CZ306285B6

CZ306285B6 - Gas burner

Info

Publication number: CZ306285B6
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: CZ2015167A3

Abstract

In the present invention, there is disclosed a gas burner characterized in that a limiting orifice plate (12) is arranged on a pipe connection (9) leading from a distributor (5) to the central primary burner head (15). The limiting orifice plate (12) is provided with a through hole (30) that is smaller than the pipe connection (9) opening and on the pipe connection (9), there is inserted the central primary burner head (15), which is provided with a whirler (2) wherein above the whirler (2), there are performed radial stabilization nozzles (14) in the direction to the burner (1) outlet (1), 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, 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.The 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 the inlet of combustion air, further fuel nozzles being arranged at the outlet of the housing, the fuel supply pipe being the central primary burner head is divided in a distributor into a plurality of circumferential tubes arranged in a circle, the nozzles of which 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 termických NO_X. Způsob tohoto spalování neumožňuje snížit dostatečně emise 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 combustion space, 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.

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 nátrubku je nasazena centrální primární hořáková hlava, která je opatřena vířičem a nad ním ve směru 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 restricting orifice is arranged on the nozzle leading from the distributor to the central primary burner head provided with a through hole smaller than the nozzle opening and a central primary burner head mounted on the nozzle. provided with a swirler and radial stabilizing nozzles are provided above the circumference of the primary burner head in the direction of the burner outlet.

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.In a preferred embodiment, a cylindrical shell extending up to the circumferential secondary heads is arranged along the length of the circumferential fuel tubes terminated by additional nozzle heads around the primary head, and the cylindrical shell is delimited relative to the outer burner tube by delimiting elements and screws to form an annulus.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Vynález bude přiblížen pomocí výkresů, na kterých obr. 1 znázorňuje řez závěrečnou částí hořáku a obr. 2 je pohled z boku na hořák z obr. 1.The invention will be illustrated by means of the drawings, in which Fig. 1 shows a section through the final part of the burner and Fig. 2 is a side view of the burner of Fig. 1.

Příklad uskutečnění vynálezuExample of an embodiment of the invention

Jak je vidět na obr. 1, hořák _L 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 sekunAs can be seen in Fig. 1, the burner L consists of an outer tube 27 forming a diffuser 25 at its end, a section of the air box 17 being visible in this section. The gas part is then fixed to the air box 17 by means of a flange 18 via a nut 19. The gas enters the burner through the nozzle 28 of the supply pipe 3 and continues through the elbow 4. Then the gas flow in the distributor 5 branches within four seconds.

- 1 CZ 306285 B6 dámích 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 20 % celého výkonu hořáku. 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.Ladies of gas pipes 6 consisting of a sleeve 20, an elbow 7 and a pipe 8. At the end of the pipes 8 are mounted circumferential secondary heads 10 with nozzles 26 secured by a lock nut 11. The gas is also led to a primary central head 15 arranged by its internal thread. on a threaded sleeve 9 mounted at the end of the supply pipe 3. In the inner passage 21 of the sleeve 9, a thread 22 is formed at its end, into which a limiting orifice 12 is fitted with its external thread, which determines the amount of primary fuel. Axial power nozzles 13 on its front and radial stabilizing nozzles 14 on its cylindrical housing are formed on the central primary head 15. Further, a vortex 2 is welded to the central primary head 15, which stabilizes the flame in the primary combustion channel defined by the cylindrical shell 24. The primary combustion channel is formed by a cylindrical shell 24 which is attached to the tube 27 of the diffuser 25 via a screw 16. 24 is defined relative to the outer tube 27 of the diffuser 25 by a delimiting element 29. The largest proportion of combustion air is supplied through the primary combustion channel formed by the cylindrical shell 24. Secondary combustion air is supplied through the intermediate ring 23 between the cylindrical shell 24 of the primary combustion channel and the outer tube 27 of the diffuser 25. The gas-air mixture is thus combusted in two stages. The first stage is combusted in a flare with a large excess of combustion air. The first stage has an output of about 20% of the total burner output. 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.

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 plynuje 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 difuzoru 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 gas-air mixture of the primary stage is formed by a swirler 2 and a primary burner head 15. The burner head 15 has a system of nozzles 13, 14 designed to be oriented so that part of these nozzles, i.e. axial nozzles 13, form power and part of nozzles, i.e. radial nozzle 14, creates combustion stability. In the primary part inside the cylindrical shell 24, the pressure is reduced compared to the secondary part in the supply pipe 3 by means of a restrictor orifice 12. The gas discharge is then lower in this region of the cylindrical shell 24, which is a prerequisite for good combustion stability. The paddle vortex 2 located in front of the air box 17 creates a turbulent air flow before the actual oxidation of the oxidizer with the fuel in the diffuser 25, and this turbulent air flow ensures a perfect mixing with the fuel at a later time. The secondary part has four circumferential secondary heads 10 located along the outer circumference of the inner flame. The secondary gas flows axially from the circumferential secondary heads 10 and an intermediate ring 23 is provided, through which the combustion air flows. This air, on the one hand, cools the inner flame in the cylindrical shell 24 and, at the same time, the secondary air is supplied from there to the combustion chamber, where it is mixed with the secondary fuel. Thus, the air also enters the combustion chamber in two stages.

Claims

A gas burner with a burner head with axial power nozzles, which is arranged on an outer burner tube which is open from below for combustion air inlet, the fuel supply pipe being divided in a manifold in front of a central primary burner head into a plurality of circumferential tubes arranged in a circle. whose nozzles open at the mouth of the burner, characterized in that a restricting orifice (12) is arranged on the nozzle (9) leading from the distributor (5) to the central primary burner head (15) provided with a through hole (30) smaller than the nozzle hole (30). 9) and a central primary burner head (15) is mounted on the nozzle (9), which is provided with a swirler (2) and above it, radial stabilizing nozzles (14) are arranged around the circumference of the primary burner head in the direction of exit from the burner (1).

Gas burner according to Claim 1, characterized in that a cylindrical shell (24) extending up to the primary head (15) is arranged around the primary head (15) along the length of the circumferential fuel pipes (8) terminating in circumferential secondary heads (10) with nozzles (26); the additional head (10) and the cylindrical shell (24) are delimited relative to the outer tube (27) of the burner (1) by delimiting elements (29) and screws (16) to form an intermediate ring (23).