RU131455U1

RU131455U1 - BURNER

Info

Publication number: RU131455U1
Application number: RU2013108159/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Мельник; Александра Александровна Кубик
Original assignee: Александр Михайлович Мельник
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU131455U8

Abstract

1. Горелочное устройство, содержащее корпус с завихрителями на выходе и центральную газовую трубу, снабженную на выходном конце цилиндрическим наконечником в форме стакана, обтекатель с плавным переходом с воздушной стороны и с участком внезапного расширения со стороны газового канала, в стенке цилиндрического наконечника расположены входные воздушные каналы, а на выходе наконечника установлены рассекатели, отличающееся тем, что обтекатель выполнен заодно с цилиндрической обечайкой, наружная поверхность которой сопряжена с внутренней поверхностью цилиндрического наконечника в виде стакана, в стенке которого рядами в окружном направлении выполнены воздушные каналы, а центральная газовая труба имеет возможность осевого перемещения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр воздушных каналов в рядах убывает в сторону выхода.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная газовая труба имеет возможность фиксированного осевого перемещения, длина которого не превышает расстояние, на котором расположен предпоследний в направлении выхода ряд воздушных каналов.1. A burner device containing a housing with swirls at the outlet and a central gas pipe equipped with a cylindrical tip in the form of a cup at the output end, a fairing with a smooth transition from the air side and with a section of sudden expansion from the side of the gas channel, inlet air ducts are located in the wall of the cylindrical tip channels, and at the output of the tip there are installed dividers, characterized in that the fairing is made integral with the cylindrical shell, the outer surface of which is paired with the inner the surface of the cylindrical tip in the form of a cup, in the wall of which air channels are made in rows in the circumferential direction, and the central gas pipe has the possibility of axial movement. 2. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the air channels in the rows decreases towards the exit. The device according to claim 1, characterized in that the central gas pipe has the possibility of a fixed axial movement, the length of which does not exceed the distance at which the penultimate row of air channels is located in the outlet direction.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к горелочным устройствам теплотехнических агрегатов и может быть использована в различных областях промышленности и промышленной теплотехники, в частности для печей обжига кирпича, в сушилах и других нагревательных устройствах.The utility model relates to a power system, namely to burner devices of heat engineering units and can be used in various fields of industry and industrial heat engineering, in particular for brick kilns, in dryers and other heating devices.

Горелки газовые устанавливаются в печах обжига изделий, где температура среды выше 700°С и требуется прямоточный скоростной факел для организации равномерного температурного поля по сечению печи.Gas burners are installed in product kilns where the temperature of the medium is above 700 ° C and a direct-flow high-speed torch is required to organize a uniform temperature field over the cross section of the furnace.

Известна газовая горелка (авт. св. СССР N 1599620, кл. F23D 14/70, опубл. 1990 г.). содержащая воздухоподающий корпус, установленную на оси корпуса заглушенную с выходного торца газовую трубу с наклонными отверстиями на ее боковой поверхности и коаксиально размещенный насадок, в полости которого выполнена камера предварительного смешения и который на входе снабжен конической обечайкой, сопряженной большим внутренним диаметром с большим диаметром конического участка камеры, а меньшим плотно скрепленный с боковой стенкой газовой трубы, причем камера подключена к полости корпуса при помощи отверстий, выполненных в обечайке, оси которых наклонены к оси камеры.Known gas burner (ed. St. USSR N 1599620, class F23D 14/70, publ. 1990). containing an air supply housing, a gas pipe with an inclined hole on its side surface muffled from the outlet end and coaxially placed nozzles in the cavity of which there is a pre-mixing chamber and which is provided at the inlet with a conical shell mated with a large inner diameter and a large diameter of the conical section chamber, and smaller tightly bonded to the side wall of the gas pipe, and the camera is connected to the cavity of the housing using holes made in about a grass whose axes are inclined to the axis of the camera.

Однако известная горелка имеет ряд недостатков. Исключается возможность применения искусственных и запыленных газов из-за постепенного зарастания наклонных отверстий газовой трубы высокомолекулярными углеводородными соединениями. Кроме того, несовершенный гидравлический режим работы требует повышенных давлений в газо- и воздухопроводах, что снижает экономичность горелки.However, the known burner has several disadvantages. The possibility of using artificial and dusty gases due to the gradual overgrowing of the inclined openings of the gas pipe by high molecular weight hydrocarbon compounds is excluded. In addition, an imperfect hydraulic mode of operation requires increased pressures in the gas and air pipelines, which reduces the efficiency of the burner.

Известно также горелочное устройство (авт. св. СССР N 870856, кл. F23D 14/20. 1981.), содержащее снабженный завихрителем воздухоподводящий корпус с центральной газовой трубой, снабженной выходным соплом, радиальными отверстиями и размещенной перед последними по ходу газа поперечной перегородкой с отверстиями, оси которых расположены в радиальных плоскостях, проведенных через продольную ось трубы, которая при этом снабжена рассекателями.Also known is a burner device (ed. St. USSR N 870856, class F23D 14/20. 1981.), containing an air supply housing equipped with a swirl with a central gas pipe, equipped with an outlet nozzle, radial openings and a transverse baffle placed in front of the latter along the gas holes, the axes of which are located in radial planes drawn through the longitudinal axis of the pipe, which is provided with dividers.

Недостатками данного устройства являются невозможность применения искусственных и запыленных газов из-за постепенного зарастания отверстий перфорированной перегородки высокомолекулярными углеводородными соединениями, а также недостаточный диапазон пределов регулирования по коэффициенту расхода воздуха и тепловой мощности, что снижает экономичность и эксплуатационную надежность горелки.The disadvantages of this device are the impossibility of using artificial and dusty gases due to the gradual overgrowth of the perforated bore holes with high molecular weight hydrocarbon compounds, as well as the insufficient range of regulation limits for the air flow rate and thermal power, which reduces the efficiency and operational reliability of the burner.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является горелочное устройство (см.патент РФ №2021558. МПК⁷ F23D 14/00, опубл. 15.10.1994 г.), содержащее воздухоподающий корпус с завихрителями на выходе и центральную газовую трубу с входными воздушными каналами в районе камеры предварительного смешения, снабженной рассекателями, центральная газовая труба на выходном конце снабжена цилиндрическим наконечником в форме стакана с отношением внутренних диаметров 0,3-0,6, имеющим обтекатель с плавным переходом с воздушной стороны и участок внезапного расширения со стороны газового канала, при этом воздушные каналы выполнены в обтекателе и/или в стенке цилиндрического наконечника в форме стакана.Closest to the proposed technical essence is a burner device (see RF patent No. 2021558. IPC ⁷ F23D 14/00, publ. 10/15/1994), containing an air supply housing with swirls at the outlet and a central gas pipe with air inlets the area of the preliminary mixing chamber equipped with dividers, the Central gas pipe at the output end is equipped with a cylindrical tip in the form of a glass with a ratio of internal diameters of 0.3-0.6, having a fairing with a smooth transition from the air side and the section suddenly th extension from the gas passage, wherein the air channels formed in the fairing and / or in the wall of a cylindrical cup-shaped tip.

Недостатками описанного устройства по прототипу является следующее:The disadvantages of the described device for the prototype is the following:

- недостаточное использование кинетической энергии струй газа и воздуха и, как следствие, низкий коэффициент активации топлива K_a=0,6;- insufficient use of the kinetic energy of the jets of gas and air and, as a consequence, the low coefficient of activation of the fuel K _a = 0.6;

- вследствие отсутствия возможности осуществлять регулировку соотношения подачи «газ-воздух» в зависимости от конкретных условий эксплуатации горелочного устройства и разных по теплотворной способности видов топлива невозможно осуществить механизм адаптации камеры смешения устройства к изменению соотношения « газ-воздух» 1:25, как следствие, низкая устойчивость горения топлива;- due to the lack of the ability to adjust the gas-to-air supply ratio depending on the specific operating conditions of the burner device and different types of fuel in terms of calorific value, it is impossible to adapt the device’s mixing chamber to a change in the gas-air ratio 1:25, as a result, low stability of fuel combustion;

Техническими эффектами полезной модели является возможность осуществлять регулировку соотношения подачи «газ-воздух» в зависимости от конкретных условий эксплуатации горелочного устройства и разных по теплотворной способности видов топлива, повышение коэффициента активации и устойчивости горения топлива, исключение задымления факела при обогащении газовоздушной смеси и, как следствие, расширение диапазона регулирования тепловой мощности горелочного устройства, повышение эксплуатационной надежности и снижение уровня вредных выбросов СО, NO_x ниже параметров определяемых национальными стандартами по экологии.The technical effects of the utility model are the ability to adjust the gas-air supply ratio depending on the specific operating conditions of the burner device and the different types of fuel in terms of calorific value, increase the activation coefficient and stability of fuel combustion, eliminate flare smoke during enrichment of the gas-air mixture and, as a result , expanding the range of regulation of the thermal power of the burner, increasing operational reliability and reducing the level of harmful Rosov CO, NO _x following parameters definable by the national environmental standards.

Это достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем корпус с завихрителями на выходе и центральную газовую трубу, снабженную на выходном конце цилиндрическим наконечником в форме стакана, обтекатель с плавным переходом с воздушной стороны и с участком внезапного расширения со стороны газового канала, в стенке цилиндрического наконечника расположены входные воздушные каналы, а на выходе наконечника установлены рассекатели, согласно полезной модели обтекатель выполнен заодно с цилиндрической обечайкой, наружная поверхность которой сопряжена с внутренней поверхностью цилиндрического наконечника в виде стакана, в стенке которого рядами в окружном направлении выполнены воздушные каналы, а центральная газовая груба имеет возможность осевого перемещения, при наилучших вариантах выполнения предлагаемого устройства диаметр воздушных каналов в рядах убывает в сторону выхода; центральная газовая труба имеет возможность фиксированного осевого перемещения, длина цилиндрической обечайки прикрепленной к выходному концу которого не превышает расстояние, на котором расположен предпоследний в направлении выхода ряд воздушных каналов.This is achieved by the fact that in the burner device containing a housing with swirling outlet and a central gas pipe equipped with a cylindrical tip in the form of a cup at the output end, a fairing with a smooth transition from the air side and with a section of sudden expansion from the side of the gas channel in the cylindrical wall the inlet air ducts are located at the tip, and dividers are installed at the output of the tip, according to the utility model, the cowling is integral with the cylindrical shell, the outer surface is Torah conjugate with the inner surface of the cylindrical tip in the form of a sleeve, in the wall of which in the circumferential direction of the rows of air passages formed, a central gas has rough axially movable, under the best embodiments of the device in the air channel diameter of rows decreases toward the exit; the central gas pipe has the possibility of fixed axial movement, the length of the cylindrical shell attached to the output end of which does not exceed the distance at which the penultimate row of air channels is located in the exit direction.

Вследствие введения в устройство цилиндрической обечайки, закрепленной на конце обтекателя и осевого перемещения центральной газовой трубы обеспечивается наперед заданное перекрытие части рядов воздушных каналов, размещенных на стенке цилиндрического наконечника, что позволит осуществлять регулировку соотношения подачи «газ-воздух» в зависимости от конкретных условий эксплуатации горелочного устройства и разных по теплотворной способности видов топлива.Due to the introduction into the device of a cylindrical shell mounted on the end of the fairing and axial movement of the central gas pipe, a predetermined overlap of part of the rows of air channels located on the wall of the cylindrical tip is provided in advance, which will allow for adjusting the gas-air supply ratio depending on the specific operating conditions of the burner devices and different types of calorific value of fuel.

А за счет расположения воздушных каналов, диаметр которых в рядах убывает в сторону выхода обеспечивается стабильная активация топлива (К_а=0,85) в условиях линейного изменения величины соотношения «газ-воздух» по длине камеры смешения устройства.And due to the location of the air channels, the diameter of which in the rows decreases towards the exit, stable activation of the fuel (K _a = 0.85) is ensured under conditions of a linear change in the gas-air ratio along the length of the mixing chamber of the device.

Вследствие реализации фиксированного осевого перемещения, когда длина цилиндрической обечайки прикрепленной к выходному концу обтекателя не превышает расстояние, на котором расположен предпоследний в направлении выхода ряд воздушных каналов исключается задымление факела при обогащении газовоздушной смеси.Due to the implementation of a fixed axial displacement, when the length of the cylindrical shell attached to the outlet end of the fairing does not exceed the distance at which the penultimate row of air channels is located in the exit direction, smoke flare is excluded during enrichment of the gas-air mixture.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства. В воздухоподводящем корпусе 1 с завихрителями 2 на выходе расположены центральная газовая труба 3. снабженная на выходном конце цилиндрическим наконечником 4 в форме стакана, обтекатель 5 с плавным переходом с воздушной стороны и участком внезапного расширения со стороны газового канала, входные воздушные каналы 6 расположены в стенке цилиндрического наконечника 4 и на участке внезапного расширения (возможен вариант исполнения устройства, когда воздушные каналы 6 расположены только в стенке цилиндрического наконечника 4), а на выходе наконечника 4 установлены рассекатели 7. согласно полезной модели обтекатель 5 выполнен заодно с введенной в устройство цилиндрической обечайкой 8, наружная поверхность которой сопряжена с внутренней поверхностью цилиндрического наконечника 4 в виде стакана, в стенке которого рядами в окружном направлении выполнены воздушные каналы 6, а центральная газовая труба 3 имеет возможность осевого перемещения, при наилучших вариантах выполнения предлагаемого устройства диаметр воздушных каналов 6 в рядах убывает в сторону выхода; центральная газовая труба 3 имеет возможность фиксированного установочного осевого перемещения, например с помощью передачи винт-гайка, длина цилиндрической обечайки 8 не превышает расстояние, на котором расположен предпоследний в направлении выхода ряд воздушных каналов 6.The drawing shows a longitudinal section of the proposed burner device. In the air supply housing 1 with swirls 2, the central gas pipe 3 is located at the outlet 3. It is provided with a cylindrical tip 4 in the form of a cup at the output end, a cowl 5 with a smooth transition from the air side and a section of sudden expansion from the side of the gas channel, inlet air channels 6 are located in the wall of the cylindrical tip 4 and in the area of sudden expansion (an embodiment of the device is possible when the air channels 6 are located only in the wall of the cylindrical tip 4), and at the outlet Dividers 4 are installed with dividers 7. According to a useful model, the fairing 5 is made integral with the cylindrical shell 8 inserted into the device, the outer surface of which is interfaced with the inner surface of the cylindrical tip 4 in the form of a cup, in the wall of which there are air channels 6 in rows in the circumferential direction, and the central gas the pipe 3 has the possibility of axial movement, with the best options for the implementation of the proposed device, the diameter of the air channels 6 in rows decreases towards the exit; the central gas pipe 3 has a fixed installation axial displacement, for example by means of a screw-nut transmission, the length of the cylindrical shell 8 does not exceed the distance at which the last but one in the exit direction row of air channels 6 is located.

Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.

По центральной трубе 3 подается газ, по периферийному каналу корпуса 1 - воздух. На участке внезапного расширения создается зона максимального разрежения в районе воздушных каналов 6. При этом обеспечивается подсос необходимого количества воздуха за счет кинетической энергии газовой струи для предварительного смешения в наконечнике 4, а по периферийному зазору, образованному между воздухоподающим корпусом 1 и наконечником 4 через воздушные каналы 6 поступает рассредоточенный воздух, объем которого регулируется посредством перемещения центральной газовой трубы 3 и связанной с ней цилиндрической обечайки 8. Обечайка 8 при перемещении в сторону выхода перекрывает часть рядов воздушных каналов 6 наконечника 4 и уменьшает интегральную площадь воздушных каналов 6. Завихрители 2, центрирующие наконечник 4. одновременно с рассекателями 7, установленные на пути воздуха и газовоздушной смеси, дополнительно улучшают смесеобразование. При выборе оптимального соотношения перекрытых и свободных воздушных каналов 6 обеспечиваются параметры коэффициента К_а=0,8 достаточного для полноценного функционирования горелочного устройства.Gas is supplied through the central pipe 3, and air is supplied through the peripheral channel of the housing 1. In the area of sudden expansion, a zone of maximum rarefaction is created in the area of the air channels 6. This ensures that the required amount of air is sucked in due to the kinetic energy of the gas stream for preliminary mixing in tip 4, and along the peripheral gap formed between the air supply housing 1 and tip 4 through the air channels 6, dispersed air enters, the volume of which is regulated by moving the central gas pipe 3 and the associated cylindrical shell 8. The shell 8, when moving toward the exit overlaps a portion of the series of air passages 6 of the tip 4 and the integrated area reduces the air channel 6. The swirler 2, centering tip 4. simultaneously with dividers 7 mounted on the air path and air-gas mixture is further improved carburetion. When choosing the optimal ratio of blocked and free air channels 6, the parameters of the coefficient K _a = 0.8 are sufficient for the full functioning of the burner device.

Исследованиями установлено, что стабильная работа горелочного устройства обеспечивается при коэффициенте расхода первичного воздуха для предварительного смешения α_перв.=0,5-0,6. Этот коэффициент достигается путем частичного перекрытия воздушных каналов 6 и корректировки входного давления газа и воздуха. В случае применения пропан-бутановой смеси возможна одновременная работа полностью открытых воздушных каналов 6 для увеличения количества первичного воздуха, так как в этом случае стехиометрическое соотношение газ-воздух достигает 1:25.Studies have established that the stable operation of the burner device is ensured with a primary air flow coefficient for preliminary mixing α _first. = 0.5-0.6. This coefficient is achieved by partially overlapping the air channels 6 and adjusting the inlet pressure of the gas and air. In the case of using a propane-butane mixture, simultaneous operation of fully open air channels 6 is possible to increase the amount of primary air, since in this case the stoichiometric gas-air ratio reaches 1:25.

Горелочное устройство может применяться в различных модификациях в зависимости от теплотворной способности топлива и сферы применения горелочного устройства. На методических печах завода ОЭМК опробована горелка, входные воздушные отверстия 6 которой размещены радиально на участке внезапного расширения, т.е. реализован длиннофакельный режим работы горелочного устройства - случай, при котором гидравлическое сопротивление на пути движения первичного воздуха максимально. Кроме того, расширенные пределы регулирования и возможность реализовать практически любой тепловой режим позволяют эффективно использовать перспективные разработки средств автоматизации и внедрение современных режимов отопления тепловых агрегатов.The burner device can be used in various modifications depending on the calorific value of the fuel and the scope of application of the burner device. A burner was tested on the methodological furnaces of the OEMK plant, the air inlet openings 6 of which are located radially in the area of sudden expansion, i.e. a long-torch operation mode of the burner device is implemented - a case in which the hydraulic resistance in the path of primary air movement is maximum. In addition, the expanded regulation limits and the ability to implement almost any thermal regime make it possible to effectively use promising developments of automation tools and the introduction of modern heating modes of thermal units.

Claims

1. A burner device containing a housing with swirls at the outlet and a central gas pipe equipped with a cylindrical tip in the form of a cup at the output end, a fairing with a smooth transition from the air side and with a section of sudden expansion from the side of the gas channel, inlet air ducts are located in the wall of the cylindrical tip channels, and at the output of the tip there are installed dividers, characterized in that the fairing is made integral with the cylindrical shell, the outer surface of which is paired with the inner the surface of the cylindrical tip in the form of a glass, in the wall of which air channels are made in rows in the circumferential direction, and the central gas pipe has the possibility of axial movement.

2. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the air channels in the rows decreases towards the exit.

3. The device according to claim 1, characterized in that the Central gas pipe has a fixed axial movement, the length of which does not exceed the distance at which the penultimate in the direction of exit is a number of air channels.