CS213642B1

CS213642B1 - Radiating burner with flat flame for liquid and gaseous fuel

Info

Publication number: CS213642B1
Application number: CS340378A
Authority: CS
Inventors: Ivan Behensky; Antonin Freudl; Ludvik Lemfeld; Stanislav Kriegsmann
Original assignee: Ivan Behensky; Antonin Freudl; Ludvik Lemfeld; Stanislav Kriegsmann
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1978-05-25
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká sálavého hořáku s plochým plamenem pro současné nebo alternativní spalování kapalných a plynnýoh paliv, sestávající z předsměšovací komory, hlavní směšovací komory, spalovací komory, rozprašovače kapalného paliva a elektromagneticky ovládané čistící jehly výtokové trysky kapalného paliva.The present invention relates to a flat flame radiant burner for the simultaneous or alternative combustion of liquid and gaseous fuels, comprising a premix chamber, a main mixing chamber, a combustion chamber, a liquid fuel atomizer and an electromagnetically actuated cleaning nozzle of the liquid fuel outlet nozzle.

Dosavadní sálavé hořáky s plochým plamenem jsou konstruovány pro použití jednoho druhu paliva a neumožňuji ani alternativní, ani současné použití více druhů paliv, například kapalného a plynného. Známé sálavé hořáky s plochým plamenem pro kapalné palivo jsou konstruovány jako zplyňovací, u nichž k vytvoření plochého plamene slouží keramický rozviřovač, umístěný v ústí hořáku.The prior art flat-flame radiant burners are designed to use a single fuel type and do not allow for alternative or simultaneous use of multiple fuel types, for example liquid and gaseous. The known flat-flame radiant burners for liquid fuel are designed as gasification apparatuses in which a ceramic burner located at the mouth of the burner is used to create a flat flame.

Nevýhodou jednoúčelových hořáků je vyloučení možnosti přechodu z jednoho na druhý druh paliva podle Jeho výhodnější dostupnosti. Rovněž omezení spotřeby nedostatkového paliva současným spalováním obou typů paliv není u jednoúčelových hořáků možné. Sálavé hořáky s plochým plamenem pro kapalné palivo s keramickým rozviřovačem mají zejména tu nevýhodu, že keramické díly hořáku, například rozviřovač, mají s ohledem na značné tepelné namáhání sníženou odolnost proti otřesům, takže takto konstruované hořáky nejsou vhodné k otopu tepelných zařízení instalovaných v těžkých provozních podmínkách.The disadvantage of single-purpose burners is that it is impossible to switch from one fuel type to another according to its more convenient availability. Also, the reduction of scarce fuel consumption by the simultaneous combustion of both types of fuel is not possible with single-purpose burners. Flat flame radiant burners for liquid fuel with a ceramic spreader have the particular disadvantage that ceramic burner parts, such as a spreader, have reduced shock resistance due to considerable thermal stress, so that the burners so designed are not suitable for heating heating installations installed in heavy duty conditions.

Jiná nevýhoda dosud známých hořáků na kapalná paliva spočívá v tom, že při ucpání výtokové trysky kapalného paliva je nutné odstavení hořáku a pročištění trysky, spojenéAnother disadvantage of the prior art liquid fuel burners is that when the liquid fuel outlet nozzle is clogged, the burner must be shut down and the nozzle cleaned

213 642213 642

213 842 někdy β částečnou demontáží hořáku. Tento zásah je obtížný zejména u hořáků, namontovaných na nepřístupných místech tepelných zařízení.213 842 sometimes β by partial disassembly of the burner. This intervention is particularly difficult for burners mounted in inaccessible places of heating devices.

Uvedené nevýhody odstraňuje hořák podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v přívodu rozprašovacího vzduchu je umístěn rozviřovací kotouč bezprostředně před ústím výtokové trysky na přívodní trubce kapalného paliva. Tato přívodní trubka je souose upevněna v tělese předsměšovaoí komory tak, že úatí výtokové trysky zasahuje do zúženého prostoru předsměšovací komory, vytvořeného kuželovitou částí těla předaměěovaoí komory, která je na své válcové čáeti opatřena tangenciálním přívodem primárního spalovacího vzduchu a svým ústím na konci zúžené části zasahuje do kuželovitého prostoru hlavní směěovací komory. Tento kuželovitý prostor hlavní směěovací komory je vytvořen vložkou tvaru komolého kužele, pevně spojenou a válcovou stěnou tělesa hořáku, na níž je mezi místem připojení vložky tvaru komolého kužele a přírubovým hrdlem uzavírejíoím zadní část hlavní směšovací komory tangenciálně umístěn hlavní přívod spalovacího vzduchu. Hlavní směěovací komora vyúsťuje svou zúženou částí do válcové části výtokového otvoru hořáku, do níž současně vyúsťuje z prstencového přostoru, vytvořeného v přední části tělesa hořéku, alespoň tři otvory, pravidelně rozmístěné podél obvodu ústí hlavní směšovací komory kapalného paliva. Tento prstencový prostor je vytvořen válcovou stěnou tělesa hořáku, vnější plochou vložky tavru komolého kužele a přední uzavírací přírubou tělěaa hořáku.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the burner according to the invention, which consists in the fact that in the atomizing air supply there is a whirling disk immediately before the mouth of the discharge nozzle on the liquid fuel supply pipe. The intake tube is coaxially mounted in the premix chamber body such that the outlet of the discharge nozzle extends into the confined space of the premix chamber formed by the conical chamber body having a tangential supply of primary combustion air at its cylindrical portion and into the conical space of the main mixing chamber. This conical space of the main mixing chamber is formed by a truncated cone-shaped liner, a rigidly connected and cylindrical wall of the burner body, on which a main combustion air supply is tangentially closed between the truncated cone-shaped liner and the flange connection. The main mixing chamber terminates with its tapered portion into the cylindrical portion of the burner outlet opening, which at the same time extends from the annular space formed in front of the burner body at least three orifices regularly spaced along the periphery of the liquid fuel mixing chamber mouth. This annular space is formed by the cylindrical wall of the torch body, the outer surface of the truncated cone flux liner and the front closing flange of the torch body and the torch.

Výhodou tohoto řešení je možnost současného nebo alternativního spalování kapalného a plynného paliva, popřípadě i dvou druhů plynných paliv, přičemž přechod ze spalování jednoho druhu paliva na spalování druhého je plynulý, vyžadující pouze manipulaci s uzavíracímu prvky v přívodním potrubí.The advantage of this solution is the possibility of simultaneous or alternative combustion of liquid and gaseous fuel, or even two types of gaseous fuels, the transition from combustion of one type of fuel to combustion of the other is continuous, requiring only manipulation of closing elements in the supply line.

Další výhodou je umístění rozviřovače a trysky kapalného paliva v předaměěovaoí komoře , kde jsou tyto součásti při provozu chlazeny přiváděným spalovacím vzduohem a palivem. Rovněž účinky sálavého tepla při odstavení hořáku jsou při popsaném uspořádání omezeny. Rozviřovač může proto být zhotoven z kovového materiálu, který je za provozních podmínek odolný proti otřesům.A further advantage is the location of the liquid fuel spreader and nozzle in the pre-metering chamber, where these components are cooled during operation by the incoming combustion air and fuel. Also, the effects of radiant heat upon burner shutdown are limited in the described arrangement. Therefore, the retractor can be made of a metal material that is shock-resistant under operating conditions.

Rychlé pročištění výtokové trysky kapalného paliva bez demontáže hořáku umožňuje řešení podle vynálezu, podle něhož je v přívodní trubce kapalného paliva posuvně uložena čistí oí jehla, ovládaná elektromagnetem.The rapid cleaning of the liquid fuel outlet nozzle without removing the burner allows a solution according to the invention according to which a solenoid-controlled cleaning needle is slidably mounted in the liquid fuel supply pipe.

Konstrukce hořáku podle vynálezu umožňuje dále jednoduché uzavření přírubového hrdla na vstupní straně hlavní směšovací komory zaslepoVací přírubou za účelem trvalého nebo dlouhodobého použití výhradně plynného paliva. Za účelem současného nebo alternativního spalování dvou druhů plynnýoh paliv je v místě přírubového hrdla na vstupní straně hlavni směšovací komory upevněna příruba, opatřená v ose přívodní trubkou druhého plynného paliva.The design of the burner according to the invention further allows a simple closing of the flange connection at the inlet side of the main mixing chamber with a blanking flange for the permanent or long-term use of exclusively gaseous fuel. For simultaneous or alternative combustion of two kinds of gaseous fuels, a flange is provided at the flange port at the inlet side of the main mixing chamber, provided with an inlet pipe of the second gaseous fuel.

Uzavření hrdla hlavní směšovací komory zaslepovací přírubou po vyjmutí příruby nesoucí součásti pro přívod a předmísení kapalného paliva lze β výhodou použít v případě, kdy má být v hořáku dlouhodobě spalováno pouze plynné palivo nebo k případnému provedení oprav částí hořáku pro kapalné palivo bez nutnosti dlouhodobého odstavení oelého hořáku. Další výhodou . o uvedeného řešení je možnost unifikace součástí hořáků s plochým plamenem pro výlučně jeden nebo druhý typ paliva.Closing the main mixing chamber neck with a blanking flange after removing the flange carrying components for the intake and premixing of the liquid fuel can be advantageously used if the burner is to burn only gaseous fuel in the long term or to repair parts of the liquid fuel burner. burner. Another advantage. the said solution is the possibility of unifying flat flame burners components for exclusively one or the other type of fuel.

213 >42213> 42

Příklad hořáku podle vynálezu je znázorněn na výkrese, kde obr. 1 představuje podélný řez hořákem, obr. 2 je pohled shora, obr. 3 je detail rozviřovače kapalného paliva v podélném řezu a obr. 4 představuje podélný řez hořákem upraveným pro současná nebo alternativní spalování dvou druhů plynných paliv.An example of a burner according to the invention is shown in the drawing, wherein Fig. 1 is a longitudinal section of the burner, Fig. 2 is a top view, Fig. 3 is a longitudinal section of a liquid fuel spreader, and Fig. 4 is a longitudinal section of a burner adapted for simultaneous or alternative combustion two types of gaseous fuels.

Hořák podle vynálezu sestává z těleaa, opatřeného v zadní Sáati přírubovým hrdlem 15 a hlavním přívodem 8 spalovacího vzduchu. V přední Sáati tělesa hořáku je umístěna vložka 2 ve tvaru komolého kužele, jejíž vnitřní povrch ohraničuje proator hlavní aměěovací komory kapalného paliva a vnějěí povrch spolu a válcovou stěnou 12 tělesa hořáku a přední přírubou hořáku vymezuje prstencový proator přední části tělesa hořáku, do kterého je zaústěn přívod plynného paliva. Kolem ústi hlavní aměěovací komory kapalného paliva je v před ní přírubě hořáku pravidelně rozmístěna rada otvorů 14. spojujících prstencový proator a válcovou ěástí £ výtokového otvoru. V zadní části hořáku je k přírubovému hrdlu 15 připevněna příruba směšovacího ústrojí kapalného paliva, nesoucí těleso £ předaměěovaoí komory, opatřené tangenciálním přívodem £ primárního spalovacího vzduchu. V osa předeměěovaoí komory £ je umístěna přívodní trubka £ kapalného paliva, nesoucí pevný rozviřovací kotouč 2, který vnějěím obvodem přiléhá k přívodu £ rozprašovacího vzduchu, v přední Sáati opatřenému výtokovou tryskou £. Středem přívodní trubky £ proohází čistící jehla 10. spojená a jádrem elektromagnetů 11. Příklad provedení pro současné nebo alternativní spalování dvou druhů plynných paliv je zobrazen na obrázku 4, kde přírubové hrdlo 15 je uzavřeno přírubou, v jejíž ose je upevněna přívodní trubka 16 napojená na přívod druhého plynného paliva.The burner according to the invention consists of a body having a flange neck 15 and a main combustion air inlet 8 in the rear. In the front burner housing there is a frustoconical insert 2 whose inner surface delimits the proator of the main liquid metering chamber and the outer surface together with the cylindrical body 12 of the burner body and the front burner flange defines an annular proator of the burner body. gaseous fuel supply. Around the mouth of the main metering chamber of the liquid fuel, a series of apertures 14 connecting the annular proator and the cylindrical portion 6 of the spout are regularly disposed in front of the burner flange. At the rear of the burner, a flange of the liquid fuel mixing device is mounted to the flange neck 15 carrying a pre-metering chamber body 6 provided with a tangential supply of primary combustion air. In the axis of the pre-metering chamber 4 there is a liquid fuel inlet pipe 4 carrying a fixed booster disk 2, which extends in the outer circumference to the atomizing air inlet 6, in a front plate equipped with an outlet nozzle 4. An exemplary embodiment for simultaneous or alternative combustion of two types of gaseous fuels is shown in Figure 4, where the flange orifice 15 is closed by a flange, in the axis of which the supply pipe 16 is connected to supply of second gaseous fuel.

Při provozu hořáku na kapalné palivo je toto palivo přiváděno přívodní trubkou £ zakončenou tryskou. Po opuštění trysky je rozprašováno rozvířeným proudem vzduchu, který protéká přívodem 1 rozprašovacího vzduchu přes rozviřovací kotouč 2 tryskou £. Proud spalovacího vzduchu přiváděného hlavním přívodem £ ae ve váloové Sásti hlavní směšovací komory dělí tak, že jeho menší Sáat vstupuje otvorem tangenciálního přívodu £ primárního spalovacího vzduchu do předsmššovací komory, v jejíž zúžené části se mísí s rozprášeným kapalným palivem, a větší část postupuje spirálovitá do kuželovitého prostoru hlavní směšovací komory. 7 něm ae mísí s částečně smíšeným palivem vystupujícím z předsmššovací komory. Dokonalá emša vytéká do válcová části £ výtokového otvoru hořáku a vyhořívá ve spalovacím kanálu. 7 případě ucpání tryaky kapalného paliva uvede obsluha tlačítkem do činnosti elektromagnet 11. který vtažením jádra unášejícího čistící jehlu 10 trysku pročistí. Aby se zame* žilo zaklínění jehly v trýsoe, není její koneo špičatý, ala tupý.In operation of the liquid fuel burner, the fuel is supplied through a lance terminated by a nozzle. After leaving the nozzle, it is atomized by a swirling air stream which flows through the atomizing air supply 1 through the swirl disk 2 through the nozzle 6. The stream of combustion air supplied by the main inlet 6 and e in the downstream part of the main mixing chamber divides such that its smaller Saat enters through the tangential inlet of primary combustion air 6 into the premix chamber in which the constricted portion mixes with the atomized liquid fuel and the conical space of the main mixing chamber. 7 is mixed with partially mixed fuel exiting the premix chamber. The perfect discharge flows into the cylindrical portion 6 of the burner outlet opening and burns in the combustion channel. In the event of a blockage of the liquid fuel nozzle, the operator actuates a solenoid 11 which actuates the nozzle by pulling the core carrying the cleaning needle. In order to prevent the needle from being wedged in the groin, its cone is not pointed, but a blunt.

Při provozu hořáku na plynná palivo je toto palivo přiváděno do prstencového prostoru v přední čáati hořáku přívodem 13. Odtud vytéká otvory 14 do váloové části £ výtokového otvoru hořáku, kde se mísí ae spalovacím vzduchem, který proudí hořákem stejným způsobem jako při provozu ná kapalné palivo.In the operation of the gaseous fuel burner, this fuel is supplied to the annular space in the front part of the burner via the inlet 13. From there, the apertures 14 flow into the overhead portion 6 of the burner outlet and mix with combustion air flowing through the burner in the same way as liquid fuel. .

Bylo ověřeno, že vícestupňové směšování kapalného paliva se spalovacím vzduchem vytváří předpoklad pro stabilní hoření v oelém regulačním rozsahu a možnost zapalování hořáku za studeného stavu. Tangenciální přívody spalovacího vzduchu vytvářejí na povrchu vnitřních kovových částí hořáku obalové vratvy, které zabraňují přímému styku rozprášeného kapalného paliva a kovovými povrchy a tak brání jeho kondenzaci.Kinetická energie sekundárního vzdu*It has been verified that the multi-stage mixing of liquid fuel with combustion air creates a prerequisite for stable combustion within a wide control range and for the possibility of igniting the burner in a cold state. Tangential combustion air intakes create envelope gates on the surface of the inner metal parts of the burner to prevent direct contact of the atomized liquid fuel and metal surfaces, thus preventing condensation. Kinetic energy of secondary air *

213 84?213 84?

chu a kvalitě promíeená směs zajišťují vytvoření rovnoměrné vretvy směsi i na povrchu spalovacího kanálu a tím i její stejnoměrná vyhořívání a sálání. Pro provoz hořáku na kapalná palivo je potřebný tlak rozprašovacího vzduohu maximálně 100 kPa a tlak spalovaoího vzduchu 4 kPa. Po dosažení preoovní teploty je možno přívod rozpraěovaoího vzduohu uzavřít. Kapalné palivo nevyžaduje tlakový oběžný systémt přivádí se z provozní nádrže samospádem.The mixture and the quality of the mixed mixture ensure a uniform mixture of the mixture on the surface of the combustion channel and thus its uniform burning and radiation. At least 100 kPa and a pressure of 4 kPa are required for the operation of the liquid fuel burner. Once the pre-temperature has been reached, the spray air supply can be shut off. The liquid fuel does not require a pressure circulating system.

Dále bylo ověřeno, že v hořáku je možno spalovat různé druhy plynnýoh a kapalnýoh paliv. Je nutno pouze upravit odpovídajícím způsobem průřez otvorů 14 pro přívod plynného paliva. Při použití různýoh druhů kapalnýoh paliv je nutno vhodným způsobem upravit jejich viskositu. Je možno kombinovat i spalování dvou druhů plynnýoh paliv, například svítiplynu, resp. zemného plynu a propan-butanu. Při tomto uspořádání odpadá přívod rozprašovacího vzduohu, rozviřovaoího ústrojí a čistící jehla 8 elektromagnetem.Furthermore, it has been verified that various types of gaseous and liquid fuels can be burned in the burner. It is only necessary to adjust the cross-section of the gaseous fuel supply openings 14 accordingly. If different types of liquid fuels are used, their viscosity needs to be adjusted appropriately. Combustion of two types of gaseous fuels, for example coal gas, resp. gas and propane-butane. With this arrangement, the supply of the atomizing air, the swirl device and the cleaning needle 8 is eliminated by an electromagnet.

Uspořádáni přívodů plynného paliva vně přívodu spalovaoího vzduohu, který má e ohledem na tangenoiální provedení přívodu výrazný rotační oharakter, prokázalo výhodné míšení plnného paliva ae vzduchem a jeho dokonalé a stabilní vyhořívání.The arrangement of the gaseous fuel inlets outside the combustion air inlet, which, with respect to the tangenoid design of the inlet, has a distinctive rotational character, has shown the advantageous mixing of the fuel with air and its perfect and stable combustion.

S ohledem na plochý tvar plamene a tepelnou i mechanickou odolnost všeoh součástí, je možno hořáku podle vynálezu s výhodou použít pro tepelná zařízení, například peoe pro ohřev materiálu před tvářením zejména v těžkých provozech (např. v kovárnách apod.).With regard to the flat flame shape and the thermal and mechanical resistance of all components, the burner according to the invention can be advantageously used for heating devices, for example, for heating the material before forming, especially in heavy-duty operations (eg forge shops, etc.).

Claims

1. A flat-breed radiant burner for liquid and gaseous fuel, comprising a premixing chamber, a main mixing chamber, a combustion chamber, a liquid fuel atomizer and an electromagnetically actuated purge nozzle of a liquid fuel nozzle, characterized in that the atomizing air inlet (1). a whirling disk (2) is placed immediately in front of the outlet of the nozzle (3) on the liquid fuel supply pipe (4) coaxially mounted in the premixing chamber body (5) and the outlet of the outlet nozzle (3) extends into the confined space of the premixing chamber formed by the conical body (5) a premixing chamber which has a cylindrical portion of the primary combustion air at its cylindrical portion (6) and extends through its mouth at the constricted portion into the conical space of the main mixing chamber formed by a frustoconical insert (7) firmly connected to the cylinder the main burner chamber inlet (6) closes tangentially from the burner body wall (12) between the frustoconical insertion point (17) and the flange (15) at the rear of the main mixing chamber, the main mixing chamber exiting its main chamber a tapered portion into a cylindrical portion (9) of the burner outlet opening into which they simultaneously exit from an annular space connected to the gaseous fuel supply (13) and formed in front of the burner body by a cylindrical body wall (12); of the truncated cone and the front closing flange of the body and the burner, but at least three openings (14), regularly spaced along the periphery of the mouth of the main mixing chamber of the liquid fuel.

Radiant burner according to claim 1, characterized in that a cleaning needle (10) actuated by an electromagnet (11) located outside the burner body is displaceably disposed in the liquid fuel supply tube (4).

213 642

A radiant burner according to claim 1, characterized in that a blanking flange is fastened to the flange connection (15) for the liquid fuel mixing device in order to use exclusively gaseous fuel.

A radiant burner according to claim 1, characterized in that, for simultaneous or alternative combustion of two types of gaseous fuels, the flange neck (15) is closed by a flange in the axis of which the second gas fuel supply pipe (16) is fixed.