CZ278496B6

CZ278496B6 - Gas burner

Info

Publication number: CZ278496B6
Application number: CS895192A
Authority: CZ
Inventors: Zdenek Ing Kalousek
Original assignee: Ustav Vyuziti Plynu Brno
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1994-02-16
Also published as: CS519289A3

Abstract

The central feed (1) of oxidation media terminates with the intake (9) of the burner into the combustion channel (5) inside which there is a routing space (4) leading into which there are radial jets (3), formed around the perimeter of the mantel of the central feed (1) of oxidation media, which is connected to the gas feed (2). In the routing space (4) there is an electrode (6) and flame stabiliser (7), which is fixed to the inner wall of the central feed (1) of oxidation media between the jets (3) and burner intake (9). In the flame stabiliser (7) there is a through-hole in which there is an electrode (6) running in parallel along the inner wall of the central feed (1) of oxidation media. The height of the flame stabiliser (7) in the direction from the wall of the routing space (4) to its axis is, at its highest, one third of the inner diameter (D) of the routing space (4). In the direction lateral to the electrode (6) the flame stabiliser (7) can have a profile in the shape of a circular arc or quadrilateral.<IMAGE>

Description

Vynález se týká plynového hořáku na studený a předehřátý vzduch, popřípadě jiné oxidační médium, které se přivádí centrálním přívodem do směšovacího prostoru, do kterého ústí přívod plynu a ve kterém je uspořádána elektroda se stabilizátorem plamene, a řeší úpravou konstrukce zlepšení funkčních vlastností hořáku, zapalování plamene a jeho hlídání.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a gas burner for cold and preheated air or other oxidizing medium which is supplied via a central inlet to a mixing chamber into which a gas inlet opens and in which an electrode with a flame stabilizer is arranged. flame and its guarding.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud známé plynové hořáky shora uvedeného typu mají obvykle ,do průtočného průřezu vzduchu umístěné různé vířiče, které vytvářejí podmínky pro stabilizaci plamene, avšak zasahují do větší části průtočného průřezu přívodu vzduchu. Pro zapálení a hlídání plamene jsou tyto hořáky vybavené samostatnými pilotními hořáky nebo zapalovacími a hlídacími elektrodami, které jsou obvykle uspořádané poblíž středu průtočného průřezu přívodu vzduchu.The prior art gas burners of the above-mentioned type typically have various vortexes placed in the air flow cross section, which create conditions for flame stabilization, but extend into the greater part of the air flow cross section. For igniting and flame guarding, these burners are provided with separate pilot burners or ignition and guarding electrodes, which are usually arranged near the center of the air inlet cross-section.

Použitím vířičů se způsobuje výrazné zvýšení tlakových ztrát hořáků, roste jejich hlučnost a zvyšuje se současně obsah oxidů dusíku ve spalinách. Zároveň se snižuje jejich regulační rozsah a vzrůstá komplikovanost jejich konstrukce. Také pilotní hořáky komplikují rozvody, konstrukci i obsluhu hořáků. Díky komplikované konstrukci je výměna nebo seřízení elektrod obvykle velmi obtížné, protože jsou těžko přístupné a jejich funkční část je zcela zakrytá vířičem.The use of vortexes causes a significant increase in the pressure losses of the burners, increases their noise level and simultaneously increases the content of nitrogen oxides in the flue gas. At the same time, their control range is reduced and the construction complexity becomes more complicated. Pilot burners also complicate the distribution, construction and operation of the burners. Due to the complicated design, the replacement or adjustment of the electrodes is usually very difficult because they are difficult to access and their functional part is completely covered by the swirler.

Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit plynový hořák jednoduché konstrukce s lepšími funkčními vlastnostmi, snadným zapalováním a hlídáním plamene, který by kromě jiného umožňoval seřízení nebo výměnu elektrody i za provozu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas burner of simple construction with improved functional properties, easy ignition and flame guarding, which, among other things, allows adjustment or replacement of the electrode even during operation.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Shora uvedené nedostatky známých hořáků do značné míry odstraňuje a vytčený úkol řeší plynový hořák s centrálním přívodem oxidačního média, který končí ústím hořáku do spalovacího kanálu a jehož část tvoří směšovací prostor, do kterého ústí radiálně uspořádanými tryskami, které jsou vytvořené po obvodu centrálního přívodu oxidačního média, přívod plynu. Ve směšovacím prostoru centrálního přívodu oxidačního média je umístěná elektroda se stabilizátorem plamene. Podstata plynového hořáku podle vynálezu spočívá v tom, že stabilizátor plamene je připevněný k vnitřní stěně centrálního přívodu oxidačního média v prostoru mezi tryskami přívodu plynu a ústím hořáku a u jeho okraje připevněného k vnitřní stěně centrálního přívodu oxidačního média je v něm vytvořený průchozí otvor, jímž je vedená elektroda, která leží paralelně s vnitřní stěnou centrálního přívodu oxidačního média. Stabilizátor plamene přitom sahá od vnitřního okraje směšovacího prostoru k jeho středu do hloubky, která odpovídá nejvýše jedné třetině vnitřního průměru směšovacího prostoru.The aforementioned drawbacks of the known burners are largely overcome and a gas burner with a central oxidant supply ends at the mouth of the burner into the combustion duct, part of which forms a mixing space into which it flows through radially arranged nozzles formed around the central oxidant supply. media, gas supply. An electrode with a flame stabilizer is located in the mixing space of the central oxidant feed. The gas burner according to the invention is characterized in that the flame stabilizer is fixed to the inner wall of the central oxidation medium supply in the space between the gas supply nozzles and the burner mouth, and has a through hole formed therein through the central wall of the oxidation medium supply. a lead electrode which lies parallel to the inner wall of the central oxidant supply. The flame stabilizer extends from the inner edge of the mixing space to its center to a depth which corresponds to at most one third of the inner diameter of the mixing space.

Podle vynálezu je výhodné, má-li stabilizátor plamene veAccording to the invention, it is preferred that the flame stabilizer has a flame retardant

-1CZ 278496 B6 směru příčném k ose elektrody obrys, který zasahuje do vnitřního prostoru směšovacího prostoru, ve tvaru kruhového oblouku.In the direction transverse to the electrode axis, a contour extending into the interior of the mixing space in the form of a circular arc.

Další možné výhodné provedení spočívá podle vynálezu v tom, že obrys stabilizátoru plamene vyčnívajícího do vnitřního prostoru směšovacího prostoru kruhového příčného průřezu má v rovině příčné k ose elektrody obrys ve tvaru části čtyřúhelníku, jehož jedna strana je kolmá s výhodou ke spojnici středu elektrody a středu centrálního přívodu oxidačního média.According to a further embodiment of the invention, the contour of the flame stabilizer projecting into the interior of the mixing space of the circular cross-section has a rectangular contour in the plane transverse to the axis of the electrode, one side of which is perpendicular to the electrode center inlet of oxidizing medium.

Tělesné vytvoření hořáku podle vynálezu zajišťuje minimální tlakovou ztrátu vzduchu a takové umístění průzoru, že je jím vidět nejen na zapalování elektrody, ale i do spalovacího kanálu a dále do prostoru pece, na kterou je hořák podle vynálezu osazen. Polohu elektrody lze nejen snadno kontrolovat, ale je možné ji bez obtíží i seřídit nebo dokonce vyměnit a to i za provozu hořáku. Vytvoření a umístění stabilizátoru plamene umožňuje vysokonapěťové zapálení a ionizační hlídání plamene v mimořádně velkém regulačním rozsahu, například 1 : 20. Také hlučnost hořáku je velmi nízká a tvorba oxidů dusíku je minimální.The design of the burner according to the invention ensures a minimum pressure loss of air and a position of the visor such that it can be seen not only in the ignition of the electrode but also in the combustion channel and further into the furnace space to which the burner according to the invention is mounted. The electrode position is not only easy to check, but can be easily adjusted or even replaced, even when the torch is operating. The design and location of the flame stabilizer allows high voltage ignition and ionization flame monitoring in an extremely large control range, for example 1: 20. Also, the burner noise is very low and the formation of nitrogen oxides is minimal.

Stabilizátor ve tvaru kruhového oblouku je přitom výhodnější pro hořáky o nižším výkonu, protože méně zužuje průřez směšovacího prostoru. Vzhledem k tomu, že průměr elektrody s izolací je prakticky po celý rozsah běžně používaných výkonů stejný, mohlo by u malých hořáků způsobit použití stabilizátoru plamene ve tvaru čtyřúhelníku porušení symetrie plamene. To je u stabilizátoru ve tvaru kruhového oblouku výrazně potlačeno.The arc-shaped stabilizer is advantageous for lower-power burners because it reduces the cross-section of the mixing space less. Since the diameter of the insulated electrode is practically the same throughout the range of commonly used capacities, the use of a quadrilateral flame stabilizer could cause flame symmetry in small torches. This is significantly suppressed in the case of a circular arc stabilizer.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález bude podrobněji vysvětlen za pomoci příkladu konkrétního provedení znázorněného na připojených výkresech, kde na obr. 1 je axiální řez plynovým hořákem,” podle vynálezu s centrálním přívodem oxidačního média ve tvaru kolena, na obr. 2 je pohled na jedno výhodné provedení stabilizátoru plamene v rovině kolmé k ose centrálního přívodu oxidačního média a na obr. 3 je pohled na další výhodné provedení stabilizátoru plamene podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail by way of example of a specific embodiment illustrated in the accompanying drawings, wherein FIG. 1 is an axial section of a gas burner according to the invention with a central supply of elbow-shaped oxidizing medium. 3 is a view of another preferred embodiment of the flame stabilizer according to the invention.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak je dobře patrné zejména z obr. 1, sestává plynový hořák podle vynálezu z tělesa centrálního přívodu 1 oxidačního média, kterým bývá většinou vzduch. U znázorněného příkladu provedení má tento centrální přívod 1 oxidačního média tvar kolena kruhového příčného průřezu. V rovině kolmé k ose rovinné části centrálního přívodu 1 oxidačního média jsou na jeho pláště vytvořené trysky 3. provedené v radiálním směru, jimiž ústí do směšovacího přčstoru 4 v centrálním přívodu 1 oxidačního média přívod 2 plynu, jehož rozvod k tryskám 2 je provedený dutým nákružkem uspořádaným těsně na plášti centrálního přívodu 1 oxidačního média, jehož těleso končí ústím 9 hořáku, jímž hořák vstupuje do spalovacího kanálu 5. K ústí 9 hořáku sahá elektroda 6, opatřená ve znázorněném příkladu provedení izolací, která je umístěna paralelně podél stěny centrálního přívodu 1 oxidačního média na straně vnitřního poloměru ohybu tohoto tělesa. Elektroda 6 přitom svým koncemAs can be clearly seen in particular from FIG. 1, the gas burner according to the invention consists of a body of the central supply 1 of the oxidizing medium, which is usually air. In the illustrated embodiment, the central oxidation medium inlet 1 has the shape of a knee of circular cross-section. In the plane perpendicular to the axis of the plane part of the central oxidation medium inlet 1 there are nozzles 3 formed in its casing in a radial direction through which a gas inlet 2 is fed into the mixing space 4 in the central oxidation medium inlet 1. arranged close to the housing of the central oxidation medium inlet 1, the body of which terminates in a burner mouth 9 through which the burner enters the combustion duct 5. An electrode 6 provided with insulation in the illustrated embodiment extends parallel to the oxidant inlet wall 1. the inner bending radius of the body. The electrode 6 has its end

-2CZ 278496 B6 zasahuje až do spalovacího kanálu 5, který navazuje na ústí 9 hořáku.-2GB 278496 B6 extends into the combustion duct 5 which is connected to the burner mouth 9.

Mezi tryskami 3 přívodu 2 plynu a ústím 2 hořáku je ve směšovacím prostoru 4 centrálního přívodu 1 oxidačního média uspořádaný stabilizátor 7 plamene, který je připevněný ke stěně centrálního přívodu 1 oxidačního média. Stabilizátor 7 plamene má v tomto případě tvar desky, která je uspořádána ve směšovacím prostoru 4 kolmo k jeho ose. Obrys stabilizátoru 7 plamene, který vyčnívá do kruhového průřezu, směšovacího prostoru 4, má tvar části čtyřúhelníku nebo kruhového oblouku, jak je dobře patrné z obrázků 2a 3. Ve středu stabilizátoru 7 plamene je u jeho okraje připevněného k vnitřní stěně centrálního přívodu 1 oxidačního média vytvořený rovnoběžně s osou směšovacího prostoru 4 průchozí otvor, jímž prochází elektroda 6 včetně izolace, která tak leží paralelně se stěnou centrálního přívodu 1 oxidačního média a v jeho obloukové části prochází jeho stěnou ven. Do této vnější obloukové stěny centrálního přívodu 1 oxidačního média je v podélné ose jeho směšovacího prostoru 4 vytvořený otvor pro uložení průzoru 2 pro optickou kontrolu stavu procesu v hořáku, spalovacím kanálu 5 i v prostoru pece, která je hořákem podle vynálezu osazená.Between the nozzles 3 of the gas inlet 2 and the burner mouth 2, a flame stabilizer 7 is provided in the mixing space 4 of the central oxidation medium supply 1, which is fixed to the wall of the central oxidation medium supply 1. The flame stabilizer 7 in this case has the form of a plate which is arranged in the mixing space 4 perpendicular to its axis. The contour of the flame stabilizer 7, which protrudes into a circular cross-section of the mixing space 4, has the shape of a part of a quadrilateral or circular arc, as can be seen from Figures 2a. formed in parallel with the axis of the mixing space 4, a through hole through which the electrode 6, including the insulation, extends parallel to the wall of the central inlet 1 of the oxidizing medium and extends outwardly in its arcuate portion. Into this outer arch wall of the central oxidation medium supply 1 is formed in the longitudinal axis of its mixing space 4 an opening for receiving a visor 2 for the optical state of the process in the burner, combustion duct 5 and in the furnace space which is mounted by the burner.

Stabilizátor 7 plamene přitom vyčnívá od obvodu směšovacího prostoru 4 o vnitřním průměru D k jeho středu do vzdálenosti, která je nejvýše rovna jedné třetině zmíněného vnitřního průměru D.The flame stabilizer 7 protrudes from the periphery of the mixing space 4 of the inner diameter D to its center to a distance of at most one third of said inner diameter D.

Funkce plynového hořáku podle vynálezu vyplývá z jeho účelu a konstrukce. Proud oxidačního média, nejčastěji vzduchu, se přivádí centrálním přívodem 1 oxidačního média do jeho směšovacího prostoru 4, kde se mísí s plynem, který do tohoto směšovacího prostoru 4 vstupuje řadou trysek 2 vytvořených po obvodu směšovacího prostoru 4. Trysky 2 jsou dutou prstencovou komorou uspořádanou na plášti centrálního přívodu 1 oxidačního média spojená s přívodem 2. plynu. Promísená směs oxidačního média a plynu se zapálí elektrodou 6, a to vysokonapěůovou jiskrou mezi neizolovanou koncovou částí elektrody 6 a kovovou částí hořáku se stabilizátorem 7 plamene, který vytváří vír, stabilizuje plamen v konstantní poloze vůči elektrodě 6 a ústí 9 hořáku. To umožňuje uzavření elektrického obvodu ionizačního hlídání mezi těmito dvěma součástmi. Poloha počátku hoření leží ve spalovacím kanálu 5 a mění se podle výkonu a množství spalovacího vzduchu, přičemž stabilizátor 2 plamene zajišůuje na konci elektrody 6 v celém regulačním rozsahu hořáku intenzitu hoření, která je dostatečná pro spolehlivé ionizační hlídání. Stabilizátor 2 plamene ve tvaru čtyřúhelníku vyvolává větší víření, a je proto vhodnější pro velké plynové hořáky, u kterých je zóna míšení delší a poloha místa hoření se více mění, než je tomu u malých hořáků, kde je třeba přihlížet k tomu, aby se příliš nenarušilo provlční v ústí 9 hořáku. Těmto požadavkům pak lépe vyhovuje stabilizátor 2 plamene ve tvaru kruhového oblouku.The function of the gas burner according to the invention results from its purpose and construction. The stream of oxidizing medium, most often air, is supplied through the central oxidation medium inlet 1 to its mixing space 4, where it is mixed with the gas entering the mixing space 4 by a series of nozzles 2 formed around the periphery of the mixing space 4. The nozzles 2 are hollow annular chamber on the housing of the central oxidation medium inlet 1 connected to the gas inlet 2. The mixed mixture of oxidizing medium and gas is ignited by the electrode 6 by a high voltage spark between the non-insulated end portion of the electrode 6 and the metal portion of the burner with a vortex stabilizer 7 that stabilizes the flame at a constant position relative to the electrode 6 and the burner mouth. This allows the electrical ionization monitoring circuit to be closed between the two components. The position of the onset of combustion lies in the combustion duct 5 and varies according to the power and amount of combustion air, the flame stabilizer 2 providing a burning intensity at the end of the electrode 6 throughout the burner control range sufficient for reliable ionization monitoring. The quadrilateral flame stabilizer 2 induces greater swirling and is therefore more suitable for large gas burners where the mixing zone is longer and the position of the combustion site changes more than for small burners where care must be taken does not disturb the thrust at the mouth of the 9 burner. A circular arc flame stabilizer 2 is better suited to these requirements.

Protože plyn z trysek 2 nepronikne až do středu směšovacího prostoru 4, vytvoří se podél stěny spalovacího kanálu 5 zóna spalování s nedostatkem kyslíku, ve které je potlačena tvorba oxidů dusíku a která zajišůuje výbornou stabilitu plamene. Vlivem turbulence probíhá v plameni další postupné míšení a dohořívání,Since the gas from the nozzles 2 does not penetrate to the center of the mixing space 4, an oxygen-deficient combustion zone is formed along the wall of the combustion channel 5, in which the formation of nitrogen oxides is suppressed and ensures excellent flame stability. As a result of the turbulence, further gradual mixing and burning-out takes place in the flame,

-3CZ 278496 B6 které zajišťuje nízký výsledný obsah oxidů dusíku ve spalinách. Hořák vytváří středně dlouhý plamen a jeho výstupní rychlost lze volit podle tvaru spalovacího kanálu 5, takže může pracovat jako vysokorychlostní až po nízkorychlostní.-3GB 278496 B6 which ensures a low resulting nitrogen oxide content in the flue gas. The burner generates a medium-long flame and its output velocity can be selected according to the shape of the combustion duct 5, so that it can operate as high-speed to low-speed.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Plynový hořák podle vynálezu je vhodný pro různé pece v kovoprůmyslu, keramickém a sklářském průmyslu pro teploty až 1 650 °C.The gas burner according to the invention is suitable for various furnaces in the metal, ceramic and glass industries for temperatures up to 1650 ° C.

P A T E N T 0 V É NÁROKYP A T E N T 0 0 0

Claims

A gas burner having a central oxidant supply that terminates at a burner mouth in a combustion channel and wherein there is a mixing space into which a radially arranged nozzle is formed around the circumference of the central oxidant supply jacket housing a gas inlet, wherein an electrode is located in the mixing space; a flame stabilizer, characterized in that, in the flame stabilizer (7) which is attached to the inner wall of the central oxidation medium supply (1) between the gas supply nozzles (3) and the burner mouth (9), it is at the inner wall of the central a through hole formed in the oxidation medium supply line (1), in which a lead (6) is arranged parallel to the inner wall of the central oxidation medium supply line (1), the radial height of the inner wall flame stabilizer (7) towards the center of the mixing space (4) not more than one third the inner diameter (D) of the mixing space (4).

Gas burner according to claim 1, characterized in that the flame stabilizer (7) has a circular arc shape in a direction transverse to the axis of the electrode (6).

Gas burner according to claim 1, characterized in that the flame stabilizer (7) has a rectangular contour in a direction transverse to the axis of the electrode (6).