CZ2015167A3

CZ2015167A3 - Gas burner

Info

Publication number: CZ2015167A3
Application number: CZ2015-167A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Skryja; Petr Bělohradský; Karel Pléha; Lubomír Vítek
Original assignee: Vysoké Učení Technické V Brně; Pbs Power Equipment, S.R.O.
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-11-16
Also published as: CZ306285B6

Abstract

Plynový hořák, kdy je na nátrubku (9) vedoucím z rozdělovače (5) k centrální primární hořákové hlavě (15) uspořádána omezovací clona (12) opatřená průchozím otvorem (30) menším než je otvor nátrubku (9) a na nátrubku (12) je nasazena centrální primární hořáková hlava (15), která je opatřena vířičem (2) a nad ním ve směru výstupu z hořáku (1) jsou po obvodu primární hořákové hlavy provedeny radiální stabilizační trysky (14).A gas burner wherein a limiting orifice (12) is provided on the sleeve (9) extending from the manifold (5) to the central primary burner head (15) provided with a through hole (30) smaller than the opening of the sleeve (9) and on the sleeve (12) a central primary burner head (15) is provided which is provided with a swirler (2) and radial stabilizing nozzles (14) are provided over it in the direction of exit from the burner (1).

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká plynového hořáku s hořákovou hlavou s axiálními výkonovými tryskami, která je uspořádaná v ose válcového hořákového pláště, který je odspodu otevřený, pro vstup spalovacího vzduchu, přičemž na výstupu z pláště jsou uspořádány další trysky s palivem, přičemž přívodní trubka paliva je před centrální primární hořákovou hlavou rozdělena v rozdělovači do vícero obvodových trubek uspořádaných do kruhu jejichž trysky ústí na ústí hořáku.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a gas burner having an axial power nozzle burner head arranged in the axis of a cylindrical burner casing that is open from below to enter combustion air, and further fuel nozzles are provided at the outlet of the casing. divided by a central primary burner head in a manifold into a plurality of circumferential tubes arranged in a circle, the nozzles of which open onto the burner mouth.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Plynové hořáky jsou určeny pro spalování plynných paliv a slouží zejména jako zdroj tepla pro přetlakové a podtlakové teplovodní kotle. Lze je však použít i pro další spotřebiče s odpovídajícím prostorem pro spalování, u kterých nebudou namáhány vnějším žárem. Konstrukčně jsou tyto hořáky řešeny jako monoblokové, tzn., že ventilátor a veškeré komponenty jsou součástí tělesa hořáku. Chod hořáku je plně automatický, vhodný i pro bezobslužné řízení kotelen. Z hlediska způsobu směšování zemního plynu se vzduchem patří blokové hořáky mezi hořáky bez předmísení plynu se vzduchem. Směšování probíhá až v ústí hořáku při současném spalování vytvořené směsi. Podle způsobu spalování patří blokové hořáky mezi hořáky s volným plamenem. Z tohoto důvodu je hořák opatřen spalovací hlavou, která spaluje palivo v jednom stupni. Při jednostupňovém spalování vznikají teplotní špičky, které jsou příčinou vzniku termických NOx. Způsob tohoto spalování neumožňuje snížit dostatečně emise NOx. Cílem vynálezu je představit plynový hořák, který by umožnil snížit emise termických NOx.Gas burners are designed for combustion of gaseous fuels and serve mainly as a heat source for overpressure and vacuum hot water boilers. However, they can also be used for other appliances with adequate combustion space, where they will not be exposed to external heat. These burners are designed as monoblocks, ie the fan and all components are part of the torch body. The burner operation is fully automatic, also suitable for unmanned boiler control. From the point of view of the mixing of natural gas with air, block burners include burners without pre-mixing the gas with air. The mixing takes place in the mouth of the burner while the mixture is burned. According to the method of combustion, the block burners include free-flame burners. For this reason, the burner is provided with a combustion head that burns fuel in one stage. In single-stage combustion, temperature peaks are generated that cause thermal NOx. The method of combustion does not allow to reduce the NOx emissions sufficiently. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas burner that can reduce thermal NOx emissions.

Podstata vynálezu Výše uvedené nedostatky odstraňuje plynový hořák podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na nátrubku vedoucím z rozdělovače k centrální primární hořákové hlavě je uspořádána omezovači clona opatřená průchozím otvorem menším než je otvor nátrubku a na nátrubku je nasazena centrální primární hořáková hlava, která je opatřena víříčem a nad ním ve směru výstupu z hořáku jsou po obvodu primární hořákové hlavy provedeny radiální stabilizační trysky.SUMMARY OF THE INVENTION The above mentioned drawbacks are eliminated by the gas burner according to the invention, wherein a limiting orifice plate is provided on the sleeve extending from the manifold to the central primary burner head and a central primary burner head is mounted on the sleeve; radial stabilizing nozzles are provided over the periphery of the primary burner head above and in the direction of exit from the burner.

Ve výhodném provedení je po délce obvodových trubek pro palivo zakončených přídavnými hlavami s tryskami kolem primární hlavy uspořádán válcový plášť sahající až po obvodové sekundární hlavy a válcový plášť je vymezen vůči vnější trubce hořáku vymezovacími prvky a šrouby a vytvoří se tak mezikruží. Přehled obrázků na výkresech ýIn a preferred embodiment, a cylindrical shell extending up to the peripheral secondary heads is arranged along the length of the peripheral fuel tubes ending with additional nozzle heads around the primary head, and the cylindrical shell is delimited by the spacers and screws relative to the outer tube of the burner to form an annulus. Brief Description of Drawings ý

Vynález bude přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr|l znázorňuje řez závěrečnou částí hořáku a ot>r.j2 je pohled z boku na hořák z obr^. Příklad provedení vynálezuBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of the final portion of the burner and FIG. 2 is a side view of the burner of FIG. An embodiment of the invention

Jak je vidět na obrjj, hořák 1 sestává z vnější trubky 27 tvořící na svém konci difuzor 25, přičemž v tomto řezu je patrná i část vzduchové skříně 17. Plynová část je pak připevněna ke vzduchové skříni 17 pomocí příruby 18 přes matici 19. Plyn vstupuje do hořáku nátrubkem 28 přívodní trubky 3 a pokračuje přes koleno 4. Potom se proud plynu v rozdělovači 5 větví do čtyř sekundárních plynových potrubí 6 sestávajících z nátrubku 20, kolena 7 a trubky 8. Na konci trubek 8 jsou namontovány obvodové sekundární hlavy 10 s tryskami 26 zajištěné kontramatkou 11. Plyn je také veden do primární centrální hlavy 15 uspořádané svým vnitřním závitem na závitovém nátrubku 9, nasazeném na konci přívodní trubky 3. Ve vnitřním průchodu 21_ nátrubku 9 je na jeho konci proveden závit 22, do kterého je svým vnějším závitem nasazena omezovači clona 12, která určuje množství primárního paliva. Na centrální primární hlavě 15 jsou provedeny axiální výkonové trysky 13 na jejím čele a radiální stabilizační trysky 14 na jejím válcovém plášti. Dále je na centrální primární hlavě 15 přivařen vířič 2, který stabilizuje plamen v primárním spalovacím kanálu vymezeném válcovým pláštěm 24. Primární spalovací kanál je tvořen válcovým pláštěm 24, který je k trubce 27 difuzoru 25 připevněn přes šroub 16. V místě ústí je válcový plášť 24 vymezen vůči vnější trubce 27 difuzoru 25 vymezovacím prvkem 29. Primárním spalovacím kanálem tvořeným válcovým pláštěm 24 je přiveden největší podíl spalovacího vzduchu. Mezikružím 23 mezi válcovým pláštěm 24 primárního spalovacího kanálu a vnější trubkou 27 difuzoru 25 je přiváděn sekundární spalovací vzduch. Plynovzdušná směs je tak spalována ve dvou stupních. První stupeň je spalován v plamenci s velkým přebytkem spalovacího vzduchu. První stupeň má výkon cca 20j% celého výkonu hořáku. Ve druhém stupni je spalován zbývající potřebný plyn pro daný výkon v režimu s přebytkem vzduchu ideálně v rozmezí 1,0í|T,2 násobku stechiometrického poměru.As can be seen in FIG. 1, the burner 1 consists of an outer tube 27 forming a diffuser 25 at its end, a portion of the air housing 17 being visible in this section. The gas portion is then attached to the air housing 17 by a flange 18 via nut 19. Gas enters into the burner by the nozzle 28 of the lance 3 and extending through the elbow 4. Thereafter, the gas flow in the branch manifold 5 into four secondary gas conduits 6 consisting of a sleeve 20, an elbow 7 and a pipe 8. At the end of the pipes 8 are mounted peripheral secondary heads 10 with nozzles The gas is also fed to the primary central head 15 arranged by its internal thread on the threaded sleeve 9 mounted on the end of the supply pipe 3. In the inner passage 21 of the sleeve 9 there is a thread 22 at its end, into which it is threaded a limiting orifice plate 12 is provided which determines the amount of primary fuel. On the central primary head 15 there are axial power nozzles 13 on its face and radial stabilizing nozzle 14 on its cylindrical housing. Furthermore, a swirler 2 is welded on the central primary head 15, which stabilizes the flame in the primary combustion passage defined by the cylindrical shell 24. The primary combustion passage is formed by a cylindrical shell 24 which is fixed to the tube 27 of the diffuser 25 via a screw 16. 24 is defined by the spacer element 29 with respect to the outer tube 27 of the diffuser 25. The largest proportion of combustion air is supplied by the primary combustion channel formed by the cylindrical shell 24. A secondary combustion air is fed through the annular ring 23 between the primary combustion channel shell 24 and the outer tube 27 of the diffuser 25. Thus, the gas-air mixture is burned in two stages. The first stage is combusted in a flame tube with a large excess of combustion air. The first stage has an output of about 20% of the entire burner output. In the second stage, the remaining necessary gas is burned for a given power in a mode of excess air ideally in the range of 1.0 µT, 2 times the stoichiometric ratio.

Plynovzdušná směs primárního stupně je tvořena pomocí vířiče 2 a primární hořákové hlavy 15. Hořáková hlava 15 má systém trysek 13,14 vytvořený tak, že jsou orientovány tak, že část těchto trysek, tedy axiální trysky 13, tvoří výkon a část trysek, tedy radiální trysky 14, vytváří stabilitu hoření. V primární části uvnitř válcového pláště 24 je tlak snížen oproti sekundární části v přívodní trubce 3 pomocí omezovači clony 12. Výtok plynu je pak v této oblasti válcového pláště 24 nižší, což je předpokladem pro dobrou stabilitu hoření. Lopatkový vířič 2 umístěný před vzduchovou skříní 17 vytváří turbulentní proudění vzduchu před vlastním smícháním tohoto okysličovadla s palivem v difusoru 25 a toto turbulentní proudění vzduchu zajišťuje pozdější dokonalé promíchání s palivem. Sekundární část má čtyři obvodové sekundární hlavy 10 umístěné po vnějším obvodu vnitřního plamence. Sekundární plyn proudí z obvodových sekundárních hlav 10 axiálně a je zde provedeno mezikruží 23, kudy proudí spalovací vzduch. Tento vzduch jednak chladí vnitřní plamenec ve válcovém plášti 24 a současně je tudy přiváděn sekundární vzduch do spalovacího prostoru, kde je smícháván se sekundárním palivem. Vzduch tedy do spalovacího prostoru vstupuje taktéž ve dvou stupních.The primary stage gas mixture is formed by a swirler 2 and a primary burner head 15. The burner head 15 has a nozzle system 13, 14 configured to be oriented such that a portion of the nozzles, i.e., the axial nozzle 13, form a power and a portion of the nozzles, that is radial nozzle 14, produces flame stability. In the primary portion within the cylindrical casing 24, the pressure is reduced relative to the secondary portion in the lance 3 by the orifice plate 12. The gas outlet is then lower in this region of the cylindrical casing 24, which is a prerequisite for good flame stability. The vane swirl 2 located in front of the air box 17 generates turbulent air flow prior to mixing the oxidant with the fuel in the diffuser 25, and this turbulent air flow ensures later perfect mixing with the fuel. The secondary portion has four peripheral secondary heads 10 disposed on the outer periphery of the inner flame tube. The secondary gas flows from the peripheral secondary heads 10 axially and an annulus 23 is provided where the combustion air flows. On the one hand, this air cools the inner flame in the cylindrical casing 24, and at the same time, secondary air is introduced into the combustion chamber where it is mixed with the secondary fuel. The air also enters the combustion chamber in two stages.

Claims

PATENT CLAIMS

A gas burner having an axial power nozzle burner head which is disposed in an axis of an outer burner tube which is open from the bottom for combustion air inlet, wherein the fuel supply tube is distributed in a manifold into a plurality of circumferential tubes arranged in the distributor in front of the central primary burner head. characterized in that a limiting orifice (12) is provided on the sleeve (9) extending from the manifold (5) to the central primary burner head (15) provided with a through hole (30) smaller than the opening of the sleeve (9) and a central primary burner head (15) is mounted on the sleeve (9) and a radial stabilizing nozzle (14) is provided over the periphery of the primary burner head (1) above the burner outlet (1). .

Gas burner according to claim 1, characterized in that a cylindrical housing (24) extending around the primary head (15) is arranged along the length of the circumferential fuel pipes (8) terminated by the peripheral secondary heads (10) with the nozzles (26). the auxiliary head (10) and the cylindrical casing (24) are delimited with respect to the outer diameter of the burner tube (27) (1) by the spacer elements (29) and the screws (16) μ form an annulus (23).