CZ306247B6

CZ306247B6 - Gas burner

Info

Publication number: CZ306247B6
Application number: CZ2015-168A
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: 2016-10-26
Also published as: CZ2015168A3

Abstract

In the present invention, there is disclosed a gas burner, having on an extension pipe (11), leading from a distributor (16) to the central primary burner head (15), arranged a limiting membrane (12) provided with a through hole (17) that is smaller than the opening of the extension pipe (11) and the central primary burner head (15) is put on the limiting membrane (12), whereby the central primary burner head (15) is provided with a radial swirler (13) and above the swirler (13) in the direction to the burner (1) outlet, there are performed radial stabilization nozzles (20) situated on the central primary burner head (15) circumference.

Description

Plynový hořákGas burner

Oblast technikyField of technology

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 kde je přívodní trubka paliva před centrální primární hořákovou hlavou rozdělena v rozdělovači do více trubek uspořádaných do kruhu, jejichž trysky ústí na ústí hořákuThe invention relates to a gas burner with a burner head with axial power nozzles, which is arranged in the axis of a cylindrical burner housing which is open from below, for combustion air inlet where the fuel supply pipe in front of the central primary burner head is divided in a manifold into a plurality whose nozzles open at the mouth of the burner

Dosavadní stav technikyPrior 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 termický NO_X. Způsob tohoto spalování neumožňuje snížit dostatečně emise NO_X. Cílem technického řešení je snížit emise termických NO_X.Gas burners are designed for the combustion of gaseous fuels, and serve mainly as a heat source for overpressure and underpressure hot water boilers. However, they can also be used for other appliances with adequate space for combustion, in which they will not be stressed by external heat. Structurally, these burners are designed as monobloc, ie the fan and all components are part of the burner body. The operation of the burner is fully automatic, also suitable for unattended control of boiler rooms. From the point of view of the method of mixing natural gas with air, block burners belong to the burners without premixing the gas with air. The mixing takes place only in the mouth of the burner with the simultaneous combustion of the formed mixture. Depending on the method of combustion, block burners belong to free-flame burners. For this reason, the burner is equipped with a combustion head that burns fuel in one stage. During one-stage combustion, temperature peaks are formed, which are the cause of thermal NO _X. The method of this combustion does not sufficiently reduce NO _X emissions. The aim of the technical solution is to reduce thermal NO _X emissions.

Z konstrukčního hlediska existuje mnoho hořáků, které mají uspořádanou hořákovou hlavu v ose válcového hořákového pláště, který je odspodu otevřený, proudí do něj spalovací vzduch a ten se mísí s palivem vycházejícím z trysek na hlavě a zvenčí o potom na výstupu jsou uspořádány další trysky s plynem. Takové uspořádání je známé např. ze spisu EP 1 335 163. Také je běžné, že je přívodní trubka paliva před centrální hořákovou hlavou rozdělena do více trubek uspořádaných do kruhu, jejichž trysky ústí na ústí hořáku. Takové uspořádání je známé např. ze spisu US 4 505 666.From a design point of view, there are many burners which have a burner head arranged in the axis of the cylindrical burner housing, which is open from below, combustion air flows into it and mixes with the fuel coming from the nozzles on the head and other nozzles with gas. Such an arrangement is known, for example, from EP 1 335 163. It is also common for the fuel supply pipe in front of the central burner head to be divided into a plurality of tubes arranged in a circle, the nozzles of which open at the burner mouth. Such an arrangement is known, for example, from U.S. Pat. No. 4,505,666.

Cílem vynálezu je představit plynový hořák, který by umožnil snížit emise termických NO_X.It is an object of the present invention to provide a gas burner which makes it possible to reduce thermal NO _X emissions.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

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 omezovači cloně je nasazena centrální primární hořáková hlava, která je opatřena radiálním vířičem a nad ním, ve směru k výstupu z hořáku, jsou po obvodu primární hořákové hlavy provedeny radiální stabilizační trysky.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the gas burner according to the invention, the essence of which consists in that a restrictor orifice is arranged on the nozzle leading from the distributor to the central primary burner head with a through hole smaller than the nozzle orifice. it is provided with a radial vortex and above it, in the direction of the outlet of the burner, radial stabilizing nozzles are formed around the circumference of the primary burner head.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Vynález bude přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr. 1 znázorňuje čelní pohled na hořák podle vynálezu, obr. 2 představuje řez ústím plynového hořáku podle linie A-A z obr. 1 v měřítku 1:2 a obr. 3 je řez hořákem podle linie B-B z obr. 2.The invention will be illustrated by means of the drawings, in which Fig. 1 shows a front view of a burner according to the invention, Fig. 2 is a section of the gas burner mouth according to line AA of Fig. 1 on a scale of 1: 2 and Fig. 3 is a section of a burner according to line BB of Fig. 2.

- 1 CZ 306247 B6- 1 CZ 306247 B6

Příklad uskutečnění vynálezuExample of an embodiment of the invention

Z obr. 2 je vidět, že hořák 1 sestává z plynové části, která je složena na přívodu plynu z trubky 7, na kterou navazuje koleno 8 a přívodní nátrubek 9. Před plynovou částí je neznázorněná vzduchová skříň. Přívodní nátrubek 9 ústí do rozdělovače 16 plynu, z kterého vystupuje nátrubek H, na kterém je uspořádána omezovači clona }2, na jejím konci je závit, přes který je na ni namontována centrální primární hlava 15. Taje opatřená na svém plášti radiálně uspořádaným vířičem 13. Omezovači clona 12 je opatřena průchozím otvorem 17, který snižuje průchod plynu. V primární hlavě 15 jsou provedeny axiální výkonové trysky 19 na jejím čele a radiální stabilizační trysky 20 na jejím válcovém plášti, to před vířičem 13, viděno od ústí hořáku. Sekundární plyn je přiváděn od rozdělovače 16 k sekundárním hlavám 6 přes rozváděči trubky 10. Na vnější stěny 21 rozváděčích trubek 10 je na jejich konci kolmo napojen válcový plášť 3 tvořící primární spalovací kanál. Plyn je z prstence 22 tvořeného zadní stěnou 4, podélnou stěnou 2 a čelní stěnou 23 distribuován pomocí šesti trubek 5 do šesti sekundárních hlav 6 a kde není trubka 5, tam je čelní nosná stěna 23, která prstenec 22 uzavírá. Nad čelní stěnou 23 je pak vytvořen límec 14, který zakrývá spodní části trubek 5. Vnější stěna 2 a límec 14 tvoří vnější nosnou trubku.It can be seen from Fig. 2 that the burner 1 consists of a gas part which is composed of a gas supply from a pipe 7, to which an elbow 8 and a supply nozzle 9 are connected. An air box (not shown) is shown in front of the gas part. The supply nozzle 9 opens into a gas distributor 16, from which a nozzle H emerges, on which a restrictor orifice 2 is arranged, at the end of which there is a thread through which a central primary head 15 is mounted thereon. It is provided with a radially arranged vortex 13 on its housing. The restrictor orifice 12 is provided with a through hole 17 which reduces the passage of gas. In the primary head 15, axial power nozzles 19 are formed on its face and radial stabilizing nozzles 20 on its cylindrical shell, in front of the swirler 13, seen from the mouth of the burner. The secondary gas is supplied from the manifold 16 to the secondary heads 6 via manifolds 10. A cylindrical jacket 3 forming a primary combustion channel is perpendicularly connected to the outer walls 21 of the manifolds 10 at their end. The gas is distributed from the ring 22 formed by the rear wall 4, the longitudinal wall 2 and the front wall 23 by means of six tubes 5 to the six secondary heads 6 and where there is no tube 5, there is a front support wall 23 which closes the ring 22. A collar 14 is then formed above the front wall 23, which covers the lower parts of the tubes 5. The outer wall 2 and the collar 14 form an outer support tube.

Na obr. 1 je v čelním pohledu vidět uspořádání trubek 5 se sekundárními hlavami 6 a jejich tryskami 24, hořáková hlava 15 a vířič 13.Fig. 1 is a front view of an arrangement of tubes 5 with secondary heads 6 and their nozzles 24, a burner head 15 and a swirler 13.

Na obr. 3 je v řezu opět vidět uspořádání trubek 5 se sekundárními hlavami 6, vířič 13 a rozváděči trubka 10.Fig. 3 again shows in cross section the arrangement of the tubes 5 with the secondary heads 6, the vortex 13 and the distribution tube 10.

Plynovzdušná směs primárního stupně je tvořena pomocí vířiče 13 a centrální primární hořákové hlavy 15. Centrální primární hořáková hlava 15 má systém trysek 19, 20 vytvořený tak, že jsou orientovány tak, že část těchto trysek, tedy axiální trysky 19, tvoří výkon a část trysek, tedy radiální trysky 20, vytváří stabilitu hoření. V primární části uvnitř válcového pláště 3 je tlak snížen oproti sekundární části v přívodním nátrubku 11 pomocí omezovači clony 12. Výtok plynuje pak v této oblasti válcového pláště 3 nižší, což je předpokladem pro dobrou stabilitu hoření. Sekundární část má šest plynových sekundárních hlav 6 umístěných po vnějším obvodu vnitřního plamence. Sekundární plyn proudí z trysek 24 na hlavách 6 umístěných na trubkách 5 radiálně a vstupuje do plynovzdušné směsi.The gas-air mixture of the primary stage is formed by a swirler 13 and a central primary burner head 15. The central primary burner head 15 has a system of nozzles 19, 20 designed to be oriented so that part of these nozzles, i.e. axial nozzles 19, form power and part nozzles , i.e. the radial nozzles 20, creates combustion stability. In the primary part inside the cylindrical shell 3, the pressure is reduced compared to the secondary part in the supply nozzle 11 by means of a restrictor orifice 12. The gas discharge is then lower in this region of the cylindrical shell 3, which is a prerequisite for good combustion stability. The secondary part has six gas secondary heads 6 located around the outer circumference of the inner flame. The secondary gas flows from the nozzles 24 on the heads 6 located radially on the tubes 5 and enters the gas-air mixture.

První stupeň je spalován v plamenci s velkým přebytkem spalovacího vzduchu. První stupeň má výkon cca 20 %. Ve druhém stupni je spalován zbývající potřebný plyn pro daný výkon v režimu s přebytkem vzduchu ideálně v rozmezí 1,05 až 1,2 násobku stechiometrického poměru. Lopatkový vířič 13 vytváří turbulentní proudění vzduchu před vlastním smícháním okysličovadla s palivem. Turbulentní proudění vzduchu zajišťuje dokonalé promíchání s palivem. Sekundární část má šest plynových trysek umístěných po vnějším obvodu vnitřního plamence. Sekundární plyn proudí z trysek radiálně a nevytváří rotační pohyb. Distribuce plynu je realizována pomocí distribučního prstence 22, do kterého je přiveden plyn dvěma přívodními trubkami 10. Emise NO_X jsou v tomto uspořádání na úrovni cca 25 ppm/Nm³ spalin.The first stage is combusted in a flare with a large excess of combustion air. The first stage has an output of about 20%. In the second stage, the remaining required gas for a given output is combusted in an excess air mode, ideally in the range of 1.05 to 1.2 times the stoichiometric ratio. The paddle vortex 13 creates a turbulent flow of air before the oxidant itself mixes with the fuel. The turbulent air flow ensures perfect mixing with the fuel. The secondary part has six gas nozzles located around the outer circumference of the inner flame. The secondary gas flows radially from the nozzles and does not create a rotational movement. The gas distribution is realized by means of a distribution ring 22, into which the gas is supplied by two supply pipes 10. The NO _X emissions in this arrangement are at the level of about 25 ppm / Nm ^{3 of} flue gases.

Claims

PATENT CLAIMS

A gas burner with a burner head with axial power nozzles, which is arranged in the axis of a cylindrical burner housing which is open from below for the combustion air inlet, the fuel supply pipe in front of the central primary burner head being divided in a manifold into a plurality of circular pipes. whose nozzles open at the mouth of the burner, characterized in that a restricting orifice (12) is arranged on the nozzle (11) leading from the distributor (16) to the central primary burner head (15) provided with a through hole (17) smaller than the tube hole (11) and a central primary burner head (15) is mounted on the limiting orifice (12), which is provided with a radial swirler (13) and above it, in the direction of the burner outlet (1), are around the circumference of the primary burner head (15). ) made radial stabilizing nozzles (20).