FI20225319A1 - Burner, and combination of boiler-burner - Google Patents
Burner, and combination of boiler-burner Download PDFInfo
- Publication number
- FI20225319A1 FI20225319A1 FI20225319A FI20225319A FI20225319A1 FI 20225319 A1 FI20225319 A1 FI 20225319A1 FI 20225319 A FI20225319 A FI 20225319A FI 20225319 A FI20225319 A FI 20225319A FI 20225319 A1 FI20225319 A1 FI 20225319A1
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- burner
- flow
- primary
- air
- head
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/26—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid with provision for a retention flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/82—Preventing flashback or blowback
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/84—Flame spreading or otherwise shaping
Abstract
Uppfinningen avser en brännare (1) som kan installeras i en panna (9) för brännande av en luft-bränsle-blandning och skapande av en låga i pannan (9), vilken brännare (1) omfattar en stomdel (6), till vilken ansluter ett långsträckt brännhuvud (2) som sträcker sig ut från stomdelen (6) och som kan anpassas på insidan av pannan (9). Brännhuvudets (2) yttre ända (2a) sett från brännarens (1) stomdel (6) är anordnad att åstadkomma både en huvudlåga (B) och en primärlåga (E), vilket brännhuvud (2) omfattar en yttre, till sin diameter större kanal (3) för en blandning (80) av förbränningsluft och bränsle, och en inre, till sin diameter mindre kanal (4), omringad av nämnda yttre kanal (3), för primärluft (60) samt primärgas (70).The invention relates to a burner (1) that can be installed in a boiler (9) for burning an air-fuel mixture and creating a flame in the boiler (9), which burner (1) comprises a body part (6) to which connects an elongated burner head (2) which extends from the body part (6) and which can be adapted to the inside of the boiler (9). The outer end (2a) of the burner head (2) as seen from the body part (6) of the burner (1) is arranged to produce both a main flame (B) and a primary flame (E), which burner head (2) comprises an outer channel larger in diameter (3) for a mixture (80) of combustion air and fuel, and an inner channel (4) smaller in diameter, surrounded by said outer channel (3), for primary air (60) and primary gas (70).
Description
Poltin sekä kattila-poltin-yhdistelmäBurner and boiler-burner combination
Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista kattilaan asennetta- vissa olevaa poltinta esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen polttamiseksi.The invention concerns a burner according to the preamble of claim 1 that can be installed in a boiler for burning a premixed air-fuel mixture.
Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 14 mukaista kattila-poltin-yhdistelmä, —esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen polttamiseksi.The invention also applies to a boiler-burner combination according to claim 14, for burning a pre-mixed air-fuel mixture.
Nk. premix-polttimilla poltetaan esisekoitetun polttoaineen ja ilman seosta. Näillä polttimilla pyritään alhaisiin NOx-päästötasoihin. Erityisesti pitkän palopään omaa- via premix-polttimia, joilla pyritään alhaisiin NOx-päästöihin (alle 9 ppm NOx-pääs- töt savukaasuissa) ilman huomattavia happiylimääriä on esitetty tekniikan tasossa, mm. julkaisussa US-6,238, 206. Tässä tunnetussa poltinmallissa on runkoon liittyvä palopää, joka ulottuu pitkälle kattilan sisäpuolelle ja alhaisiin NOx päästöihin vaadi- taan alle 12 % tai erityisesti alle 6 % happiylimäärä. Tämän polttimen suurimpana epäkohtana on kutenkin havaittu olevan edelleen suhteellisen korkea NOx-päästö- taso, jotka eivät tulevaisuudessa täytä mm. Yhdysvaltojen eräiden osavaltioiden — korkeita päästöstandardeja, mikäli poltinta halutaan ajaa tehokkaasti ts. alhaisilla, happiylimäärillä. Hakijan omassa US-hakemuksesta tunnetaan tämäntyyppinen pol- tin, jolla päästään alhaisiin päästöihin, mutta sillä on rajallinen sopivuus markkinoilla oleviin kattiloihin.The so-called premix burners burn a mixture of premixed fuel and air. These burners aim for low NOx emission levels. In particular, premix burners with a long combustion head, which aim for low NOx emissions (less than 9 ppm NOx emissions in flue gases) without significant oxygen excesses, have been presented in the state of the art, e.g. in publication US-6,238, 206. This known burner design has a burner head connected to the body, which extends far into the boiler interior, and for low NOx emissions less than 12% or especially less than 6% oxygen excess is required. The biggest drawback of this burner is, as has been observed, the still relatively high NOx emission level, which in the future will not meet e.g. Some states in the United States — high emission standards, if the burner is to be run efficiently, i.e. with low oxygen excesses. From the applicant's own US application, this type of burner is known to achieve low emissions, but it has a limited suitability for boilers on the market.
Keksinnöllä on tarkoitus aikaansaada parannus edellä esitettyyn tekniikan tasoon tai ainakin lievittää edellä olevassa tekniikan tasossa esiintyviä epäkohtia. Tämän vuoksi keksinnön ensimmäisenä tavoitteena on aikaansaada kattilaan asennetta- vissa oleva tehokas poltin sekä kattila-poltin-yhdistelmä, jossa esisekoitettua ilma- polttoaine-seosta voidaan polttaa polttimella alhaisilla, alle 3 % happiylimäärillä si-The purpose of the invention is to provide an improvement to the prior art, or at least to alleviate the disadvantages of the prior art. Therefore, the first goal of the invention is to provide an efficient burner that can be installed in a boiler and a boiler-burner combination, where the premixed air-fuel mixture can be burned with the burner at low, less than 3% oxygen excess si-
N ten, että keskimääräiset NOx-päästöt savukaasuissa pysyvät alle 15 ppm;n ja alleSo that the average NOx emissions in the flue gases remain below 15 ppm and below
S 25 7 %happiylimäärillä siten, että keskimääräiset NOx-päästöt savukaasuissa pysyvät x alle 5 ppm. Erityisesti keksinnöllä pyrittiin saavuttamaan alle 2.5 ppm NOx taso alleS 25 with 7% excess oxygen so that the average NOx emissions in the flue gases remain below x 5 ppm. In particular, the invention aimed to achieve a NOx level below 2.5 ppm
N 8 20 happiylimäärillä liekin stabiloinnilla ja seossuhteiden vaiheistuksella.N 8 20 with oxygen excesses with flame stabilization and phasing of mixture ratios.
E Keksinnön toisena tavoitteena oli saada aikaansaada erilaisiin markkinoilla oleviin o kattiloihin paremmin asennettavissa oleva poltin sekä näin aikaansaatava kattila- & 30 poltin-yhdistelma .E The second goal of the invention was to create a burner that can be better installed in different o boilers on the market, as well as a boiler & 30 burner combination that can be achieved in this way.
NOF
S Edellä olevat tavoitteet aikaansaadaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella, kattilaan asennettavissa olevalla polttimella esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen poltta- miseksi sekä patenttivaatimuksen 14 mukaisella kattila-poltin-yhdistelmällä ilma-S The above objectives are achieved with a burner that can be installed in a boiler according to claim 1 for burning a premixed air-fuel mixture and with a boiler-burner combination according to claim 14 for air-
polttoaine-seoksen polttamiseksi ja liekin muodostamiseksi kattilan sisäpuolella ole- vaan tulipesään.to burn the fuel mixture and create a flame in the firebox inside the boiler.
Tarkemmin sanottuna keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 mukaista, kattilaan asennettavissa olevaa poltinta ilma-polttoaine-seoksen polttamiseksi ja liekin muo- dostamiseksi kattilaan. Poltin käsittää runko-osan, johon liittyy mainitusta runko- osasta ulkoneva, kattilan sisäpuolelle sovitettavissa oleva pitkänomainen palopää, jonka palopään polttimen runko-osasta katsottuna ulompi pää on järjestetty aikaan- saamaan sekä pääliekin että primääriliekin, joka palopää käsittää ulomman, läpimi- taltaan suuremman kanavan palamisilman ja polttoaineen seokselle sekä ulomman — kanavan ympäröimän, läpimitaltaan pienemmän, sisemmän kanavan, primaari-il- malle sekä primaarikaasulle. Tällöin palopään ulompaan kanavaan, joka ulottuu polttimen runko-osasta palopään ulompaan päähän, on järjestetty esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen syöttö polt- timen runko-osasta, tai runko-osaan yhteydessä olevasta palopään osata, joka si- —jaitsee esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen virtaussuunnassa ennen tulipesää, pääliekin muodostamiseksi, palopään sisempään kanavaan, joka ulottuu polttimen runko-osasta palopään ulompaan päähän ja jota mainittu ulompi kanava ympäröi, on järjestetty primaari- kaasun ja primaari-ilman syöttö.More specifically, the invention concerns a burner according to claim 1 that can be installed in a boiler for burning the air-fuel mixture and forming a flame in the boiler. The burner comprises a body part, which is connected to an elongated burner head protruding from said body part, which can be fitted inside the boiler, whose outer end, viewed from the burner body part of the burner head, is arranged to create both a main flame and a primary flame, which burner head comprises an outer, larger-diameter channel for the mixture of combustion air and fuel, as well as for the primary air and the primary gas, surrounded by the outer duct, the smaller diameter inner duct. In this case, in the outer channel of the burner head, which extends from the body part of the burner to the outer end of the burner head, the supply of the premixed air-fuel mixture is arranged from the body part of the burner, or from the part of the burner head connected to the body part, which contains the premixed air-fuel in the flow direction of the mixture before the firebox, in order to form the main flame, a supply of primary gas and primary air is arranged in the inner channel of the burner head, which extends from the body part of the burner to the outer end of the burner head and which is surrounded by said outer channel.
Tällöin palopään sisempi kanava käsittää sisäputken kaasumaiselle polttoaineelle ja ulkoputken, joka ympäröi mainittua sisäputkea, jolloin mainitun sisäputken vai- pan ulkopuolen ja ulkoputken vaipan sisäpuolen väliin jää virtaustila primaari-il- malle.In this case, the inner channel of the combustion head comprises an inner tube for gaseous fuel and an outer tube that surrounds said inner tube, whereby a flow space for primary air remains between the outer side of said inner tube jacket and the inner side of the outer tube jacket.
N Tähän virtaustilaan on järjestetty palopään ulomman pään kohdalle virtausoh- a 25 jain, joka on järjestetty ohjaamaan virtaustilassa kulkevaa primääri-ilman virtausta 3 jaN In this flow space, a flow guide 25 is arranged at the outer end of the combustion head, which is arranged to control the primary air flow 3 passing through the flow space and
NOF
I sisäputken primaarikaasun virtaussuunnassa ulommassa päässä on suutin- = joukko primaarikaasun johtamiseksi virtaustilaan primääri-ilman virtaussuunnassa 2 virtausohjainta ennen tai sen jalkeen, jolloinIn the direction of flow of the primary gas of the inner tube, the outer end has a nozzle = a set of nozzles for leading the primary gas into the flow state in the direction of flow of the primary air, 2 flow guides before or after it, whereby
LO ä 30 — -primääriliekki on aikaansaatavissa järjestämällä sisemmän kanavan sisäputken vaipan ulkopuolen ja ulomman putken vaipan sisäpuolen väliseen ilmanvirtaustilaan primaari-ilman syöttö polttimen runko-osasta tai runko-osaan yhteydessä olevasta palopään osasta, joka sijaitsee primaari-ilman virtaussuunnassa ennen tulipesää, järjestämällä sisemmän kanavan sisäputkeen primaarikaasun syöttö polttimen runko-osasta tai runko-osaan yhteydessä olevasta palopään osasta, joka sijaitsee — primaari-ilman virtaussuunnassa ennen tulipesää. -muodostamalla ulomman kanavan sisäseinämän ja sisemmän kanavan ulkoseinä- män välinen tila purkauskanavaksi, jonka purkauspään keskilinja muodostaa viiston kohtauskulman palopään pituussuuntaisen keskilinjan kanssa, joka kohtauskulma on 90-140 astetta, katsottaessa mainittua purkauskanavaa polttimen rungon suun- = nasta, jolloin pääliekki on aikaansaatavissa johtamalla esisekoitettua polttoaine- ilma-seosta purkauskanavaan, josta mainittu polttoaine-ilma-seos on saatettavissa kattilaan pääliekin muodostamiseksi.LO ä 30 — -primary flame can be achieved by arranging the primary air supply from the body of the burner or from the part of the burner head connected to the body, which is located in the direction of the primary air flow before the firebox, in the air flow space between the outside of the jacket of the inner tube and the inside of the jacket of the outer tube, by arranging the inner channel primary gas supply to the inner tube from the body part of the burner or from the part of the burner head connected to the body part, which is located — in the direction of the primary air flow before the firebox. - by forming the space between the inner wall of the outer channel and the outer wall of the inner channel as a discharge channel, the center line of the discharge head forming an oblique angle of encounter with the longitudinal center line of the fire head, which angle of incidence is 90-140 degrees, when looking at the said discharge channel towards the mouth = pin of the burner body, in which case the main flame can be achieved by leading the premixed fuel-air mixture to the discharge channel, from which said fuel-air mixture can be introduced into the boiler to form the main flame.
Keksinnön mukaisessa kattila-poltin-yhdistelmässä, ilma-polttoaine-seoksen poltta- miseksi ja liekin muodostamiseksi kattilan sisäpuolella olevaan tulipesään, poltin on määritelty vaatimuksessa 1, ja on liitetty kattilaan siten, että kattilan tulipesän sisäpuolelle jää toinen osa pitkänomaisesta palopäästä, joka ulkonee runko-osasta, ja jonka palopään ensimmäinen osa jää kattilan ulkopuolelle tai on yhdistetty kattilan rakenteisiin. Pääliekki on aikaansaatavissa johtamalla esisekoi- tettua ilma-polttoaine-seosta purkauskanavaan, jonka suuaukolta mainittu poltto- — aine-ilma-seos, purkautuu kattilaan kulmassa, joka on 90-140 astetta, katsottaessa mainittua purkauskanavan suuaukkoa sen polttimen rungon puoleisen pään kautta kulkevan keskilinjan suunnasta.In the boiler-burner combination according to the invention, in order to burn the air-fuel mixture and create a flame in the firebox inside the boiler, the burner is defined in claim 1, and is connected to the boiler in such a way that another part of the elongated burner head remains inside the boiler firebox, which protrudes from the frame part, and the first part of the burner head remains outside the boiler or is connected to the boiler structures. The main flame can be achieved by leading the pre-mixed air-fuel mixture to the discharge channel, from the mouth of which the mentioned fuel-air mixture discharges into the boiler at an angle of 90-140 degrees, when looking at the mouth of the discharge channel from the direction of the center line passing through the end of the burner body. .
Pääliekki (B) on aikaansaatavissaMain flame (B) is available
NOF
NOF
N johtamalla esisekoitettua ilma-polttoaine-seosta purkauskanavaan, jonka pur- 3 25 —kauspään suuaukolta mainittu polttoaine-ilma-seos, purkautuu tulipesään, jolloinN by leading the pre-mixed air-fuel mixture to the discharge channel, through which the said fuel-air mixture discharges from the mouth opening of the discharge 3 25 —cup head, into the firebox, whereby
N mainitun purkauspään keskilinja muodostaa viiston kohtauskulman, joka kulma onThe center line of the said discharge head forms the angle of incidence of the bevel, which angle is
I noin 90-140 astetta, palopään pituussuuntaisen keskilinjan kanssa sekä myös pur- = kauskanavan pituussuuntaisen keskilinjan kanssa, katsottaessa mainittua purkaus- 2 kanavan purkauspäätä polttimen runko-osan suunnasta.I about 90-140 degrees, with the longitudinal centerline of the burner head and also with the longitudinal centerline of the discharge channel, looking at the said discharge end of the discharge 2 channel from the direction of the burner body.
LOLO
NOF
S 30 — Primääriliekki (E) on aikaansaatavissaS 30 — Primary flame (E) is available
N järjestämällä virtaustilaan, primaari-ilman syöttö polttimen runko-osasta tai runko-osaan yhteydessä olevasta siitä palopään osasta, joka sijaitsee primaari-N by arranging in the flow mode, the supply of primary air from the body part of the burner or from the part of the burner head connected to the body part, which is located in the primary
ilman virtaussuunnassa ennen tulipesää, primaari-ilman virtauksen johtamiseksi vir- tausohjaimelle, joka on sovitettu ohjaamaan primaari-ilman virtauksen kulkemaan kohti virtaustilan suuaukkoa pääliekin suuntaisena ja järjestämällä sisemmän kanavan sisäputkeen primaarikaasun syöttö polttimen runko-osasta, tai siitä runko-osaan yhteydessä olevasta palopään osasta, joka si- jaitsee primaari-ilman virtaussuunnassa ennen tulipesää, jolloin sisäputken vapaan pään läheisyydessä olevan suutinjoukon suuttimet on sovitettu suuntaamaan pri- maarikaasun purkautumaan palopään suuaukolta virtaustilaan.in the direction of air flow before the firebox, to direct the flow of primary air to the flow controller, which is adapted to direct the flow of primary air towards the mouth opening of the flow space in the direction of the main flame and by arranging the supply of primary gas to the inner tube of the inner channel from the body part of the burner, or from the part of the fire head connected to the body part, which is located in the flow direction of the primary air before the firebox, in which case the nozzles of the set of nozzles near the free end of the inner pipe are adapted to direct the primary gas to discharge from the mouth opening of the firebox into the flow state.
Käsillä oleva keksintö perustuu siihen, että palopää muodostuu kahdesta sisäkkäi- — sestä kanavasta. Ulommassa kanavassa kulkee esisekoitettu ilma-kaasuseos pur- kautuen tulipesään purkauskanavan purkauspäästä, joka kapenee ja kääntyy pois- päin, palopään keskilinjalta katsottuna. Purkauskanavan poikkileikkauksen pinta-ala pienenee esisekoitetun ilma-kaasu-seoksen kulkusuunnassa siirryttäessä kohti pur- kauspään suuaukkoa, joka sijaitsee palopään suuaukolla. — Sisemmässä kanavassa virtaa primääri-ilma ja primäärikaasu. Primääri-ilma ohja- taan kohti palopään suuaukkoa virtausohjaimen, kuten siivekkeiden kautta, pää- liekin suuntaisena. Primäärikaasu kulkee sisemmässä kanavassa omassa putkes- saan ja ohjataan palopään suuaukolle suuttimien avulla.The invention at hand is based on the fact that the firehead consists of two nested channels. In the outer channel, a premixed air-gas mixture flows, discharging into the firebox from the discharge end of the discharge channel, which narrows and turns away, as seen from the center line of the firehead. The cross-sectional area of the discharge channel decreases in the direction of flow of the premixed air-gas mixture as it moves towards the mouth opening of the discharge head, which is located at the mouth opening of the combustion head. — Primary air and primary gas flow in the inner channel. The primary air is guided towards the mouth opening of the fire head through a flow guide, such as vanes, in the direction of the main flame. The primary gas travels in the inner channel in its own pipe and is directed to the mouth opening of the fire head by means of nozzles.
Polttimessa säädetään primääriliekin tehoa ja ilmamäärää ja säätö on tarkkaa ja — vaikuttaa pääliekkiin voimakkaasti. Hyvän säädettävyyden ansiosta poltin sopii ai- kaisempaa paremmin vaihteleviin sovelluksiin ja tulipesiin. Erityisesti poltin sopii en- tistä paremmin vesiputkikattiloihin ja muihin erikoiskohteisiin.The power and air volume of the primary flame are adjusted in the burner, and the adjustment is precise and — has a strong effect on the main flame. Thanks to the good adjustability, the burner is better suited to varied applications and furnaces than before. In particular, the burner is better suited to water-tube boilers and other special applications.
Luotettavamman säädön ansiosta uudella polttimella voidaan saavuttaa 5ppmThanks to more reliable adjustment, 5ppm can be achieved with the new burner
N päästöraja hyväksyttävällä stabiliteetilla aikaisempaa monipuolisemmissa tulipe- 5 25 — sissä. Tämän lisäksi uudella konseptilla voidaan saavuttaa alle 2.5 ppm NOx taso <Q alle 8 % happiylimäärillä, optimaalisemman liekin stabiloinnin ja seossuhteiden vai- = heistuksen ansiosta. Innovatiivisen palopään muotoilun ansiosta esisekoituspoltti-N emission limit with acceptable stability in furnaces that are more versatile than before 5 25 —. In addition to this, the new concept can achieve less than 2.5 ppm NOx level <Q with less than 8% oxygen excesses, thanks to more optimal flame stabilization and change of mixture ratios. Thanks to the innovative design of the burner head, the premix burner
E mille tyypillinen riski takatulen kehittymiseen on minimoitu, mikä parantaa sekä tur- o vallisuutta, että käyttömukavuutta.The typical risk of developing a rear fire has been minimized, which improves both safety and comfort of use.
X 30 — Seuraavassa keksintöä ja sillä saavutettavia etuja havainnollistetaan vielä yksityis-X 30 — In the following, the invention and the advantages that can be achieved with it are illustrated in more detail
S kohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirroksiin.S more directly by referring to the accompanying drawings.
Kuviossa 1 esitetään leikkauskuviolla erään polttimen suoritusmuodon runko-osaa sekä siihen liittyvää palopäätä.Figure 1 shows a cross-sectional view of the body part of one embodiment of the burner and the burner head associated with it.
Kuviossa 2A esitetään etuviistosta keksinnön mukaisen polttimen palopäässä sijait- sevan virtausohjaimen erästä suoritusmuotoa.Figure 2A shows a front view of one embodiment of the flow controller located at the combustion end of the burner according to the invention.
Kuviossa 2B esitetään niin ikään etuviistosta keksinnön mukaisen polttimen palo- päässä sijaitsevan virtausohjaimen erästä toista suoritusmuotoa. 5 Kuviossa 2C esitetään etuviistosta keksinnön mukaisen polttimen palopäässä si- jaitsevan virtausohjaimen vielä erästä toista suoritusmuotoa.Figure 2B also shows another embodiment of the flow controller located at the fire end of the burner according to the invention from the front. Figure 2C shows another embodiment of the flow controller located at the burner end of the burner according to the invention from a front view.
Seuraavassa käydään ensin lyhyesti läpi mitä keksinnön mukaisen polttimen sekä kattila-poltin-yhdistelmän aspekteja kullakin kuvioilla 1, 2A, 2B ja 2Chavainnolliste- taan. — Kuviossa 1 esitetään pituusleikkauskuviolla poltinta 1, jonka palopää 2 ulottuu kat- tilaan 9. Kuviosta näkyy myös kattilan sisäpuolelle aikaansaadun liekin A, B, C. D,In the following, we will first briefly review which aspects of the burner according to the invention and the boiler-burner combination are explained in each of Figures 1, 2A, 2B and 2Cha. — Figure 1 shows a longitudinal section of the burner 1, whose burner head 2 extends into the boiler 9. The figure also shows the flame A, B, C. D, created inside the boiler.
E muodostus poltin-kattila-yhdistelmässä, polttamalla palopään suuaukolle 23 oh- jattua ilma-polttoaine-seosta 80 (pääliekin B muodostus) tai primääri-ilmaa 60 ja primaarikaasua 70 (primaariliekin E muodostus). Kuviossa 1 esitetään nuolilla ilma- — polttoaine-seoksen 80, primaari-ilman 60 ja primaarikaasun 70 etenemissuunta pa- lopäässä 2.E formation in the burner-boiler combination, by burning the air-fuel mixture 80 (primary flame B formation) or primary air 60 and primary gas 70 (primary flame E formation) directed to the mouth opening 23 of the combustion head. In Figure 1, arrows show the direction of travel of the air-fuel mixture 80, primary air 60 and primary gas 70 in the combustion head 2.
Poltin 1 on kuviossa 1 asennettu kattilaan 9 siten, että palopään 2 suuaukko 23 aukeaa kattilan sisäpuolelle 90 ja polttimen runko-osa 6 kiinnittyy laipan 91 välityk- sellä kattilaan 9.In Figure 1, the burner 1 is installed in the boiler 9 in such a way that the mouth opening 23 of the burner head 2 opens to the inside of the boiler 90 and the body part 6 of the burner is attached to the boiler 9 via the flange 91.
Polttimen 1 pitkänomainen palopää 2 ulkonee runko-osasta 6 ja kattilan 9 sisäpuo- lelle 90 on aikaansaatu pääliekki B ja primääriliekki E, jotka sijaitsevat mainitusta runko-osasta 6 katsottuna palopään ulomman pään 2a suuaukon 23 jälkeen. LiekinThe elongated burner head 2 of the burner 1 protrudes from the body part 6 and the main flame B and the primary flame E are provided on the inside 90 of the boiler 9, which are located after the mouth opening 23 of the outer end 2a of the burner head as seen from the mentioned body part 6. A flame
N muiden vyöhykkeiden (A, C, D) muodostumista on selostettu myöhemmin.The formation of N other zones (A, C, D) has been explained later.
OO
N x Palopää 2 käsittää ulomman, läpimitaltaan suuremman kanavan 3 palamisilman jaN x Combustion head 2 comprises an outer, larger-diameter channel 3 for combustion air and
N 25 — polttoaineen seokselle 80 sekä ulomman kanavan 3 ympäröimän, läpimitaltaan pie- > nemmän, sisemmän kanavan 4, primaari-ilmalle 60 sekä primaarikaasulle 70.N 25 — for the fuel mixture 80 and the inner channel 4 surrounded by the outer channel 3, smaller in diameter, primary air 60 and primary gas 70.
Ao a o Palopään 2 sisempään kanavaan 4, jota palopään 2 ulompi kanava 3 ympäröi, on & järjestetty primaarikaasun 70 ja primaari-ilman 60 syötöt. Palopään sisempi kanavaAo a o The inputs of primary gas 70 and primary air 60 are arranged in the inner channel 4 of the combustion head 2, which is surrounded by the outer channel 3 of the combustion head 2. The inner channel of the fire head
N 4 ulottuu polttimen runko-osasta 6 aina palopään 2 ulomman pään 2a suuaukolleN 4 extends from the body part 6 of the burner all the way to the mouth opening 2a of the outer end of the burner head 2
OO
N 30 23 saakka.N 30 until 23.
Palopään 2 sisempi kanava 4 käsittää sisäputken 4:41 kaasumaiselle polttoaineelle (primaarikaasulle) 70 ja ulkoputken 4;42. Ulkoputki 4:42 ympäröi mainittua sisäput- kea 4:41. Sisäputken 41 vaipan 40 ulkopinnan (eli sisäputken vaipan 41 ulkoput- keen kääntyneen puolen) ja ulkoputken 4; 42 vaipan 42a sisäpinnan (eli ulkoputken vaipan 42a sisäputkeen kääntyneen puolen) väliin jää virtaustila 4:43 primaari-il- malle 60.The inner channel 4 of the burner head 2 comprises an inner tube 4:41 for gaseous fuel (primary gas) 70 and an outer tube 4;42. The outer tube 4:42 surrounds the mentioned inner tube 4:41. The outer surface of the jacket 40 of the inner tube 41 (i.e. the turned side of the outer tube of the inner tube jacket 41) and the outer tube 4; A flow space 4:43 for the primary air 60 remains between the inner surface of the jacket 42a (ie the side of the jacket 42a of the outer tube turned to the inner tube).
Primaari-ilman 60 virtaustila 4:43 ulottuu polttimen 1 runko-osasta 6 palopään 2 ulomman pään 2a (runko-osasta 6 katsottuna) suuaukolle 23. Ulkoputken 4;42 vaippa 42a muodostaa samalla sisäkanavan 4 ja ulkokanavan 3 välisen rajapinnan. — Ulkoputken 42 vapaa pää 42A kääntyy ulospäin eli ulomman kanavan 3 ulkoseinä- män 31 vapaan pään 31A suuntaan, ulkoputken keskilinjalta eli samalla palopään keskilinjalta P katsottuna (vrt. kuvio 1). Mainittu ulkoseinämän 31 vapaa pää 31A sijaitsee sellaisen ympyrän kaarella, jonka säde on R1, jolloin ulkoputken 4; 42 va- paa pää 42A muistuttaa ulkomuodoltaan trumpettia. — Tähän virtaustilaan 43 on nyt järjestetty primaari-ilman 60 syöttö polttimen 1 runko- osasta 6 tai runko-osaan 6 yhteydessä olevasta siitä palopään 2 osasta 2b, joka sijaitsee primaari-ilman 60 virtaussuunnassa ennen tulipesää 90.The flow state 4:43 of the primary air 60 extends from the body part 6 of the burner 1 to the mouth opening 23 of the outer end 2a of the burner head 2 (as seen from the body part 6). — The free end 42A of the outer tube 42 turns outwards, i.e. in the direction of the free end 31A of the outer wall 31 of the outer channel 3, viewed from the center line of the outer tube, i.e. the same center line P of the fire end (cf. Figure 1). Said free end 31A of the outer wall 31 is located on the arc of a circle whose radius is R1, so that the outer tube 4; 42 free end 42A looks like a trumpet. — The supply of primary air 60 from the body part 6 of the burner 1 or from the part 2b of the burner head 2 connected to the body part 6, which is located in the flow direction of the primary air 60 before the firebox 90, is now arranged in this flow space 43.
Primaari-ilma 60 kulkee siten virtaustilassa 43, mainitun virtaustilan 43 polttimen 1 runko-osan 6 puoleisesta päästä 43b aina virtaustilan 43 vapaaseen päähän 43a — saakka. Virtaustilan 43 vapaa pää 43a sijaitsee palopään 2 ulommassa päässä 2a.The primary air 60 thus travels in the flow space 43, from the end 43b on the side of the body part 6 of the burner 1 of said flow space 43 all the way to the free end 43a — of the flow space 43. The free end 43a of the flow space 43 is located at the outer end 2a of the combustion head 2.
Virtaustilan 43 vapaasta päästä 43a primaari-ilma 60 virtaa palopään 2 suuaukolle 23.From the free end 43a of the flow space 43, the primary air 60 flows to the mouth opening 23 of the combustion head 2.
Virtaustilan 43 vapaaseen päähän 43a, ennen virtaustilan 43 ja samalla palopäänTo the free end 43a of the flow space 43, before the flow space 43 and at the same time to the combustion end
N ulomman pään 2a suuaukkoa 23, on asennettu virtausohjain 7. Virtausohjain 7 si-In the mouth opening 23 of the outer end 2a, a flow guide 7 is installed.
O 25 —jaitsee siten palopään 2 ulommassa päässä 2a, lähelle palopään suuaukkoa 23.O 25 —is thus located at the outer end 2a of the firehead 2, close to the mouth opening 23 of the firehead.
S Virtaustausohjain 7 ohjaa virtaustilassa 43 kulkevan primääri-ilman 60 virtauksen = kulkemaan pääliekin B suuntaisesti, kun mainittu primaari-ilma 60 poistuu virtaus-S The flow controller 7 directs the flow of the primary air 60 passing through the flow space 43 = to flow in the direction of the main flame B, when said primary air 60 exits the flow
E tilasta 43. Virtausohjaimen 7 rakennetta ja toimintaa kuvataan yksityiskohtaisemmin o jäljempänä kuvioilla 2A- 2C.E from state 43. The structure and operation of the flow controller 7 are described in more detail o below with figures 2A-2C.
X 30 Palopään?2 ulompi kanava 3 ulottuu puolestaan polttimen 1 runko-osasta palopäänX 30 The outer channel 3 of the burner?2 extends in turn from the body part of the burner 1 to the burner
S 2 ulomman pään 2a suuaukolle 23. Ulomman kanavan 3 ulkoseinämä 31 muodos- taa samalla palopään 2 ulkoseinämän. Ulomman kanavan 3 vapaa pää 3A eli ul- koseinämän 31 vapaa pää 31A kääntyy ulospäin purkauskanavan 10 keskilinjaltaS 2 for the mouth opening 23 of the outer end 2a. The outer wall 31 of the outer channel 3 forms the outer wall of the fire end 2 at the same time. The free end 3A of the outer channel 3, i.e. the free end 31A of the outer wall 31 turns outwards from the center line of the discharge channel 10
10L katsottuna (vrt. kuvio 1) kaarevuussäteellä R, jolloin myös ulomman kanavan 31 ulkoseinämä 31 muistuttaa palopään 2 suuaukon 23 kohdalla ulkomuodoltaan trumpettia.10L when viewed (cf. Figure 1) with a radius of curvature R, in which case the outer wall 31 of the outer channel 31 also resembles a trumpet in appearance at the mouth opening 23 of the fire head 2.
Ulomman kanavan 3 ulkoseinämän 31 sisäpuolen 30 sekä sisemmän kanavan 4 vaipan 42a ulkopuolen väliin jäävä tila muodostaa purkauskanavan 10, jossa kulkee esisekoitettu ilma-polttoaine-seos 80 pääliekin B muodostamiseksi. Ulkoputken 42 vaippa 42a rajaa sisempää kanavaa 4 ja toimii siten samalla sisemmän kanavan vaippana Purkauskanavan 10 palopään 2 suuaukon 23 puoleinen vapaa pää käsit- tää purkauspään 10a, jonka suuaukko on osa palopään 2 ulomman pään 2a suu- — aukkoa 23.The space between the inner side 30 of the outer wall 31 of the outer channel 3 and the outer side of the jacket 42a of the inner channel 4 forms the discharge channel 10, where the premixed air-fuel mixture 80 passes to form the main flame B. The jacket 42a of the outer pipe 42 delimits the inner channel 4 and thus functions as the jacket of the inner channel.
Kuten edellä on mainittu, purkauskanavan 10 ulkoseinämän 31 ja purkauskanavan sisäseinämän eli ulkoputken 42 vaipan 42a vapaat päät 31A ja 42A ovat kumpikin yleismuodoltaan ”trumpettimaisia” palopään 2 ulomman pään 2a kohdalla. Pur- kauskanavan 10 ulkoseinämän 31 ja purkauskanavan sisäseinämän 42a vastaavat — vapaat päät 31A ja 42A kaareutuvat siten vastaavasti ulospäin purkauskanavan keskilinjalta 10L sekä palopään keskilinjalta P, niiden kaarevuussäteiden ollessa vastaavasti R ja R1, jossa R ja R1 ovat samat tai erilaiset.As mentioned above, the free ends 31A and 42A of the outer wall 31 of the discharge channel 10 and the inner wall of the discharge channel, i.e. the jacket 42a of the outer tube 42, are both "trumpet-like" in general shape at the outer end 2a of the combustion head 2. Corresponding to the outer wall 31 of the discharge channel 10 and the inner wall 42a of the discharge channel — the free ends 31A and 42A are thus respectively curved outwards from the center line 10L of the discharge channel and from the center line P of the fire head, their radii of curvature being R and R1, respectively, where R and R1 are the same or different.
Koska purkauskanavan 10 ulkoseinämän 31 vapaa pää 31A ja purkauskanavan sisäseinämän 42a vapaa pää 42A kaartuvat ulospäin vastaavasti purkauskanavan 10a keskilinjalta 10L nähtynä ja palopään 2 keskilinjalta P nähtynä, koko purkaus- pään 10a suuntautuu poispäin palopään keskilinjalta P katsottuna.Since the free end 31A of the outer wall 31 of the discharge channel 10 and the free end 42A of the inner wall 42a of the discharge channel curve outward, respectively, as seen from the center line 10L of the discharge channel 10a and from the center line P of the fire head 2, the entire discharge head 10a is oriented away from the center line P of the fire head.
Koska purkauskanava 10a on itsessään renkaan muotoinen, niin purkauskanavan keskilinjalla 10L tarkoitetaan tässä renkaan muotoisen purkauskanavan 10a ren-Since the discharge channel 10a is itself ring-shaped, the central line of the discharge channel 10L here means the ring of the ring-shaped discharge channel 10a
N kaan muotoista keskilinjaa 10L katsottuna purkauskanavan pituusleikkauksessaN-shaped center line 10L viewed in the longitudinal section of the discharge channel
O 25 — (vrt. kuvio 1). Tällöin purkauskanavan 10 purkauspään 10a keskilinja 10 L (pur- x kauspään pituusleikkauksessa) muodostaa viiston kohtauskulman t palopään 2 pi-O 25 — (cf. Fig. 1). In this case, the center line 10 L of the discharge head 10a of the discharge channel 10 (in the longitudinal section of the discharge head x) forms an oblique meeting angle t of the fire head 2 pi-
N tuussuuntaisen keskilinjan kanssa P sekä myös purkauskanavan 10 (pituusleik- > kauksen) keskilinjan 10L kanssa. Mainittu kohtauskulma t on noin 90-140 astetta, = katsottaessa mainittua purkauskanavan 10 purkauspäätä 10a polttimen 1 rungonN with the longitudinal center line P and also with the center line 10L of the discharge channel 10 (longitudinal cut). The mentioned incident angle t is about 90-140 degrees, = when looking at the mentioned discharge end of the discharge channel 10 10a of the body of the burner 1
O 30 6suunnasta.O 30 from 6 directions.
OO
N Yleensä purkauskanavan 10 sisäseinämän 42 vapaa pää 42A (ulkoputken 42 vapaaN Generally, the free end 42A of the inner wall 42 of the discharge channel 10 (the free end of the outer tube 42
N pää 42A) , jolla on kaarevuussäde R1, kaareutuu voimakkaammin kuin purkauska- navan 10 ulkoseinämän 31 vapaa pää 31A jolla on kaarevuussäde R, jolloin R >N end 42A), which has a radius of curvature R1, curves more strongly than the free end 31A of the outer wall 31 of the discharge channel 10, which has a radius of curvature R, so that R >
R1. Tällöin purkauskanavan 10 koko purkauspää 10a kapenee ja kääntyy ulospäin kuljettaessa esisekoitetun Ilma-kaasu-seoksen 80 kulkusuunnassa kohti purkaus- kanavan 10 purkauspään 10a suuaukkoa, joka on osa palopään suuaukkoa 23 (vrt. kuvio 1). Tällöin myös purkauskanavan 10 purkauspään 10a poikkileikkauksen pinta-ala pienenee esisekoitetun ilma-kaasu-seoksen 80 kulkusuunnassa siirryttä- essa kohti purkauspään 10a suuaukkoa, joka sijaitsee palopään 2 suuaukolla 23.R1. In this case, the entire discharge end 10a of the discharge channel 10 narrows and turns outwards when the premixed air-gas mixture 80 is transported in the direction of travel towards the mouth opening of the discharge end 10a of the discharge channel 10, which is part of the mouth opening 23 of the fire head (cf. Figure 1). In this case, the cross-sectional area of the discharge head 10a of the discharge channel 10 also decreases in the direction of flow of the premixed air-gas mixture 80 as it moves towards the mouth opening of the discharge head 10a, which is located at the mouth opening 23 of the combustion head 2.
Purkauskanavan 10 purkauspään 10a uuden muotoilun ansiosta esisekoituspoltti- mille tyypillinen riski takatulen kehittymiseen on minimoitu, mikä parantaa sekä tur- vallisuutta, että käyttömukavuutta.Thanks to the new design of the discharge head 10a of the discharge channel 10, the risk of backfire typical for premix burners is minimized, which improves both safety and comfort of use.
Ulomman kanavan 3 purkauskanavaan 10 on järjestetty esisekoitetun ilma-poltto- — aine-seoksen 80 syöttö kuviossa 1 näkyvän pääliekin B muodostamiseksi. Esisekoi- tettu ilma-polttoaine-seos 80 saapuu ulompaan kanavan 3 purkauskanavaan 10 runko-osasta 6, tai runko-osaan yhteydessä olevasta palopään 2 osasta 2b, joka sijaitsee esisekoitetun ilma-polttoaine-seoksen virtaussuunnassa ennen tulipesää 90. — Sisäputken 4;41 primaarikaasun 70 virtaussuunnassa ulommassa päässä 41a on puolestaan suutinjoukko 8 primaarikaasun 70 johtamiseksi virtaustilaan 4:43. Pri- maarikaasu johdetaan virtaustilaan primääri-ilman 60 virtaussuunnassa ennen tai jälkeen virtaustilan 43 vapaassa päässä 43 sijaitsevaa virtausohjainta 7. Sisemmän kanavan 4 sisäputkeen 4;41 on järjestetty primaarikaasun 70 syöttö polttimen 1 —runko-osasta 6, tai runko-osaan 6 yhteydessä olevasta siitä palopään 2 osasta 2b, joka sijaitsee primaari-kaasun 70 virtaussuunnassa ennen tulipesää 90.In the discharge channel 10 of the outer channel 3, the supply of the premixed air-fuel mixture 80 is arranged to form the main flame B shown in Figure 1. The premixed air-fuel mixture 80 arrives in the discharge channel 10 of the outer channel 3 from the body part 6, or from the part 2b of the combustion head 2 connected to the body part, which is located in the flow direction of the premixed air-fuel mixture before the combustion chamber 90. — Primary gas of the inner tube 4;41 70 in the direction of flow at the outer end 41a, on the other hand, has a set of nozzles 8 for leading the primary gas 70 to the flow state 4:43. The primary gas is introduced into the flow space in the direction of the flow of the primary air 60 before or after the flow controller 7 located at the free end 43 of the flow space 43. The supply of the primary gas 70 from the body part 6 of the burner 1 or from the part connected to the body part 6 is arranged in the inner pipe 4;41 of the inner channel 4 from part 2b of the combustion head 2, which is located in the flow direction of the primary gas 70 before the firebox 90.
Primääriliekki E muodostuu virtaustilaan 43 syötetyn primaari-ilman 60 ja primaari- kaasun 70 virtauksen yhdistyessä virtaustilan 43 suuaukon jälkeen. Virtaustilan suu-The primary flame E is formed when the flow of primary air 60 and primary gas 70 fed into the flow space 43 combine after the mouth opening of the flow space 43. The mouth of the flow state
N aukko on osa palopään 2 suuaukkoa 23.The N opening is part of the firehead 2 mouth opening 23.
NOF
OO
5 25 Kuvioissa 2A, 2B ja 2C havainnollistetaan etuviistosta katsottuna keksinnön mukai- ? sen polttimen sisemmän kanavan virtaustilaan 43 asennetun virtausohjaimen 7 ra- = kenne ja toimintavaihtoehtoja. Kuhunkin kuvaan on lisäksi piirretty virtausohjaimelle5 25 Figures 2A, 2B and 2C illustrate, viewed from the front, according to the invention? the structure and operating options of the flow controller 7 installed in the flow space 43 of the inner channel of the burner. In addition, a flow controller is drawn on each image
E 8 saapuvan primaari-ilman virtaus 60 sekä samaiseen virtaustilaan 43 sisäputkesta o 4; 41 saapuva primaarikaasun 70;701 virtaus.E 8 incoming primary air flow 60 and to the same flow space 43 from the inner pipe o 4; 41 incoming flow of primary gas 70;701.
O a 30 — Kuten näkyy kuviosta 1, primääri-ilman 60 virtaus on järjestetty virtaamaan polttimenO a 30 — As shown in Figure 1, the flow of primary air 60 is arranged to flow through the burner
S runko-osasta 6 virtaustilaan 43 ja edelleen virtausohjaimen 7 läpi.S from the body part 6 to the flow space 43 and further through the flow guide 7.
Primaari-ilman 60 ohjaamiseen käytetyllä virtausohjaimella 7 voi olla erilaisia ra- kenteita ja muotoja, tärkeintä on kuitenkin, että virtausohjain 7 suuntaa virtausohjaimelle 7 virtaustilasta 43 saapuvan primaari-ilman 6 virtauksen kohti pää- liekkiä B. Pääliekki aikaansaadaan purkauskanavassa 10 virtaavan ilma-polttoaine- seoksen 80 avulla.The flow controller 7 used to control the primary air 60 can have different structures and shapes, however, the most important thing is that the flow controller 7 directs the flow of the primary air 6 arriving at the flow controller 7 from the flow space 43 towards the main flame B. The main flame is created in the discharge channel 10 by the air-fuel-flowing with the help of mixture 80.
Virtausohjain 7;7a voi käsittää esimerkiksi kuviossa 2A näkyvällä tavalla joukon sii- —vekkeitä 71, 7?, 73...7". Virtausohjaimen 7:7a siivekkeet 71,72,73...7" on asennettu kiertämään sisäputkea 4;41 samalla etäisyydellä sisäputken 41 vapaasta päästä 41A.The flow guide 7; 7a can comprise, for example, as shown in Figure 2A, a set of vanes 71, 7?, 73...7". The vanes 71, 72, 73... 7" of the flow guide 7: 7a are installed to rotate the inner tube 4; 41 at the same distance from the free end 41A of the inner tube 41.
Kunkin siivekkeen 71, 72, 73...7" pinta-ala ja suuntaus kahden vierekkaisen siivek- keen (esim. 7! ja 7? tai 7? ja 73) välistä kulkevaan primaari-ilman 60 virtaukseen — nähden on sovitettu sellaiseksi , että mainittu primaari-ilman 60 virtaus ohjautuu sii- vekkeiden 7 jälkeen kohti virtaustilan 43 ja samalla palopään 2 suuaukkoa 23 pää- liekin B suuntaisesti. Edullisesti primaari-ilman 60 virtaus ohjautuu ulkoputken 4;42 sisäpinnan läheisyyteen virtausohjaimen 7 vaikutuksesta.The surface area and orientation of each vane 71, 72, 73...7" with respect to the flow of primary air 60 passing between two adjacent vanes (e.g. 7! and 7? or 7? and 73) — is adjusted such that said flow of primary air 60 is directed after the vanes 7 towards the flow space 43 and at the same time the mouth opening 23 of the burner head 2 in the direction of the main flame B. Preferably, the flow of primary air 60 is directed near the inner surface of the outer tube 4;42 due to the effect of the flow guide 7.
Siivekkeet 71, 72, 73...77 ovat ainakin osittain poikkisuunnassa primaari-ilman 60 — virtaussuuntaan 60 nähden virtaustilassa 43. Edullisesti siivekkeet 71,72.73...7n ovat 20-90 asteen kulmassa primaari-ilman virtaussuuntaan 60 nähden.The vanes 71, 72, 73...77 are at least partially transverse to the primary air 60 — flow direction 60 in the flow state 43. Preferably, the vanes 71,72.73...7n are at an angle of 20-90 degrees to the primary air flow direction 60.
Kuviossa 2B virtausohjain 7;7b muodostuu yhdestä sisäputkea 41 kiertävästä ym- pyrän muotoisesta levystä, ja levyn taso on poikkisuunnassa sisäputken 41 pituus- suuntaan nähden. Levyssä on sen säteen suuntaisia uria välimatkan päässä toisis- — taan, jolloin levyn alapinnalle saapuva primaari-ilman 60 virtaus ohjautuu urista kohti virtaustilan 43 suuaukkoa 23 pääliekin B suuntaisesti.In Figure 2B, the flow guide 7; 7b consists of one circular plate that goes around the inner tube 41, and the plane of the plate is transverse to the longitudinal direction of the inner tube 41. The plate has grooves parallel to its radius at a distance from each other, whereby the flow of primary air 60 arriving on the lower surface of the plate is directed from the grooves towards the mouth opening 23 of the flow space 43 in the direction of the main flame B.
Kuviossa 2C on vielä eräs virtausohjaimen 7c toteutusmuoto. Virtausohjain 7;7c muodostuu yhdestä sisäputkea 41 kiertävästä ympyrän muotoisesta levystä, ja le-Figure 2C shows another embodiment of the flow controller 7c. The flow guide 7;7c consists of one circular plate that goes around the inner tube 41, and le-
N vyn taso on poikkisuunnassa sisäputken 41 pituussuuntaan nähden. Levyn alapin- 5 25 — nalle saapuva primaari-ilman 60 virtaus kiertää levyn ja ohjautuu kohti virtaustilan <Q 43 suuaukkoa 23 pääliekin B suuntaisesti.The plane of the N vy is transverse to the longitudinal direction of the inner tube 41. The flow of primary air 60 arriving at the lower surface of the plate goes around the plate and is directed towards the mouth opening 23 of the flow space <Q 43 in the direction of the main flame B.
N z Seuraavassa tarkastellaan vielä eräitä tärkeitä keksinnön yksityiskohtia. aN z In the following, some important details of the invention will be examined. a
O Virtaustila 4; 43 laajenee siirryttäessä kohti palopään 2 suuaukkoa 23, koska vir- i. taustilan 43 ulkoseinämänä toimiva ulkoputken vaipan 42 vapaa pää 42A kaartuuO Flow mode 4; 43 expands when moving towards the mouth opening 23 of the combustion head 2, because the free end 42A of the outer tube jacket 42, which acts as the outer wall of the current space 43, curves
O 30 — poispäin palopään 2 keskilinjalta P katsottuna. .O 30 — looking away from the center line P of the fire head 2. .
Pääliekin B luotettavan säädön ansiosta polttimella voidaan saavuttaa 5ppm pääs- töraja hyväksyttävällä stabiliteetilla useissa aikaisemmin vaikeasti kontrolloitavissa olevissa tulipesissä. Tämän lisäksi uudella konseptilla voidaan saavuttaa < 2.5 ppm (02 ref 3%) NOx taso tulipesässä optimaalisemman liekin stabiloinnin ja seossuh- teiden vaiheistuksen ansiosta.Thanks to the reliable adjustment of the main flame B, the burner can achieve an emission limit of 5ppm with acceptable stability in several furnaces that were previously difficult to control. In addition to this, the new concept can achieve a NOx level of < 2.5 ppm (02 ref 3%) in the firebox thanks to more optimal flame stabilization and phasing of mixture ratios.
Primaari-ilmaa 60 syötetään primääriliekin E aikaansaamiseksi 5 -30 % polttimen palopäähän?2 syötetystä kokonaisilmamäärästä ja primaari-ilman 60 ja primäärikaa- sun 70 keskinäistä määrää ja virtausnopeutta säätämällä voidaan ohjata tarkasti primääriliekin E tehoa. Tämä vaikuttaa voimakkaasti pääliekin B tehoon ja stabili- teettiin. Edullisesti primaari-ilmaa 60 syötetään primääriliekin E aikaansaamiseksi noin 20 % siitä kokonaisilmamäärästä, joka käytetään pääliekin B muodostamiseksi — esisekoitetun ilma-kaasu-seoksen 80 välityksellä sekä primaariliekin E aikaansaa- miseksi primaari-ilman 60 välityksellä.The primary air 60 is fed to create the primary flame E 5-30% of the total amount of air fed to the combustion head?2 of the burner, and by adjusting the mutual amount and flow rate of the primary air 60 and the primary gas 70, the power of the primary flame E can be precisely controlled. This strongly affects the power and stability of the main flame B. Preferably, the primary air 60 is supplied to create the primary flame E about 20% of the total amount of air used to create the main flame B — via the premixed air-gas mixture 80 and to create the primary flame E via the primary air 60.
Kaikki esisekoitettu ilma ja polttoaine syötetään pääliekin B alueelle eli kuviossa 1All the premixed air and fuel are fed to area B of the main flame, i.e. in figure 1
B-vyöhykkeelle , jolla vyöhykkeellä tapahtuu valtaosa palamisesta. Palopään suu- aukolle 23 muodostuu primääriliekki E, jonka tehoa ja ilmamäärää säätämällä voi- daan vaikuttaa pääliekin B vyöhykkeelle virtaavan savukaasun lämpötilaan. Näin polttimen 1 stabiliteetti ja päästöt voidaan optimoida erilaisiin sovelluksiin ja tuli- pesiin. Hyvän säädettävyyden ansiosta poltin sopii aikaisempaa paremmin vaihte- leviin sovelluksiin ja tulipesiin. Erityisesti poltin 1 sopii entistä paremmin vesiputki- kattiloihin ja muihin erikoiskohteisiin. — Kuviossa 1 näkyvällä A-liekin vyöhykkeellä tapahtuu myös hieman palamista, polt- toaine ja ilma päätyvät A-liekin vyöhykkeeltä pääliekin B-vyöhykkeeltä. Savukaasu kiertää A-vyöhykkeellä ja samalla jäähtyy. A-vyöhykkeellä jäähtynyt savukaasu pa- laa lopulta pääliekin B -vyöhykkeelle alentaen samalla pääliekin lämpötilaa ja vä- hentäen polttimen NOx-päästöjä. Myös liekin C vyöhykkeeltä C virtaa pääliekin B-To the B-zone, in which zone the majority of burning takes place. A primary flame E is formed at the mouth opening 23 of the burner head, the temperature of the flue gas flowing into the zone B of the main flame can be influenced by adjusting its power and air volume. In this way, the stability and emissions of the burner 1 can be optimized for various applications and furnaces. Thanks to the good adjustability, the burner is better suited to varied applications and furnaces than before. In particular, burner 1 is even better suited for water-tube boilers and other special applications. — In the A-flame zone shown in Figure 1, a little burning also takes place, the fuel and air end up in the A-flame zone from the B-zone of the main flame. The flue gas circulates in the A zone and cools at the same time. The flue gas cooled in the A-zone finally returns to the B-zone of the main flame, lowering the temperature of the main flame and reducing the burner's NOx emissions. Also from zone C of flame C flows to main flame B-
N 25 — vyöhykkeelle osittain jäähtynyttä savukaasua, joka sekä laimentaa että jäähdyttääN 25 — partly cooled flue gas in the zone, which both dilutes and cools
N B-vyöhykettä, viilentäen liekin lämpötilaprofiilia ja täten vähentäen polttimen NOx- 3 päästöjä.N B zone, cooling the flame temperature profile and thus reducing the burner's NOx-3 emissions.
NOF
- Palopään 2 suuaukon 23 edessä on voimakas paluuvirtaus. Savukaasu poistuu = pääliekin B-vyöhykkeeltä kattilan 9 seiniä pitkin samalla jäähtyen ja osa siitä palaa- There is a strong return flow in front of the firehead 2 mouth opening 23. The flue gas exits = from the B-zone of the main flame along the walls of the boiler 9, cooling at the same time and part of it burns
O 30 — takaisin tulipesän 9 keskiosan kautta paluuvirtauksena D-C. Paluuvirtaus D-C sekä i. stabiloi liekkiä että viilentää ja laimentaa pääliekin muodostamaa B-vyöhykettä. Lie-O 30 — back through the central part of the firebox 9 as return flow D-C. The return flow D-C both i. stabilizes the flame and cools and dilutes the B-zone formed by the main flame. Lie-
O kin D-vyöhykkeellä, tulipesän 90 päädyssä ei ole merkittäviä paluuvirtauksia, mutta siellä tapahtuu vielä hiilimonoksidin loppuun palamista.Ok, in the D-zone, at the end of the firebox 90, there are no significant return flows, but carbon monoxide is still burnt out there.
Pääosien viitenumerotMain parts reference numbers
Poltin 1Burner 1
Palopää 2 ulompi pää 2a palopään osa ennen tulipesää 2b suuaukko 23Fire head 2 outer end 2a part of the fire head before the firebox 2b mouth opening 23
Ulompi kanava 3 vapaa pää 3A ulkoseinämä 31 sisäpuoli 30 vapaa pää 31AOuter channel 3 free end 3A outer wall 31 inner 30 free end 31A
Sisempi kanava 4 sisäputki :41 vaippa 41a ulkoseinämä 40Inner channel 4 inner pipe :41 jacket 41a outer wall 40
NOF
N ulkoputki 42N outer tube 42
NOF
< N o vapaa pää 42A< No. free end 42A
NOF
- vaippa 42a = o 20 virtaustila 43 2- sheath 42a = o 20 flow state 43 2
N vapaa pää 43aN free end 43a
OO
NOF
Polttimen runko-osa 6Burner body part 6
Virtausohjain 7 siivekkeet 71.72, 73.7"Flow guide 7 vanes 71.72, 73.7"
Suuttimet 8Nozzles 8
Kattila 9 sisäpuoli, tulipesä 90 — Kattilan ja polttimen välisen liitoksen laippa 91Inside of the boiler 9, firebox 90 — Flange of the connection between the boiler and the burner 91
Purkauskanava 10 purkauspää 10aDischarge channel 10 discharge head 10a
Primaari-ilma 60Primary air 60
Suuaukolta purkautuva primaari-ilma 602 — Primaarikaasu 70 virtaustilaan purkautuva primaarikaasu 701Primary air discharged from the mouth opening 602 — Primary gas 70 primary gas discharged into the flow state 701
Esisekoitettu ilma-polttoaine-seos 80Premixed air-fuel mixture 80
Paluuliekki AReturn flame A
Pääliekki B — Sivuliekki välittömästi primaariliekin takana CMain flame B — Side flame immediately behind primary flame C
Kaukaisempi sivuliekki primaariliekin takana D 3 Primaariliekki EFarther side flame behind the primary flame D 3 Primary flame E
S Palopään pituussuuntainen keskilinja P = Ulomman kanavan vapaan pään kaarevuussäde RS Longitudinal centerline of the fire end P = Radius of curvature R of the free end of the outer channel
O 20 Ulkoputken vapaan pään kaarevuussäde R1O 20 Radius of curvature of the free end of the outer tube R1
OO
3 Purkauskanavan keskilinja 10L - Purkauspään keskilinja 10A3 Center line of discharge channel 10L - Center line of discharge head 10A
Claims (19)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20225319A FI130837B1 (en) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | Burner, and combination of boiler-burner |
CN202310391224.9A CN116906891A (en) | 2022-04-12 | 2023-04-12 | Burner and furnace-burner assembly |
EP23167527.3A EP4261457A1 (en) | 2022-04-12 | 2023-04-12 | Burner and boiler-burner assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20225319A FI130837B1 (en) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | Burner, and combination of boiler-burner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20225319A1 true FI20225319A1 (en) | 2023-10-13 |
FI130837B1 FI130837B1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=86006644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20225319A FI130837B1 (en) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | Burner, and combination of boiler-burner |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4261457A1 (en) |
CN (1) | CN116906891A (en) |
FI (1) | FI130837B1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3606625A1 (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-04 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Pilot burner with low NOx emission for furnace installations, in particular of gas turbine installations, and method of operating it |
US5813846A (en) * | 1997-04-02 | 1998-09-29 | North American Manufacturing Company | Low NOx flat flame burner |
US6238206B1 (en) | 1997-05-13 | 2001-05-29 | Maxon Corporation | Low-emissions industrial burner |
US6565361B2 (en) * | 2001-06-25 | 2003-05-20 | John Zink Company, Llc | Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation |
-
2022
- 2022-04-12 FI FI20225319A patent/FI130837B1/en active
-
2023
- 2023-04-12 EP EP23167527.3A patent/EP4261457A1/en active Pending
- 2023-04-12 CN CN202310391224.9A patent/CN116906891A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4261457A1 (en) | 2023-10-18 |
CN116906891A (en) | 2023-10-20 |
FI130837B1 (en) | 2024-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2294336B1 (en) | Low nox burner | |
US3897198A (en) | Gaseous fuel burners | |
US6024083A (en) | Radiant tube burner nozzle | |
US6186775B1 (en) | Burner for operating a heat generator | |
US4125360A (en) | Steam atomizing burner | |
US9945555B2 (en) | Multi-air chamber burner with swirl generator | |
US4979894A (en) | Arrangement for burning fuels in a narrow combustion space | |
EP2781835A1 (en) | Inner and outer flame compound type multistage burner | |
FI20225319A1 (en) | Burner, and combination of boiler-burner | |
US7172413B2 (en) | Laundry dryer having gas combustion apparatus | |
US20190093879A1 (en) | Boiler for producing hot water or steam | |
RU2396488C1 (en) | Burner for gas burning | |
US20230324042A1 (en) | Burner and boiler-burner assembly | |
RU2529436C1 (en) | Air heater with top heating | |
KR20050114639A (en) | Gas combustion device | |
RU2545604C2 (en) | Burner for thermal afterburning device | |
KR101830501B1 (en) | Injection nozzle and burner having same | |
JP4148656B2 (en) | Combustion device | |
JP7319621B1 (en) | Burner | |
JP2023106203A (en) | burner | |
KR100299320B1 (en) | Round Flame Gas Burner | |
JP4079664B2 (en) | Combustion device | |
RU2187756C1 (en) | Gas multiflame torch | |
JP2023154262A (en) | Burner | |
SU221199A1 (en) | GAS-BURNER |