FR2547900A1

FR2547900A1 - GAS BURNER

Info

Publication number: FR2547900A1
Application number: FR8318426A
Authority: FR
Inventors: Friedrich Berger; Manfred Schingnitz; Klaus Fleischer; Christian Reuther; Ernst Gudymov; Vladimir Semenov; Vasilij Fedotov
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Priority date: 1983-05-04
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1984-12-28
Also published as: GB2139343B; GB8411133D0; DE3338756A1; GB2139343A; DD214912A1; FR2547900B1

Abstract

A.BRULEUR A GAZ. B.CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UNE ENVELOPPE REFROIDIE PAR L'EAU 1 AVEC UN RACCORD 2 POUR L'AMENEE DE GAZ ET UNE GRILLE DE REPARTITION 3, UN TUYAU CENTRAL 7 POUR L'AMENEE D'OXYGENE, AVEC UNE CHAMBRE COLLECTRICE 8 QUI EST POURVUE D'UNE GRILLE AVEC, FIXE SUR SON COTE FRONTAL, DES TUYAUX 10 SORTANT DE LA GRILLE DE REPARTITION. C.L'INVENTION S'APPLIQUE AUX BRULEURS A GAZ.A. GAS BURNER. B. CHARACTERIZED IN THAT IT CONTAINS A WATER-COOLED ENCLOSURE 1 WITH A FITTING 2 FOR THE GAS SUPPLY AND A DISTRIBUTION GRID 3, A CENTRAL PIPE 7 FOR THE OXYGEN SUPPLY, WITH A COLLECTOR CHAMBER 8 WHICH IS PROVIDED WITH A GRID WITH, FIXED ON ITS FRONT SIDE, PIPES 10 EXIT FROM THE DISTRIBUTION GRID. C. THE INVENTION APPLIES TO GAS BURNERS.

Description

le "Brûleur à gaz" la présente invention concerne un brûleur à gaz quithe "gas burner" the present invention relates to a gas burner which

peut, 8 tre utilisé, en industrie chimique, par exem5 ple pour la séparation de gaz naturel avec de l'oxygène et can be used in the chemical industry, for example for the separation of natural gas with oxygen and

de la vapeur d'eau.water vapor.

On connaît un br O leur a gaz qui comprend une enveloppe refroidie % l'eau contenant une grille de répartition qui sert en m 8 me temps de paroi de fond refroidi à 10 l'eau pour l'enveloppe, ainsi que, l'une à la suite de l'autre dans l'enveloppe, des sections pour l'amenée de gaz et d'oxygène, avec des grilles tubulaires dans lesquelles sont fixés des tuyaux Les tuyaux pour l'amenée de l'oxygène sont montés à l'intérieur des tuyaux d'amenée de 15 gaz, et ces derniers sont fixés, par leurs extrémités de A gas brine is known which comprises a water-cooled shell containing a distribution grid which serves as a water-cooled bottom wall time for the shell, as well as one following the other in the envelope, sections for the supply of gas and oxygen, with tubular grids in which are fixed pipes The pipes for the supply of oxygen are mounted to the gas supply pipes, and these are fixed by their ends to

sortie, dans la grille de répartition (certificat d'origine Ud SSR n 330 306, Xl G 23 D 15/04 1972). output, in the distribution grid (certificate of origin Ud SSR n 330 306, Xl G 23 D 15/04 1972).

Ce brûleur connu présente les inconvénients importants suivants grande résistance hydraulique du brdleur contre le passage du gaz et de l'oxygène, qui est liée à l'emploi, pour leur amenée, de sections, disposées l'une à la suite dans l'enveloppe, et qui conduisent à une grande longueur des canaux à gaz et à oxygène, faible fiabilité de fonctionnement du braleur, parce que la grille de répartition (fond de l'enveloppe) se trouve au voisinage indirect de la base de la 2. flamme de gaz-oxygène de sorte que cette pièce est détruite par br Llage Les tuyaux pour l'amenée de l'oxygène sont montés dans les tuyaux d'amenée de gaz, et viennent# à la sortie, directement en contact avec les courants de gaz et d'oxygène, ce qui conduit (notamment en cas d'abaissement et de changement de la charge, ou de cessation de la pression) à une inflammation rapide et une destruction par brdlage des petits tuyaux d'amenée d'oxygbne et ainsi à une This known burner has the following significant drawbacks: high hydraulic resistance of the burner against the passage of gas and oxygen, which is related to the use, for their supply, of sections, arranged one after the other in the envelope , and which lead to a great length of the gas and oxygen channels, low reliability of operation of the burner, because the distribution grid (bottom of the envelope) is in the indirect vicinity of the base of the 2. flame of gas-oxygen so that this piece is destroyed by br Llage The pipes for the supply of oxygen are mounted in the gas supply pipes, and come # to the outlet, directly in contact with the gas currents and of oxygen, which leads (especially in case of lowering and change of the load, or cessation of pressure) to rapid ignition and destruction by burning small oxygen supply pipes and thus to a

mise hors service obligatoire du brdleur. mandatory shutdown of the burner.

La présente invention concerne un brûleur du type constitué par une enveloppe refroidie à l'eau avec des raccords d'introduction et une grille de répartition, pourvue d'un système d'orifices de sortie, et qui sert en même temps de paroi de fond refroidie à l'eau de l'envelop15 pe, et comportant en outre, un tuyau central avec une conduite collectrice, pourvu, sur son c 8 té frontal, d'une grille, dans laquelle sont fixés de petits tuyaux, et qui comprend une série d'orifices de sortie Un tel braleur The present invention relates to a burner of the type consisting of a water-cooled envelope with inlet connections and a distribution grid, provided with a system of outlet orifices, and which serves at the same time as a bottom wall. water cooled of the casing, and further comprising a central pipe with a collecting pipe, provided on its front side with a grid, in which are fixed small pipes, and which comprises a series of outlets Such a burner

est connu d'après le brevet DDR N O 146 765. is known from DDR Patent No. 146,665.

Le gaz s'écoule, dans un tel brûleur, par un tuyau central, dans la conduite collectrice et dans les petits tuyaux qui constituent la grille de répartition le gaz contenant de l'oxygène parvient 9 à travers les raccords, dans l'enveloppe du brileur, et à travers la fente annu25 laire entre l'enveloppe et le tuyau central, dans la grille de Répartition Ensuite, il passe à travers la fente annulaire entre les petits tuyaux et les bords des orifices de la grille de répartition pour parvenir en contact avec le gaz. L'inconvénient de ce br leur connu réside dans sa faible fiabilité de fonctionnement parce que les The gas flows in such a burner through a central pipe, in the collector pipe and in the small pipes which constitute the distribution grid, the oxygen-containing gas passes through the connections into the envelope of the pipe. Then, it passes through the annular gap between the small pipes and the edges of the orifices of the distribution grid in order to come into contact with the annular gap between the casing and the central pipe. with the gas. The disadvantage of this known problem lies in its low reliability of operation because the

petits tuyaux pour l'amenée du gaz sont installés dans les orifices de la grille de répartition de l'enveloppe à travers lesquels passe l'oxygène En conséquence, les courants 35 respectifs de gaz et d'oxygène viennent, à la sortie, direc- Small pipes for the supply of gas are installed in the orifices of the envelope distribution grid through which the oxygen passes. As a result, the respective streams of gas and oxygen come, at the outlet, directly

3, tement en contact réciproque, ce qui, (notamment en cas d'abaissement et de modification de la charge ou de cessation de la pression) conduit à une inflammation prématurée et une destruction par brûlage des petits tuyaux d'amenée de gaz et à une défaillance du braleur. En outre, la grille de répartition (paroi de fond de l'enveloppe) se trouve rapprochée au voisinage de la base de la flamme de gaz et d'oxygène et, en conséquence, 3, in mutual contact, which, (especially in case of lowering and changing the load or cessation of pressure) leads to premature ignition and burning destruction of small gas supply pipes and to failure of the burner. In addition, the distribution grid (bottom wall of the envelope) is close to the vicinity of the base of the flame of gas and oxygen and, consequently,

souvent exposée à un brdlage du métal. often exposed to metal burn.

La présente invention a pour but de réaliser The present invention aims to achieve

un brûleur ayant une fiabilité de fonctionnement élevée, satisfaisante dans un large domaine de charge de gaz, dtoxygène et de vapeur d'eau. a burner having a high reliability of operation, satisfactory in a wide range of gas, oxygen and water vapor.

Dans ce but, l'invention a pour objet un brû15 leur à gaz comprenant une enveloppe refroidie par l'eau avec un raccord pour l'amenée de gaz et une grille de répartition, un tuyau central pour l'amenée d'oxygène, avec une chambre collectrice qui est pourvue d'une grille avec, fixés sur son c 8 té frontal, des tuyaux sortant de la grille 20 de répartition, brûleur caractérisé en ce que, pour accroitre la fiabilité de fonctionnement en évitant un brûlage destructeur des tuyaux et un brûlage de la grille de répartition, il est prévu, dans la chambre annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central, une chemise 25 tubulaire cylindrique pour l'amenée de la vapeur d'eaup avec une chambre collectrice, qui est pourvue d'une grille avec des tuyaux fixes sur son e 8 té frontal, la chambre collectrice du tuyau central étant disposée à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise cylindrique, les tu30 yaux de la chambre collectrice du tuyau central étant introduits dans les tuyaux de la chambre collectrice de la chemise, et la grille de répartition de l'enveloppe étant disposée à l'intérieur de l'enveloppe du brûleur, La grille de répartition peut avoir la forme 35 d'uzn disque pourvu d'une série d'orifices, ou bien la forme 4, d'ul anneau avec um profilé semicirculaire sur sa surface intérieure For this purpose, the subject of the invention is a gas burner comprising a water-cooled envelope with a connection for the supply of gas and a distribution grid, a central pipe for the supply of oxygen, with a collecting chamber which is provided with a grid with, fixed on its front face, pipes out of the distribution grid, burner characterized in that, to increase the reliability of operation avoiding a destructive burning of pipes and In the annular chamber between the walls of the casing and the central pipe, there is provided a cylindrical tubular jacket 25 for the supply of water vapor with a collecting chamber, which is provided with a grid with fixed pipes on its front tee, the collecting chamber of the central pipe being disposed inside the collecting chamber of the cylindrical jacket, the tubes of the collecting chamber of the central pipe being introduced into the pipes of the collector chamber of the jacket, and the distribution grid of the envelope being disposed inside the burner shell, the distribution grid may have the form of a disk provided with a series of orifices, or the form 4, of ul ring with um semicircular profile on its inner surface

la description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés the following description relates to an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings

dans lesquxels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du brâleur à gaz, in which: Figure 1 is a longitudinal sectional view of the gas burner,

les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale de deux variantes de réalisation de la grille 10 de répartition. Figures 2 and 3 are cross-sectional views of two embodiments of the grid 10 distribution.

le brûleur à gaz comprend une enveloppe refroidie à l'eau 1 avec un raccord 2 pour l'amenée de gaz, une grille de répartition 3 et une double enveloppe 4 pour le refroidissement, laquelle est pourvue des raccords 15 5 et 6 pour l'amenée et l'évacuation de l'eau, d'un tuyau central 7 pour l'amenée de l'o Vygène, d'une chambre collectrice 8, laquelle est pourvue d'une grille tubulaire 9 dans laquelle sont fixés des tuyaux 10 é Une chemise tubulaire 11 est pourvue d'un raccord 12 pour l'amenée de la va20 peur d'eau et d'une chambre collectrice 13 avec une grille 14 dans laquelle sont fixés des tuyaux 15 o la chambre collectrice 8 du tuyau central 7 est disposée à l'intérieur de la chambre collectrice 13 du raccord tubulaire, les tuyaux 10 de la chambre collectrice 25 du tuyau central sont disposés coaxialement à l'intérieur des tuyaux 15 de la chambre collectrice 13 en formant une fente annulaire Des tuyaux 10 et 15 sortent de la grille de répartition 13 de l'enveloppeo Cette grille est disposée à une certaine distance de la surface de sortie frontale de l'enveloppe et à l'intérieur de cette dernière Une telle disposition de la grille de répartition 3 permet de considérer l'extrémité de sortie de l'enveloppe comme une buse the gas burner comprises a water-cooled shell 1 with a gas supply fitting 2, a distribution grid 3 and a jacket 4 for cooling, which is provided with connections 5 and 6 for the feeding and evacuation of water, a central pipe 7 for the supply of oxygen, a collecting chamber 8, which is provided with a tubular grid 9 in which are fixed pipes 10 A tubular liner 11 is provided with a connector 12 for supplying water vapor and a collection chamber 13 with a grid 14 in which are fixed pipes 15 o the collecting chamber 8 of the central pipe 7 is arranged inside the collecting chamber 13 of the tubular connection, the pipes 10 of the collecting chamber 25 of the central pipe are arranged coaxially inside the pipes 15 of the collecting chamber 13, forming an annular slot. Pipes 10 and 15 exit from the distribution grid 13 of the envelope This grid is arranged at a certain distance from the front exit surface of the envelope and inside the latter. Such an arrangement of the distribution grid 3 makes it possible to consider the exit end of the envelope as a buzzard

de sortie du brdleur sous forme d'une pièce unitaire. output of the burner in the form of a unitary piece.

La figure 2 représente une vue en coupe du 35 brdleur dans le cas o la grille de répartition est réalisée 5. sous la forme d'une plaque ou disque pourvu d'une série d'orifices à travers lesquels sortent les tuyaux 15 en FIG. 2 shows a sectional view of the burner in the case where the distribution grid is made in the form of a plate or disk provided with a series of orifices through which the pipes 15 exit out.

laissant une fente de passage autour d'eux. leaving a slot around them.

la figure 3 représente une vue en coupe du braleur dans le cas oh la grille de répartition a la forme d'un anneau pourvu d'une série de logements creux à profil semi-circulaire répartis sur la surface intérieure de l'anneau Ces logements entourent à l'extérieur la rangée des 3 shows a sectional view of the burner in the case where the distribution grid has the shape of a ring provided with a series of hollow housing with a semi-circular profile distributed on the inner surface of the ring. outside the row of

tuyaux 15 en formant une fente entre eux et les tuyaux. pipes 15 forming a slot between them and the pipes.

Le brûleur conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante s A travers le tuyau central 7, on introduit l'oxygène qui est réparti au moyen des tuyaux 10 pour parvenir dans la chambre de réaction A travers le raccord 12, 15 on introduit dans l'espace annulaire formé entre le tuyau central 7 et la chemise tubulaire 11 de la vapeur d'eau qui s'écoule dans la fente entre les tuyaux 10 et 15 pour parvenir dans la chambre de réaction A travers le raccord 2, on introduit, dans l'espace compris entre l'enveloppe 1 20 et la chemise tubulaire 11, le gaz naturel qui parvient sur la grille de répartition 3 v et qui s'écoule à travers la fente annulaire entre les tuyaux 15 et les bords des orifices de la grille (conformément au dispositif des figures 1 et 2) Dans le cas d'emploi d'une grille de répartition 25 3, en forme d'anneau avec un système de logements creux autour de la rangée de tuyaux 15, le gaz s&écoule vers le The burner according to the invention operates as follows: Through the central pipe 7, oxygen is introduced which is distributed by means of the pipes 10 to reach the reaction chamber Through the coupling 12, 15 the annular space formed between the central pipe 7 and the tubular liner 11 of the water vapor flowing in the slot between the pipes 10 and 15 to reach the reaction chamber through the coupling 2, is introduced, in the space between the casing 1 20 and the tubular liner 11, the natural gas that reaches the distribution grid 3 v and flows through the annular slot between the pipes 15 and the edges of the openings of the grid (according to the device of Figures 1 and 2) In the case of use of a distribution grid 25 3, ring-shaped with a hollow housing system around the row of pipes 15, the gas flows to the

centre (dispositif suivant les figures 1 et 3). center (device according to Figures 1 and 3).

La grille de répartition en forme de disque avec une série d'orifices conforme à la figure 2, est uti30 lisée dans le cas d'un grand nombre de rangées de tuyaux concentriques Dans le cas d'un petit nombre de tuyaux concentriques et une disposition compacte en paquet des tuyaux, on utilise de préférence une grille en forme d'anneau avec une série de logements creux semi-circulaires sur sa surfa35 ce intérieure, conformément à la figure 3 Dans les deux 6. cas, le gaz à sa sortie de l'enveloppe 1 sort sous la forme d'un courant concentré dans lequel se trouvent placés les tuyaux pour l'amenée respective de la vapeur et de l'oxygène A la sortie du br Oleur, l'oxygène et le gaz sont sé5 parés l'un de l'autre par des couches intermédiaires de vapeur, qui ne permettent pas l'apparition d'un allumage prématuré L'eau destinée au refroidissement est intrôduite, à travers le raccord 5, dans la fente entre l'enveloppe et la paroi intérieure de la chemise L'eau contourne la 10 paroi intérieure, passe à travers la fente entre la paroi The disk-shaped distribution grid with a series of orifices according to FIG. 2 is used in the case of a large number of concentric pipe rows. In the case of a small number of concentric pipes and a provision In a compact package of pipes, a ring-shaped grid is preferably used with a series of semicircular hollow housings on its inner surface, in accordance with FIG. 3. In both cases, the gas at its outlet from the casing 1 comes out in the form of a concentrated stream in which the pipes are placed for the respective supply of steam and oxygen. At the outlet of the furnace, the oxygen and the gas are separated. from one another by intermediate vapor layers, which do not allow the occurrence of premature ignition Water for cooling is introduced through the connection 5 into the slot between the casing and the wall Inner of the shirt The water bypasses the inner wall passes through the slot between the wall

intérieure et la paroi extérieure vers le raccord 6 par lequel elle quitte le brûleur. inside and the outer wall to the connection 6 through which it leaves the burner.

Le braleur à gaz conforme à l'invention présente les avantages suivants: 1 o Du fait que dans l'espace annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central est prévue une chemise tubulaire cylindrique pour l'amenée de la vapeur avec une chambre collectrice qui est pourvue dtune grille tubulaire avec des tuyaux fixés sur le c 8 t 6 frontal 20 et que cette chambre collectrice du tuyau central se trouve à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise tubulaire, le gaz et l'oxygène ne parviennent pas en contact réciproque à leur sortie du braleur, mais ils sont séparés par une couche intermédiaire de vapeur d'eau, et leur me25 lange se produit seulement à une certaine distance de la surface de sortie frontale de l'enveloppe du brtleur, de telle sorte qu'un brflage destructeur du tuyau d'amenée The gas burner according to the invention has the following advantages: 1. In the annular space between the walls of the casing and the central pipe is provided a cylindrical tubular jacket for the supply of steam with a a collecting chamber which is provided with a tubular grid with pipes fixed on the front face 20 and that this collecting chamber of the central pipe is located inside the collecting chamber of the tubular jacket, the gas and the oxygen do not come into contact with each other when they exit the burner, but they are separated by an intermediate layer of water vapor, and their mixture only occurs at a certain distance from the frontal exit surface of the burner shell, such that a destructive bursting of the supply pipe

est exclu.is excluded.

2. Du fait que la grille de répartition est 30 disposée à l'intérieur de l'enveloppe, elle est éloignée de la base de la flamme et elle est en outre, protégée efficacement par une couche de gaz naturel absorbante de la chaleur, qui se déplace depuis la grille de répartition vers le fond de l'enveloppe du brtleur, de telle sorte que 35 la grille n'est pas surchauffée et échappe au risque de brûlage destructeuro De brûleur à gaz possède une fiabilité de fonctionnement élevée pour n'importe quelles charges de gaz et deoxygene, lors de modifications éventuelles des propor5 tions de gaz et d'oxygène ou modifications des températures ou des vitesses d'écoulement o,etce Même dans le cas d'une amenée relativement faible de vapeur d'eau entre les courants de gaz et d'oxygène, on est assuré d'un espacement certain entre le c 8 té frontal de l'enveloppe du brûleur et 10 la base de la flamme Dans un essai de conditions de fonctionnement dans lesquelles on observait une défaillance de l'objectif de base de l'invention, on n'a cependant pas constaté, ni de surchauffe, ni de br Olage des éléments du brûleur, pendant toute la durée de l'essai, 2. Because the distribution grid is disposed within the casing, it is remote from the base of the flame and is further efficiently protected by a layer of natural gas absorbing heat which moves from the distribution grid to the bottom of the burner casing, so that the grate is not overheated and escapes the risk of destructive burning. Gas burner has high operating reliability for anyone which gas and oxygen loads, when possible changes in gas and oxygen ratios, or changes in temperatures or flow velocities, and even in the case of a relatively low supply of water vapor between gas and oxygen streams, a certain spacing between the front side of the burner shell and the base of the flame is ensured. In a test of operating conditions in which failure of the basic objective of the invention, it has however not found, nor overheating nor burner elements burner, throughout the duration of the test,

REVE N D I O AT I O N SREVE N D I O AT IO N S

1. Brfleur à gaz comprenant une enveloppe refroidie par l'eau ( 1) avec un raccord ( 2) pour l'amenée de gaz et une grille de répartition ( 3), un tuyau central 5 ( 7) pour l'amenée d'oxyg&ne, avec une chambre collectrice ( 8) qui est pourvue d'une grille avec, fixés sur son c 8 té frontal, des tuyaux ( 10) sortant de la grille de répartition, brûleur caractérisé en ce que, pour accroître la fiabilité de fonctionnement en évitant un brûlage destruc10 teur des tuyaux et un brûlage de la grille de répartition, il est prévu, dans la chambre annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central ( 7), une chemise tubulaire ( 11) cylindrique pour l'amenée de la vapeur d'eau, avec une chambre collectrice ( 8) qui est pourvue d'une grille avec des tuyaux fixées sur son c 8 té frontal, la chambre collectrice ( 8) du tuyau central ( 7) étant disposée à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise cylindrique, les tuyaux ( 10) de la chambre collectrice du tuyau central ( 7) étant introduits dans les tuyaux de la chambre 20 collectrice de la chemise, et la grille de répartition de l'enveloppe étant disposée à l'intérieur de l'enveloppe du brdleur. A gas burner comprising a water-cooled envelope (1) with a connection (2) for supplying gas and a distribution grid (3), a central pipe (7) for supplying gas oxygen, with a collecting chamber (8) which is provided with a grid with, fixed on its front end, pipes (10) out of the distribution grid, burner characterized in that, to increase the reliability of operation by avoiding a destructive burner of the pipes and a burning of the distribution grid, there is provided in the annular chamber between the walls of the casing and the central pipe (7), a tubular jacket (11) cylindrical for the supplying water vapor, with a collecting chamber (8) which is provided with a grid with pipes fixed on its front face, the collecting chamber (8) of the central pipe (7) being arranged at the inside the collecting chamber of the cylindrical liner, the pipes (10) of the collecting chamber of the central air (7) being introduced into the pipes of the collecting chamber 20 of the jacket, and the distribution grid of the envelope being disposed inside the envelope of the burner.

2. Brleur à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de répartition a la forme 25 d'un disque pourvu d'un système d'orifices. 2. Gas burner according to Claim 1, characterized in that the distribution grid is in the form of a disk provided with a system of orifices.

3. Brûleur à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de répartition est constituée sous la forme d'un anneau qaui est pourvu, le long de sa 3. Gas burner according to claim 1, characterized in that the distribution grid is constituted in the form of a ring qaui is provided, along its

surface intérieure, d'une série de logements creux, de pro30 fil semicirculaire, pour recevoir les tuyaux. inner surface, a series of hollow housing, pro30 semicircular wire, to receive the pipes.