CS256773B1

CS256773B1 - Burner for low-heating gases combustion

Info

Publication number: CS256773B1
Application number: CS865774A
Authority: CS
Inventors: Jiri Zrunek; Cenek Senfluk; Josef Smalek; Vladimir Adamek; Engelbert Siroky
Original assignee: Jiri Zrunek; Cenek Senfluk; Josef Smalek; Vladimir Adamek; Engelbert Siroky
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS577486A1

Abstract

Zatížení řeží konstrukci hořáku pro spalování nízkovýhřevnýoh plynů, zejména vyaokopeoního plynu, který pracuje a vnitřní rekuperací a je vybaven pomooným ústrojím pro inioiaoi apalovaoího procesu, ϋ tohoto hořáku ocelový vnější plášt a vnitřní plášt vytvářejí v zadní části hořáku vnější dno a vnitřní dno, kde pláště jaou v přední části hořáku připdjeny na prstencovou komoru rozvodu spalovacího vzduchu a kde čelo hořáku je tvořeno plynovým prstencem, v němž je uložen hořákový kámen, přičemž u vnitřního pláště jsou ve spalovací komoře hořáku rozmístěny do kruhu plynové trubice zaústěné do plynového prstence a Jejich konce zahnuté pod úhlem = 30 až 55° jsou opatřeny výtokovými tryskami, přičemž dno vnitřního pláště je ve své středové části opatřeno kruhovým otvorem 0 válcovým nástavcem, zatímco dno vnějšího pláště Je ve avé středové části opatřeno válcovým držákem, na němž je uložen válcový kroužek.The load cuts the burner design for burning low calorific gases, in particular a gas that works and internal gas recuperation and is equipped with a reversible device for the inioing process, ϋ the outer shell of this burner and the inner shell forms at the rear of the burner the outer bottom and the inner bottom where the shell are attached to the front of the burner an annular combustion chamber and wherein the burner face is formed by gas a ring in which the burner is mounted stone, leaving the inner shell are located in the burner combustion chamber into the ring of the gas tube entering into the gas ring and their curved ends at an angle = 30 to 55 ° are provided outlet nozzles, wherein the interior bottom the casing is provided in its central part a circular hole 0 with a cylindrical extension while the bottom of the outer shell is in its own centered with a cylindrical holder, on which a cylindrical ring is mounted.

Description

Vynález řeší konstrukci hořáku pro spalování nízkovýhřevných plynů, zejména vysokopecního plynu, který pracuje s vnitřní rekuperací a je vybaven pomocným ústrojím pro iniciaéi spalovacího procesu.The invention solves the construction of a burner for the combustion of low calorific gases, in particular blast furnace gas, which operates with internal recuperation and is equipped with an auxiliary device for initiating the combustion process.

Modernizace a intenzifikace provozu ohřívacích průmyslových pecí, šachtových pecí i zkujňovacích agregátů trvale snižuje v poslední době význam vysokopecního plynu a to zejména proto, že' automatizace provozu ohřívacích peoí vyžaduje používání čistých plynných paliv, například zemního plynu, směsného plynu nebo svítiplynu, které na rozdíl od plynu vysokopecního prakticky neobsahují žádné prachové částice, které se shromaž&ují a usazují v citlivých regulačních přístrojích a zařízeních. Současné snižování podílu koksu v palivové vsázce vysokých pecí dále způsobuje, že výhřevnost vysokopecního plynu stále klesá a jeho spalování v běžných hořácích se vyznačuje nestabilním provozem. Hranicí výhřevnosti^při níž v této Souvislosti dochází k technickým obtížím.je 4000 kJ.m“^ 9 entalpií směsi plynu a vzduchu okolo hodnoty 2470 kJ.m . Vysoko-» pecní plyn má věak v současnosti výhřevnost jen okolo 3700 kJ.m“3 a to způsobuje, že se jeho výhřevnost musí zvyšovat předáváním výhřevnějšího plynu, například koksárenského plynu* zemního plynu, svítiplynu nebo propanu a butanu. Tak vzniká tzv.The modernization and intensification of the operation of heating industrial furnaces, shaft furnaces and refining aggregates has been steadily reducing the importance of blast furnace gas recently, especially since automation of heating furnaces requires the use of clean gaseous fuels such as natural gas, mixed gas or coal gas. from the blast furnace gas virtually contain no dust particles that collect and settle in sensitive control devices and equipment. At the same time, the reduction in the proportion of coke in the blast furnace fuel charge further causes the calorific value of the blast furnace gas to continue to decline and its combustion in conventional burners is characterized by unstable operation. The limit of the calorific value at which technical difficulties occur in this context is 4000 kJ.m < 9 > 9 enthalpy of the gas-air mixture around 2470 kJ.m. However, the blast furnace gas currently has a calorific value of only about 3700 kJ / m 3, and this causes its calorific value to be increased by transferring a calorific gas, such as coke oven gas * of natural gas, coal gas or propane and butane. Thus, the so-called.

„o směsný plyn, který mívá spodní hranici výhřevnosti 5800 kJ.m , nejčastěji však okolo 7500 kJ.m a který je vhodným palivem pro ohřívací pece, pokud je jeho hlavní plynná složka - vysokopecní plyn dostatečně čistý. Nedostatkem při směšování vysokopecního plynu s ušlechtilejšími plynnýhii palivy .je skutečnost, že zvyšování výhřevnosti takového směsného otopného plynu se děje na úkor steohiometrického zastoupení vysokopecního plynu v plynné..směsi. Tak například přidáním 10 % obj. zemního ply- ¹, nu k plynu vys okope cní mu. klesne spotřeba vysokopecního plynu •S asi o 70 % obj. Vznikají sekundární problémy s jeho využitím a velká objemová množství nespalitelného vysokopecního plynu se musí neekonomicky odpouštět do ovzduší. Vznikají energetické ztráty a navíc se dostavuje následkem obohacování ušlechtilými otopnými plyny zvyšování ceny směsných plynů a náklady na otop pecí rostou. Je známo, že vysokopecního plynu se používá k otopu ohnisí energetických kotlů a jeho spalování v krátkoplamenných, vířivých hořácích, ale hoření vysokopecního plynu je zde možné jen proto, že vysoká teplota ohniště dodává hořlavé směsi potřebnou entalpii ke spalování. Proto jsou tyto hořáky trvale stabilizovány v chodu pomocnými hořáky na směsný, koksárenský nebo zemní plyn, čímž na jedné straně sice vysoko-, pecní plyn získává na užitné hodnotě, ale na druhé straně, vzniká potřeba použití ušlechtilých plynných paliv.This is a mixed gas having a lower calorific value of 5800 kJ.m, but most often around 7500 kJ.m and which is a suitable fuel for heating furnaces if its main gas component - blast furnace gas - is sufficiently pure. A drawback in mixing the blast furnace gas with the noble gas fuels is the fact that increasing the calorific value of such mixed heating gas is at the expense of the steohiometric representation of the blast furnace gas in the gas mixture. For example, adding 10 vol.% Natural ply- ¹ nu gas to TX trench CNI him. blast furnace gas consumption decreases • With about 70% vol., secondary problems with its use arise and large volumes of non-combustible blast furnace gas have to be uneconomically vented into the atmosphere. Energy losses are incurred and, moreover, due to the enrichment of noble fuel gases, the price of mixed gases increases and the cost of heating the furnaces increases. It is known that blast furnace gas is used to heat the boilers of energy boilers and to burn it in short-flame, vortex burners, but blast furnace gas combustion is only possible here because the high furnace temperature gives the combustible mixture the necessary enthalpy to burn. Therefore, these burners are permanently stabilized by the auxiliary burners for mixed, coke oven or natural gas, which on the one hand gives the blast furnace gas utility value but, on the other hand, the need for the use of noble gaseous fuels.

Uvedené nedostatky odstraňuje hořák pro spalování nízkovýhřevných plynů, u něhož podle vynálezu vytvářejí ocelový vnější plaší a vnitřní plaší v zadní části hořáku dna, kde oba pláště jsou v přední části hořáku připojeny na prstencovou komoru přívodu a rozvodu spalovacího vzduchu a kde čelo hořáku je tvořeno plynovým prstencem₍v němž je uložen hořákový kámen, přičemž u vnitřního pláště jsou v komoře hořáku rozmístěny do kruhu plynové trubice zaústěné do plynového prstence a jejichž konce zahnuté pod úhlem c/3 = 30 až 55° jsou opatřeny výtokovými tryskami, přičemž dno vnitřního pláště je ve své středové části opatřeno kruhovým otvorem s válcovým nástavcem a dno vnějšího pláště je opatřeno ve své středové části válcovým držákemjna němž je upevněn válcový kroužek s nálevkovitým hrdlem. Podle vynálezu může být válcový držák nesoucí válcový kroužek s nálevkovitým hrdlem tvořen střední, válcovou částí pomocného startovacího hořáku.The above-mentioned drawbacks are remedied by a low-calorific burner, which according to the invention provides a steel outer sheath and inner sheath at the rear of the burner bottom, wherein both shells are connected at the front of the burner to an annular combustion air supply and distribution chamber. a ring ₍ in which a burner stone is placed, with the inner jacket in the burner chamber disposed in a circle of a gas tube opening into the gas ring and whose ends bent at an angle c / 3 = 30-55 ° are provided with discharge nozzles, a cylindrical bore with a cylindrical extension in its central part, and the bottom of the outer shell is provided with a cylindrical holder in its central part to which a cylindrical ring with a funnel neck is fixed. the left-handed throat consists of the central, cylindrical part of the auxiliary starter burner.

Předností hořáku podle vynálezu je skutečnost, že si v provo zu sám předehřívá otopný plyn i spalovací vzduch a tím zvyšuje entalpii hořlavé plynné směsi asi o 25 % na hodnotu okolo 2850 kJ.m~3. Zvýšená entalpie vytváří podmínky pro bezpečné, stabilní a rychlé hoření nízkovýhřevného plynu uvnitř spalovaóí komory a z ústí hořáku vystupují spaliny bez příměsi nespálených zbytků plynu. K uvedení hořáku do provozu se krátkodobě, do dosažení stabilních poměrů ohřátím hořáku na provozní teplotu, použije disponibilní výhřevnější otopný plyn, například, směsný’,' zemní plyn nebo svítiplyn a po krátké době hoření již probíhá, stabilizované jen s nízko výhřevným, například vysokopecním plynem. Velkou předností hořáku je jeho jednoduchost a nízká hmotnost i při vysokých výkonech umožňující jeho aplikaci u různých konstrukčních typů kotlů. Jeho použití přispívá nejen ke zvýšenému využití jinak nepoužitelného vysokopecního plynu a k zamezení jeho odpouštění do ovzduší, ale také ke snížení obsahu pev ných exhalátů vznikajících jinak při spalování pevných paliv v kotlech.The advantage of the burner according to the invention is that it heats both the heating gas and the combustion air in operation and thus increases the enthalpy of the combustible gas mixture by about 25% to a value of about 2850 kJ.m-3. The increased enthalpy creates conditions for the safe, stable and rapid combustion of the low-calorific gas within the combustion chamber, and flue gas exits from the burner mouth without admixture of unburned gas residues. In order to operate the burner for a short period of time until stable conditions are reached by heating the burner to operating temperature, available heating fuel, for example 'mixed', 'natural gas or coal gas, is used and stabilizes only with a low heating, such as blast furnace. gas. The great advantage of the burner is its simplicity and low weight even at high outputs enabling its application in various types of boilers. Its use contributes not only to increased utilization of otherwise unusable blast furnace gas and to the prevention of its release into the atmosphere, but also to a reduction of the content of solid fumes generated otherwise during combustion of solid fuels in boilers.

Příklad konstrukčního uspořádání hořáku podle vynálezu je schématicky vyobrazen na připojeném výkresu znázorňujícím podélný osový řez hořákem. .An example of a burner construction according to the invention is shown schematically in the attached drawing showing a longitudinal axial section of the burner. .

Spalovací komoru 1 válcového tvaru tvoří vnitřní plaší & a k němu koncentricky uložený vnější plaší 2· Zadní část spalovací komory 1 tvoří dna % vnitřního a vnějšího pláště 2, 2 a jeho přední část je tvořena hořákovým kaiaenem 6., který je uložen v plynovém prstenci 2 tvořícím s připevňovací přírubou 8 čelo hořáku. Středová část dna 4, vnitřního pláště je opatřena kruhovým otvorem £ a válcovým nástavcem IQ. Středová část dna 2 vnějšího pláště 2 opatřena válcovým držákem 22» na kterém je uložen válcový kroužek 12 opatřený nálevkovítým hrdlem 13« Válcový držák 11 může analogicky nahradit střední, válcová část pomocného startovacího hořáku 14. Vnitřní a vnější plaší 2, 2 J sou v přední části hořáku ukončeny prstencovou komorou 15 sloužící k rozvodu spalovacího vzduchu*; Do plynového prstence 2 jsou v blízkosti jeho vnitřního obvodu zaústěny a kruhově podél stěny vnitřního pláště 2 rozmístěny plynové trubice 2£L» které jsou na svých koncích u den 4, £ zahnuty pod, úhlem 40° a jejich výtoková ústí jsou opatřena, tryskami 17.The rear part of the combustion chamber 1 is formed by the bottom of the inner and outer casings 2, 2 and its front part is formed by a burner kaiaen 6, which is housed in the gas ring 2. forming a burner face with the mounting flange 8. The central part of the inner shell bottom 4 is provided with a circular opening 8 and a cylindrical extension 10. The central part of the bottom 2 of the outer casing 2 is provided with a cylindrical bracket 22 on which a cylindrical ring 12 is provided with a funnel-shaped neck 13. The cylindrical bracket 11 can analogously replace the central, cylindrical portion of the auxiliary starter burner. parts of the burner terminated by an annular chamber 15 serving for distribution of combustion air *; In the vicinity of the inner periphery of the gas ring 2, gas tubes 26 are disposed circularly along the wall of the inner casing 2, which are bent at their ends at day 40 at an angle of 40 ° and their outlet orifices are provided with nozzles 17. .

Vysokopecní plyn se vhání přívodním hrdlem 18 do plynového prstence 2»°úkud proudí plynovými trubicemi 16 a jejich tryskami 17 do spalovací komory 2· Spalovací vzduch je přiváděn hrdlem do prstencové komory 15! odkud proudí mezikružím mezi vnitřním a vnějším pláštěm 2, 2 do prostoru mezi jejich dny 4». 5.· Mezikruži j tvořené válcovým nástavcem 10 a válcovým kroužkem 22, tvoří vně jsa', vzduchovou prstencovou trysku 20. zatímco mezikruži válcového kroužku 12 a válcového držáku 11. respektive válcové části pomocného startovacího hořáku 14,tvoří vnitřní vzduchovou prstencovou trysku 21. Nálevkovíté hrdlo U přitom slouží k rozdělení a usměrnění proudu spalovacíhoThe blast furnace gas is forced through the inlet orifice 18 into the gas ring 20 as it flows through the gas pipes 16 and their nozzles 17 into the combustion chamber 2. The combustion air is supplied through the orifice to the annular chamber 15. from where the annulus between the inner and outer skins 2, 2 flows into the space between their bottoms 4 ». The annular ring formed by the cylindrical extension 10 and the cylindrical ring 22 form, outside, the air annular nozzle 20. while the annular ring 12 and the cylindrical holder 11 and the cylindrical parts of the auxiliary burner 14 respectively form an internal air annular nozzle 21. the nozzle U serves to divide and direct the combustion stream

- 4 vzduchu do vnější a vnitřní prstencové vzduchové trysky 20. 21.- 4 air to the outer and inner annular air nozzles 20. 21.

Hořák podle vynálezu pracuje při spalování nízkovýhřevného vysokopeoního plynu takto;The burner according to the invention operates as follows in the combustion of low calorific high-gas gas;

Spalovací vzduch se vpustí do vnější a vnitřní vzduchové prstencové trysky 20, 21. Uvede se v Činnost zapalovací a hlídací soustava 22 pomocného startovacího hořáku 14 a pomocné otopné médium, například koksárenský plynipočne hořet ve spalovací komoře 1; současně se začíná vpouštět tryskami 17 nízkovýhřevný vysokopeoní plyn do spalovací komory i, kde se mísí se spalovacím vzduchem a koksárenským plynem a spaluje se· Tep - J lem z plamene se postupně ohřívá v plynových trubicích 16 vysokopecní plyn a v mezikruží mezi vnějším a vnitřním pláštěm g, J i spalovací vzduch. Po krátké době stoupne entalpie hořlavé směsi natolik, že k dalšímu hoření již není zapotřebí startovacího plynu, jeho přívod do pomocného startovacího hořáku 14 se zastaví a další spalování již probíhá ve stabilizovaných podmínkách. Opatří-li se hořák potřebnými a k tomuto účelu běžně používanými čidly a přístroji, lze jak startovací,tak stabilizovaný chod hořáku plně zautomatizovat.The combustion air is admitted to the outer and inner air annular nozzles 20, 21. The ignition and monitoring system 22 of the auxiliary burner 14 and the auxiliary heating medium, such as coke oven gas, burn in the combustion chamber 1; At the same time, low-caloric high-gas gas flows through the nozzles 17 into the combustion chamber 1, where it mixes with combustion air and coke oven gas and is combusted · The blast furnace gas is gradually heated in the gas tubes 16 and the annulus between the outer and inner jacket. g, J i combustion air. After a short time, the enthalpy of the flammable mixture rises to such an extent that no further starting gas is required for further combustion, its supply to the auxiliary starting burner 14 is stopped, and further combustion is already under stabilized conditions. If the burner is equipped with the necessary sensors and instruments commonly used for this purpose, both the starting and stabilized operation of the burner can be fully automated.

Claims

A burner for combustion of a combustion gas having an outer and an inner jacket, into which cylindrical combustion chambers the gas components of the combustion are fed separately, characterized in that the steel outer jacket (3) and the inner jacket (2) form an outer bottom at the rear of the burner. (5) and an inner bottom (4), wherein the skins (2, 3) are connected at the front of the burner to the annular combustion air distribution chamber (15) and wherein the burner face is. in which the burner stone (6) is located, with the inner jacket (2) being disposed in the burner combustion chamber (1) in the ring of the gas tube (16) opening into the gas ring (7) and their ends bent at an angle ού «30 to 55 ° are provided with discharge nozzles (17)» wherein the bottom (4) of the inner casing (2) is provided in its central part with a circular bore (9) with a cylindrical extension (10) while the bottom (5) the outer casing (3) is provided in its central part with a cylindrical holder (11) on which the cylindrical ring (12) is mounted.

The burner according to claim 1, characterized in that the cylindrical holder (11) is formed by a central cylindrical part of the auxiliary starter burner (14) fitted into the central parts of the inner and outer jacket (2, 3).

The burner according to claims 1 and 2, characterized in that the cylindrical ring (12) is provided with a funnel neck (13).