RU111614U1

RU111614U1 - RECOVERABLE GAS BURNER

Info

Publication number: RU111614U1
Application number: RU2011133575/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Фролов
Original assignee: Александр Викторович Фролов
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2011-12-20

Abstract

Рекуперативная газовая горелка, содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным газовым соплом и запальным устройством, воздушную камеру, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания и корпусом, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями, патрубок подачи воздуха расположен на корпусе со стороны газовой камеры, отличающаяся тем, что она содержит цилиндрическую обечайку, закрепленную в корпусе и разделяющую воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, камера сгорания снабжена равномерно расположенными по периметру продольными ребрами, корпус выполнен с теплоизоляцией. A regenerative gas burner comprising a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet gas nozzle and an ignition device, an air chamber located in the annular space between the combustion chamber and the housing, the combustion chamber being made with cylindrical and slotted evenly spaced around the perimeter holes, the air supply pipe is located on the housing from the side of the gas chamber, characterized in that it contains a cylindrical shell secured in the housing and dividing the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, the combustion chamber is provided with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter, the housing is made with heat insulation.

Description

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для сжигания газообразного топлива в системах отопления сушильных, подогревательных, термических, плавильных печей, паровых и водогрейных котлов и других тепловых агрегатов.The utility model relates to heat engineering and can be used to burn gaseous fuels in heating systems of drying, heating, thermal, melting furnaces, steam and hot water boilers, and other thermal units.

Известна рекуперативная горелка преимущественно для обогрева рабочих объемов промышленных печей (см. патент на изобретение SU №1400519 МПК F23D 14/00 «Рекуперативная горелка для газообразного или жидкого топлива», дата публикации 30.05.88.), содержащая воздухоподающий корпус, размещенную в корпусе с кольцевым зазором трубу первичного воздуха, камеру сгорания с выходным соплом, соединенную с топливной трубой, а также обечайку с отогнутой наружу входной кромкой и отогнутой внутрь выходной кромкой, установленную в кольцевом зазоре между корпусом, трубой первичного воздуха и камерой сгорания с образованием наружной и внутренней кольцевой камеры рекуператора.A recuperative burner is known mainly for heating the working volumes of industrial furnaces (see patent SU No. 1400519 IPC F23D 14/00 “Recuperative burner for gaseous or liquid fuel”, publication date 05/30/88.) Containing an air supply housing housed in a housing with the primary air pipe with an annular gap, a combustion chamber with an output nozzle connected to the fuel pipe, as well as a shell with an outwardly curved inlet edge and an inwardly curved outlet edge installed in an annular gap between the housing, the battle of primary air and the combustion chamber with the formation of the outer and inner annular chamber of the recuperator.

В известной рекуперативной горелке камера сгорания расположена в конце горелки со стороны выхода ее в теплотехнический агрегат и занимает незначительный объем по отношению к объему горелки, что не позволяет обеспечить эффективный подогрев первичного воздуха, по всей длине горелки. Подогрев вторичного воздуха во внутренней кольцевой камере от горячих газов, забранных из рабочего пространства печи и проходящих по наружной кольцевой камере, не обеспечивает заметного повышения эффективности подогрева воздуха, так как объем нагретого вторичного воздуха составляет от 10 до 30% холодного воздуха.In the known recuperative burner, the combustion chamber is located at the end of the burner from the outlet to the heating unit and occupies a small volume in relation to the volume of the burner, which does not allow for effective heating of the primary air along the entire length of the burner. The heating of the secondary air in the inner annular chamber from hot gases taken from the working space of the furnace and passing through the outer annular chamber does not provide a noticeable increase in the efficiency of heating the air, since the volume of heated secondary air is from 10 to 30% of cold air.

Кроме того, при заборе горячих газов в наружную кольцевую камеру из рабочего пространства печи, где присутствуют продукты неполного сгорания топлива, которые при прохождении через рекуперативную часть горелки образуют сажу. Техническая пыль от огнеупоров, окалины обжигаемых заготовок, находящаяся в рабочем пространстве печи, а также образованная сажа, засоряют канал для прохождения печных газов, снижая эффективность работы горелки.In addition, when hot gases are taken into the outer annular chamber from the furnace working space, where products of incomplete combustion of fuel are present, which form soot when passing through the regenerative part of the burner. Technical dust from refractories, scale of fired billets located in the working space of the furnace, as well as formed soot, clog the channel for the passage of furnace gases, reducing the efficiency of the burner.

При работе на малых расходах воздуха из-за низкого теплосъема происходит перегрев рекуперативной части горелки, что приводит к сгоранию сажи и прогару обечайки. При этом известное расположение камеры сгорания способствует ее перегреву, во избежание которого установлена водоохлаждаемая кольцевая труба, что усложняет горелку и ее эксплуатацию.When working at low air flow rates due to low heat removal, the regenerative part of the burner overheats, which leads to soot combustion and burnout of the shell. Moreover, the known location of the combustion chamber contributes to its overheating, in order to avoid which a water-cooled annular pipe is installed, which complicates the burner and its operation.

Известна рекуперативная горелка (см. патент на изобретение RU №2378573 МПК F23D 14/00 «Рекуперативная горелка для газообразного топлива», дата публикации 10.01.2010.), содержащая корпус, размещенную в нем с кольцевым зазором трубу первичного воздуха, камеру сгорания, теплообменник, выполненный из пучка труб, предназначенных для продуктов сгорания, причем трубы теплообменника проходят сквозь смонтированную между корпусом и трубой первичного воздуха винтовую спираль для направления воздуха, омывающего трубы теплообменника.A recuperative burner is known (see patent for invention RU No. 2378573 IPC F23D 14/00 “Recuperative burner for gaseous fuel”, publication date 10.01.2010.), Comprising a housing, a primary air pipe, a combustion chamber, a heat exchanger placed therein with an annular gap made of a tube bundle for combustion products, the heat exchanger tubes passing through a helix mounted between the housing and the primary air tube to direct the air washing the heat exchanger tubes.

Известная горелка имеет те же недостатки, что и вышеприведенный аналог. Выполнение теплообменника из пучка труб усложняет горелку, а протягивание по ним дымовых газов из рабочего пространства печи, где присутствуют продукты неполного сгорания топлива, может вызвать образование в трубах сажи при их догорании, что требует периодической очистки труб от сажи, технической пыли, и окалины. При работе на малых расходах воздуха возможно сгорание сажи, повышение температуры и прогар труб.Known burner has the same disadvantages as the above analogue. The execution of the heat exchanger from the tube bundle complicates the burner, and the drawing of flue gases through it from the furnace workspace, where products of incomplete combustion of fuel are present, can cause soot in the pipes when they burn out, which requires periodic cleaning of the pipes from soot, technical dust, and scale. When working at low air flow rates, soot combustion, temperature increase and burnout of pipes are possible.

Наиболее близкой по назначению и конструктивным элементам является рекуперативная газовая горелка (см. патент на изобретение RU №2172895, 7 МПК F23D 14/20, дата публикации 27.08.2001 г.) содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным соплом и запальным устройством, а также расположенную в кольцевом пространстве между корпусом и камерой сгорания воздушную камеру, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями, патрубок забора воздуха расположен на корпусе со стороны газовой камеры.The closest to the purpose and structural elements is a recuperative gas burner (see patent for invention RU No. 2172895, 7 IPC F23D 14/20, publication date 08/27/2001) containing a housing, a combustion chamber coaxially located in it, a gas chamber with a multi-jet nozzle and an ignition device, as well as an air chamber located in the annular space between the housing and the combustion chamber, while the combustion chamber is made with cylindrical and slotted holes evenly spaced along the perimeter, an intake pipe ozduha disposed on the body by the gas chamber.

Известная горелка обеспечивает более эффективное сжигание топлива за счет полного его сжигания в камере сгорания, расположенной практически на всей длине корпуса горелки, а также в результате многоструйной подачи газа в камеру сгорания и равномерной подачи по всему периметру камеры сгорания подогретого от контакта с ней воздуха. Это позволяет при повышении расхода газа и увеличении скорости истечения газовых струй улучшить перемешивание смеси на всей длине камеры сгорания, а также осуществить внутреннюю рекуперацию тепла путем эжекции высокотемпературных газов из зоны высокого давления камеры сгорания через щелевидные отверстия в воздушную камеру, перемешивания их с воздухом и инженкции горячей смеси через цилиндрические отверстия обратно в зону пониженного давления камеры сгорания.The well-known burner provides more efficient combustion of fuel due to its complete combustion in the combustion chamber located almost over the entire length of the burner body, as well as as a result of multi-jet gas supply to the combustion chamber and uniform supply around the entire perimeter of the combustion chamber of air heated from contact with it. This makes it possible to increase mixing of the mixture along the entire length of the combustion chamber with an increase in gas flow rate and an increase in the velocity of gas jets, as well as to carry out internal heat recovery by ejecting high-temperature gases from the high-pressure zone of the combustion chamber through slit-like openings into the air chamber, mixing them with air and engineering hot mixture through cylindrical openings back to the zone of low pressure of the combustion chamber.

Хотя холодный воздух в воздушной камере подогревается от камеры сгорания, однако он идет в основном по пути наименьшего сопротивления, а именно, напрямую в камеру сгорания и в меньшей степени направляется в кольцевой зазор между камерой сгорания и корпусом. Кроме того, внутренняя рекуперация тепла в известной горелке наиболее эффективна при смещении зоны фронтального горения в сторону выходного сопла, что возможно при работе горелки на больших мощностях.Although the cold air in the air chamber is heated from the combustion chamber, however, it mainly follows the path of least resistance, namely, directly into the combustion chamber and, to a lesser extent, is directed into the annular gap between the combustion chamber and the housing. In addition, internal heat recovery in a known burner is most effective when the frontal combustion zone is shifted towards the outlet nozzle, which is possible when the burner is operating at high power.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы рекуперативной газовой горелки в широком диапазоне режимов ее работы.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the regenerative gas burner in a wide range of modes of operation.

Указанный технический результат достигается тем, что рекуперативная газовая горелка, содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным газовым соплом и запальным устройством, воздушную камеру, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания и корпусом, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями, патрубок подачи воздуха расположен на корпусе со стороны газовой камеры, согласно, полезной модели, она содержит цилиндрическую обечайку, закрепленную в корпусе и разделяющую воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, камера сгорания снабжена равномерно расположенными по периметру продольными ребрами, корпус выполнен с теплоизоляциейThe specified technical result is achieved in that a recuperative gas burner comprising a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet gas nozzle and an ignition device, an air chamber located in the annular space between the combustion chamber and the housing, evenly spaced cylindrical and slotted holes, the air supply pipe is located on the housing from the side of the gas chamber, according to the utility model, it holds a cylindrical shell fixed in the housing and separating the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, the combustion chamber is provided with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter, the housing is made with heat insulation

Наличие цилиндрической обечайки, закрепленной в корпусе и разделяющей воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, в совокупности с расположением патрубка подачи воздуха со стороны газовой камеры, позволяет производить дополнительную внутреннюю рекуперацию тепла за счет подогрева подаваемого воздуха от цилиндрической обечайки и корпуса при прохождении его от патрубка подачи воздуха по наружной кольцевой воздушной камере, а затем за счет подогрева воздуха от камеры сгорания, продольных ребер и цилиндрической обечайки при прохождении его в обратном направлении во внутренней кольцевой воздушной камере. Это значительно повышает эффективность работы рекуперативной горелки в широком диапазоне мощностей. Кроме того, заявляемая конструкция рекуперативной горелки позволяет использовать новый способ подогрева воздуха вместо используемого в аналогах способа подогрева дымовыми газами, забираемыми из рабочего пространства печи, что значительно повышает ресурс работы рекуперативной газовой горелки.The presence of a cylindrical shell fixed in the housing and dividing the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, together with the location of the air supply pipe from the gas chamber side, allows for additional internal heat recovery by heating the supplied air from cylindrical shell and housing when it passes from the air supply pipe through the outer annular air chamber, and then due to air heating t combustion chamber, the longitudinal edges and the cylindrical shell as it passes in the reverse direction in the inner annular air chamber. This significantly increases the efficiency of the regenerative burner in a wide range of capacities. In addition, the inventive design of a regenerative burner allows you to use a new method of heating the air instead of the method used in analogues for heating flue gases taken from the working space of the furnace, which significantly increases the life of the regenerative gas burner.

Выполнение камеры сгорания с равномерно расположенными по периметру продольными ребрами позволяет значительно увеличить теплоотдающую поверхность камеры сгорания, а следовательно, и поверхность съема тепла, что увеличивает температуру подаваемого в камеру сгорания воздуха.The implementation of the combustion chamber with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter allows to significantly increase the heat transfer surface of the combustion chamber, and therefore the heat removal surface, which increases the temperature of the air supplied to the combustion chamber.

Совокупность существенных признаков заявляемой рекуперативной газовой горелки в отличие от известных аналогов, где горячие дымовые газы для подогрева воздуха забирают из рабочего пространства печи в зоне действия факела, снижая в нем количество полезного тепла в рабочем пространстве печи, позволяет осуществить процесс внутренней рекуперации тепла, а именно, использовать тепло, забранное из данного процесса сжигания газообразного топлива, и возвращать его в этот же процесс, что повышает эффективность работы рекуперативной газовой горелки.The set of essential features of the inventive recuperative gas burner, in contrast to the known analogues, where hot flue gases for heating the air are taken from the working space of the furnace in the zone of the torch, reducing the amount of useful heat in the working space of the furnace, allows for the process of internal heat recovery, namely , use the heat taken from this process of burning gaseous fuels, and return it to the same process, which increases the efficiency of the regenerative gas mountains Christmas trees.

Выполнение корпуса с теплоизоляцией позволяет практически исключить излучение тепла от горелки во внешнюю среду, а использовать его для повышения температуры подогрева воздуха.The implementation of the housing with thermal insulation allows you to practically eliminate the radiation of heat from the burner into the external environment, and use it to increase the temperature of the air heating.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».No technical solutions coinciding with the set of essential features of the utility model have been identified, which allows us to conclude that it meets the patentability condition of “novelty”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения полезной модели.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation of the utility model.

На чертеже изображена рекуперативная газовая горелка в разрезе.The drawing shows a regenerative gas burner in section.

Рекуперативная газовая горелка содержит корпус 1, камеру сгорания 2 с выходным соплом 3, коаксиально расположенную в корпусе 1, газовую камеру 4 с многоструйным газовым соплом 5, воздушную камеру 6, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания 2 и корпусом 1, цилиндрическую обечайку 7, разделяющую воздушную камеру 6 на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла 3 наружную кольцевую воздушную камеру 8 и внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9. В газовой камере установлена запальная свеча 10. Камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по наружному периметру продольными ребрами 11, а также цилиндрическими отверстиями 12 и щелевыми отверстиями 13. Камера сгорания 2 центрируется со стороны выходного сопла 3 выступами 14, с другой стороны она центрируется пластиной 15, соединенной с фланцем 16 при помощи болтов 17. Обечайка 7 жестко закреплена в корпусе 1 при помощи фланца 18. С другой стороны она опирается на корпус 1 при помощи перемычек 19, между которыми воздух проходит из наружной кольцевой воздушной камеры 8 во внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9. Патрубок для подачи воздуха 20 расположен на корпусе 1 со стороны газовой камеры 4, снабженной каналами 21 для подачи воздуха в центральный канал газовой камеры 4. Для подвода газа предусмотрен патрубок 22. В камере сгорания 2 установлен электрод контроля пламени 23, рабочие элементы которого расположены вдоль камеры сгорания 2. Корпус 1 снабжен теплоизоляцией 24.The regenerative gas burner comprises a housing 1, a combustion chamber 2 with an outlet nozzle 3 coaxially located in the housing 1, a gas chamber 4 with a multi-jet gas nozzle 5, an air chamber 6 located in the annular space between the combustion chamber 2 and the housing 1, a cylindrical shell 7, dividing the air chamber 6 into the outer annular air chamber 8 and the inner annular air chamber 9 communicating with each other from the outlet nozzle 3 side. A glow plug 10 is installed in the gas chamber. The combustion chamber is made with p longitudinal ribs 11 uniformly spaced along the outer perimeter, as well as cylindrical holes 12 and slotted holes 13. The combustion chamber 2 is centered on the side of the output nozzle 3 by the protrusions 14, on the other hand, it is centered on a plate 15 connected to the flange 16 by means of bolts 17. Shell 7 rigidly fixed in the housing 1 by means of a flange 18. On the other hand, it is supported on the housing 1 by means of jumpers 19, between which air passes from the outer annular air chamber 8 into the inner annular air chamber 9. Pat A side for air supply 20 is located on the housing 1 from the side of the gas chamber 4, equipped with channels 21 for supplying air to the central channel of the gas chamber 4. A pipe 22 is provided for supplying gas. A flame control electrode 23 is installed in combustion chamber 2, the working elements of which are located along combustion chambers 2. The housing 1 is provided with thermal insulation 24.

Рекуперативная газовая горелка работает следующим образом. Через патрубок подачи воздуха 20 и патрубок для подвода газа 22 подают в горелку воздух и газ соответственно. Воздух из наружной кольцевой воздушной камеры 8, проходя между перемычками 19, поступает во внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9 и далее через отверстия 12 и 13 в камеру сгорания 2 и через каналы 21 в газовую камеру 4, где образуется газовоздушная запальная смесь, которая поступает через многоструйное газовое сопло 5 в камеру сгорания 2 и воспламеняется от запальной свечи 10. Наличие пламени в камере сгорания контролируют при помощи электрода контроля пламени 23. В процессе работы рекуперативной газовой горелки происходит разогрев цилиндрической обечайки 7. При этом воздух, поступающий через патрубок 20 и проходящий через наружную кольцевую воздушную камеру 8, подогревается от цилиндрической обечайки 7 и корпуса 1. Затем при прохождении воздуха через внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9 он дополнительно подогревается от кольцевой обечайки 7, от наружной поверхности камеры сгорания 2 и от продольных ребер 11. Эффективность подогрева воздуха увеличивается за счет продольных ребер 11. Воздух, нагретый до температуры 200-300°С поступает в камеру сгорания 2 и газовую камеру 4, что значительно повышает эффективность сгорания топлива, снижая его расход. Таким образом, за счет совокупности существенных признаков заявленной рекуперативной газовой горелки осуществляется внутренняя рекуперация тепла, эффективность которой повышается за счет наличия теплоизоляции 24 корпуса 1.Recuperative gas burner operates as follows. Through the air supply pipe 20 and the gas supply pipe 22, air and gas are respectively supplied to the burner. Air from the outer annular air chamber 8, passing between the jumpers 19, enters the inner annular air chamber 9 and then through the openings 12 and 13 into the combustion chamber 2 and through channels 21 into the gas chamber 4, where a gas-air ignition mixture is formed, which flows through a multi-jet the gas nozzle 5 into the combustion chamber 2 and ignites from the spark plug 10. The presence of a flame in the combustion chamber is controlled using the flame control electrode 23. During the operation of the regenerative gas burner, the cylinder is heated oh shell 7. In this case, the air entering through the pipe 20 and passing through the outer annular air chamber 8 is heated from the cylindrical shell 7 and the housing 1. Then, when air passes through the inner annular air chamber 9, it is additionally heated from the annular shell 7, from the outer the surface of the combustion chamber 2 and from the longitudinal ribs 11. The efficiency of heating the air increases due to the longitudinal ribs 11. Air heated to a temperature of 200-300 ° C enters the combustion chamber 2 and the gas chamber 4, which means Flax increases the efficiency of fuel combustion, reducing its consumption. Thus, due to the combination of essential features of the claimed regenerative gas burner, internal heat recovery is carried out, the efficiency of which is increased due to the presence of thermal insulation 24 of the building 1.

Claims

A regenerative gas burner comprising a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet gas nozzle and an ignition device, an air chamber located in the annular space between the combustion chamber and the housing, the combustion chamber being made with cylindrical and slotted evenly spaced around the perimeter holes, the air supply pipe is located on the housing from the side of the gas chamber, characterized in that it contains a cylindrical shell secured in the housing and dividing the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, the combustion chamber is provided with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter, the housing is made with heat insulation.