení obvyklé u hořáků na kaplané paliva nelze aplikovat u nízkotlakých vícedyšných plynových hořáků jednak proto, že tato ústrojí vložená do proudu plynu s nízkým tlakem představují značné aerodynamické odpory, a proto ztráty na kinetické energii plynu a jednak uspořádání dvoupláštové armatury neumožňují instalovat z prostorových důvodů tato turbulentní ústrojí.In another type of swirl burner, this desired turbulence is achieved by tangentially arranged nozzles; this treatment is characteristic of tube-in-tube burners. Mechanical stable non-rotating rotary devices common to liquid fuel burners cannot be applied to low pressure multi-torch gas burners because these devices embedded in the low pressure gas stream present considerable aerodynamic drags and therefore the kinetic energy losses of the gas and the double-shell fittings do not allow installation. for spatial reasons, these turbulent devices.

Je také znám nízkotlaký hořák, u něhož je otopný plyn přiváděn do hořákové komory trubkou od zadního čela hořáku a v této trubce je přestavně uspořádán trn, který je na svém konci opatřen vířivou růžicí.A low-pressure burner is also known in which the heating gas is supplied to the burner chamber by a tube from the rear face of the burner, and in this tube a spindle is displaceably provided with a swirl rose at its end.

Výsledný účinek je však nízký, protože vzdálenost ústí trubky s turbulentní růžicí od fronty hoření je tak velká, že aerodynamičké odpory silně tlumí hybnost tečné složky plynného proudu. Poněkud lepší vlastnosti a regulační toleranci vykazuje mnohodyšnový plynový hořák, do jehož žadního čela je přestav!tělně v závitech vetknut trn, jehož volný konec je tvaru komolého dvojkuželového náboje, přičemž na povlovnějším kužel! náboje jsou navinuta žebra s proměnlivou výškou hřbetu.However, the resulting effect is low because the distance of the mouth of the turbulent rose tube from the combustion queue is so great that the aerodynamic resistances strongly dampen the momentum of the tangential component of the gaseous stream. A multi-shaft gas burner exhibits somewhat better properties and regulation tolerance, in which no mandrel, whose free end is in the shape of a truncated double-cone hub, is clamped into its threaded face, with a more conical cone! hubs are wound ribs with varying back height.

Tento krátkoplamenný hořák je používán pro vícezónový ohřev, zvláště pak pro předehřívací a vyrovnávací zóny s ohřevem vsázky seshora. Nízkotlaké krátkoplamenné hořáky jsou všeobecně charakterizovány jednak výhodnými vlastnostmi, jako například necitlivostí na nečistoty směsného plynu, ale také nevýhodami, které vynikají zejména ve srovnání s moderními vysokorychlostními hořáky a jejich pozitivními vlastnostmi, zejména jejich vlivem na snížený opal ohřívaného materiálu a hospodárnost otopu.This short-flame burner is used for multi-zone heating, especially for preheating and equalization zones with heating the charge from above. Low-pressure short-flame burners are generally characterized by both advantageous properties, such as insensitivity to mixed gas impurities, but also disadvantages which are particularly advantageous compared to modern high-speed burners and their positive properties, in particular their effect on reduced burnt of heated material and heating efficiency.

Nevýhodou je zejména ohřev nízkotlakými hořáky vedený v několika zónách a .realizovaný větěím poětem hpřéků, které jsou společně regulovány a kde ohřev probíhá při velmi rozdílném příkonu plynu do pece. Energeticko-bilančnl srovnání nízkotlakých hořáků s hořáky středotlakými vychází nepříznivě, ale na druhé straně vySSl tlaky plynu u vysokorychlostních hořáků vyžaduji instalaci plynového ventilátoru a je u nich nutné Časté CiStění a odstraňování úead.A disadvantage is in particular the heating by low-pressure burners conducted in several zones and realized by a plurality of bursts which are co-regulated and where the heating takes place at a very different gas input to the furnace. The energy-balance comparison of low-pressure burners with medium-pressure burners is unfavorable, but on the other hand, high pressure gas burners on high-speed burners require the installation of a gas fan and require frequent screening and removal.

Z těchto důvodů a pro odstranění výěe uvedených nedostatků nadále trvá snaha využít pro hořákový systém pokud možno krátkoplamenné hořáky, jejichž základní části jsou stejné pro věechny druhy použití a speciální úpravy je mohou učinit vhodnými pro aplikace v různých ohřívacích pecích a zejména pro ohřev vsázkového materiálu v ohřívacích pecích s dolními zónami, kde se vsázka ohřívá zespodu a kde vzniká největší nebezpečí místního přehřátí vsázky a zvětšení opálu.For these reasons, and in order to overcome the above-mentioned drawbacks, there is a continuing effort to use short-flame burners for the burner system, the basic parts of which are the same for all applications and special modifications can make them suitable for various heating furnaces and heating furnaces with lower zones where the charge is heated from below and where there is the greatest risk of local overheating of the charge and increased opal.

Výěe uvedené nedostatky odstraňuje nízkotlaký hořák pro průmyslové ohřívací pece, sestávající z dvoupláěiové armatury, do jejíž vnitřní části je přiváděn otopný plyn vystupující centrální dýzou hořáku a do jejíž vnější obvodové komory je přiváděn spalovací vzduch, který z ní vystupuje dyěnami skloněnými pod určitým úhlem k ose plynového proudu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřní pléšt dvouplášíové armatury hořáku je opatřen nejméně třemi radiálními otvory a je v něm uložena dutá vložka s kuželovou dírou, opatřená ve své zúžené části kuželovým úslovým nástavcem. Podle vynálezu je dutá vložka připevněna držáky k trubce, která je opatřena vnějším závitem uloženým ve vnitřních závitech zadního čela armatury hořáku.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a low-pressure burner for industrial heating furnaces, consisting of a double-deck fitting, into whose inner part is supplied heating gas exiting the central burner nozzle and into its outer peripheral chamber is supplied combustion air coming out of it by tilt angled at a certain angle to the axis The gas jet according to the invention is characterized in that the inner shell of the double-shell burner fitting is provided with at least three radial openings and a hollow insert with a tapered bore is provided, provided in its tapered part with a conical nipple. According to the invention, the hollow insert is fastened to the pipe by means of brackets which is provided with an external thread housed in the internal threads of the rear face of the burner fitting.

Hořák má podle vynálezu přístup spalovacího vzduchu rozdělen na část primární a sekundární. Primární vzduch je přiváděn radiálními otvory přímo do plynové dýzy hořáku, přičemž je pro jeho přídavné přisáváni využíváno injekčního účinku proudícího plynu a sekundární vzduch je přiváděn k vnějšímu obalu plynového proudu obvyklými dyšnami v čele hořáku.The burner according to the invention has combustion air access divided into primary and secondary parts. The primary air is supplied through radial openings directly to the gas nozzle of the burner, utilizing the injecting effect of the flowing gas for its additional suction and the secondary air is supplied to the outer casing of the gas stream by conventional nozzles at the front of the burner.

Fředmísením plynu se vzduchem se dosáhne klidnějšího hoření plamene v celém požadovaném rozsahu příkonu paliva, hořlavá směs má větší výtokovou rychlost, plamen je užší a delší. Hořák pracuje s menším přebytkem spalovacího vzduchu, při výtoku spalin ze žárového kanálu dochází k jejich intenzívní cirkulaci.By premixing the gas with air, the flame is burned more smoothly throughout the desired fuel input range, the flammable mixture has a higher discharge rate, the flame is narrower and longer. The burner works with a smaller excess of combustion air, when the flue gas flows out of the heat channel, their intensive circulation occurs.

Opal materiálu se sníží a hořák se nezanáší nečistotami z plynu. Tento hořák se velmi osvědčuje pro ohřev předvalků v peci s dolními ohřívacími zónami, kde se ohřev provádí zespodu.The burn of material is reduced and the burner is not clogged by impurities from the gas. This burner is very useful for heating billets in an oven with lower heating zones where heating is carried out from below.

Podstata vynálezu je blíže objasněna schematicky na připojených výkresech, které znázór ňují příklad provedení vynálezu a kde obr. 1 představuje podélný osový řez hořákem s pevně fixovanou dutou vložkou a jednorázově nastaveným regulačním poměrem a obr. 2 znázorňuje hořák z obr. 1 s dutou vločkou uzpůsobenou k plynulé změně regulačního poměru.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal axial section of a burner with a fixed hollow insert and a one-time control ratio; and FIG. 2 shows a burner of FIG. to smoothly change the control ratio.

Hořák, sestávající z dvouplášlové armatury, je v zadním čelu j. uzavřen přírubou 2 a pozorovacím vlčkem J. Otopný plyn 1 je přiváděn plynovým kanálem í do plynové dýzy 6, zatímco spalovací vzduch 2 je do hořákové armatury přiváděn vzduchovým kanálem 8, z něhož proniká primární spalovací vzduch do plynové dýzy 6 osmi radiálními otvory 2 vytvořenými ve vnitřním plášti 10 dvouplášlové armatury hořáku a zbývající sekundární část spalovacího vzduchu vystupuje dvanácti dyšnami 11 v ústi hořáku.The burner, consisting of a double-shell fitting, is closed in the rear face by a flange 2 and an observation wolf J. The heating gas 1 is fed through the gas duct 6 to the gas nozzle 6, while the combustion air 2 is fed to the burner fitting through the air duct 8 the primary combustion air into the gas nozzle 6 through eight radial openings 2 formed in the inner shell 10 of the double-shell burner armature and the remaining secondary portion of the combustion air exits through the twelve nozzles 11 in the burner mouth.

Do plynové dýzy 6 je zasunuta dutá vložka ig s kuželovou dírou 13. Dutá vložka 12 je ve své zúžené části opatřena kuželovým úsíovým nástavcem 14 a je ve vnitřním plášti 10 dvouplášlové armatury hořáku usazena tak, že kuželový úsíový nástavec 14 zcela odkrývá radiální otvory 2 (obr. 1).A hollow insert ig with a tapered bore 13 is inserted into the gas nozzle 6. The hollow insert 12 is provided with a tapered mouthpiece 14 in its tapered portion and is seated in the inner casing 10 of the double-burner armature so that the tapered mouthpiece 14 completely exposes radial holes 2 ( Fig. 1).

Výhodné pro regulaci délky plamene je alternativní uspořádání hořáku podle obr. 2, kde duté vložka J2 je pomocí čtyř držáků 19 uchycena k trubce 15, která je vnějším závitem přesuvně uložena ve vnitřních závitech zadního čela 1 hořákového télesa a zajištěna maticí 17. Radiální otvory 9 ve vnitřním plášti 10 dvoupláštové armatury hořáku mohou mít v tomto případě protáhlý tvar a světlost průřezové plochy těchto radiálních otvorů 9 se pak řídí přestavením duté vložky 12 v plynovém kanálu 6, čímž se mění poměr primárního a sekundárního vzduchu a tím i stupeň předmíseni hořlavé směsi.Advantageous for flame length control is an alternative burner arrangement according to FIG. 2, wherein the hollow insert 12 is secured by means of four holders 19 to a pipe 15 which is threadedly received in the internal threads of the rear face 1 of the burner body and secured by a nut 17. in the inner casing 10 of the double-shell burner fitting may in this case be elongated in shape and the cross-sectional area of these radial openings 9 is then controlled by adjusting the hollow insert 12 in the gas duct 6, thereby changing the primary and secondary air ratio.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1, a low-pressure burner for industrial furnace heating, consisting of a double-shell fitting, the interior of which is supplied with heating gas exiting the central burner nozzle, and into the outer peripheral chamber of combustion air which exits therethrough inclined at a certain angle characterized in that the inner casing (TO) of the double-shell burner armature is provided with at least three radial openings (9) and comprises a hollow insert (12) with a conical bore (13), provided with a conical nipple ( 14).

Low-pressure burner according to claim 1, characterized in that the hollow insert (12) is fastened by brackets (15) to a pipe (16) provided with an external thread housed in the internal threads of the rear face (1) of the burner fitting.