RU169405U1

RU169405U1 - Block Acoustic Burner

Info

Publication number: RU169405U1
Application number: RU2016121022U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Гулевский; Ольга Андреевна Калюжная; Петр Дмитриевич Гимбатов; Николай Алексеевич Кидалов
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим раздельное и совместное сжигание газообразного и жидкого топлива в плавильных и нагревательных печах с одновременным воздействием акустического поля, генерируемого горелкой, на процессы теплопередачи в их рабочем пространстве.Технический результат достигается в блочной акустической горелке, содержащей корпус с выходной частью в виде цилиндрического стакана с тремя тангенциальными отверстиями, равномерно расположенными по его окружности, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщающийся с газовым трактом, снабженный акустическим излучателем, при этом вентилятор установлен под углом 30-60° к оси корпуса.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы горелки.The invention relates to devices providing separate and combined combustion of gaseous and liquid fuels in melting and heating furnaces with the simultaneous action of the acoustic field generated by the burner on the heat transfer processes in their working space. The technical result is achieved in a block acoustic burner containing a housing with an output part in the form of a cylindrical glass with three tangential holes uniformly spaced around its circumference, connected to the fan, coaxially gazorazdayuschy displacements in the housing assembly in communication with the gas path, provided with an acoustic transducer, wherein the fan is mounted at an angle of 30-60 ° to the axis korpusa.Tehnicheskim result the claimed utility model is to increase the efficiency of the burner.

Description

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим раздельное и совместное сжигание газообразного и жидкого топлива в плавильных и нагревательных печах с одновременным воздействием акустического поля, генерируемого горелкой, на процессы теплопередачи в их рабочем пространстве.The utility model relates to devices that provide separate and joint combustion of gaseous and liquid fuels in melting and heating furnaces with the simultaneous effect of the acoustic field generated by the burner on the heat transfer processes in their working space.

Известна газомазутная горелка, содержащая корпус установленными по оси мазутной и газовой сопел смесительной камерой с кольцевой щелью для дополнительной подачи воздуха [Арсеев А.В. Сжигание природного газа, М., Металлургиздат, 1963, с. 270, рис. 10-20].Known gas-oil burner containing a housing mounted on the axis of the fuel oil and gas nozzles with a mixing chamber with an annular gap for additional air supply [Arseev A.V. The burning of natural gas, M., Metallurgizdat, 1963, p. 270, fig. 10-20].

Недостатком этой горелки являются низкая интенсификация процесса сжигания топлив за счет его продолжительного смешивания с воздухом и отсутствие какого-либо влияния на теплопередачу от дымовых газов к нагреваемому изделию. Данный тип горелок требует установки на промышленной печи отдельно стоящего вентилятора и сложной системы воздухораспределения по горелкам, а также системы ручного регулирования соотношения «Топливо-воздух».The disadvantage of this burner is the low intensification of the process of burning fuels due to its continuous mixing with air and the absence of any effect on the heat transfer from flue gases to the heated product. This type of burner requires the installation of a separate fan on the industrial furnace and a complex air distribution system for the burners, as well as a manual fuel-air ratio control system.

Другим примером известной газомазутной горелки является устройство, содержащее корпус с каналами для подачи природного газа или сжатого воздуха, подключенными к вихревому акустическому излучателю, который генерирует акустическое поле, несколько интенсифицирующее смешение топлива с воздуха и воздействующее через факел горения на увеличение коэффициента теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к нагреваемому металлу. [А.С. SU №443228, МПК F23D 10/60, опуб. 15.09.74 г.].Another example of a known gas-oil burner is a device containing a housing with channels for supplying natural gas or compressed air, connected to a vortex acoustic emitter, which generates an acoustic field that somewhat intensifies the mixing of fuel from air and acts through the combustion torch to increase the heat transfer coefficient of convection from flue gases to heated metal. [A.S. SU No. 443228, IPC F23D 10/60, publ. September 15, 74].

Недостатком указанной горелки является отсутствие системы регулирования «Топливо-воздух», из-за наличия отдельно стоящего дутьевого вентилятора, что делает крайне сложным регулирование этого соотношения.The disadvantage of this burner is the lack of a Fuel-Air control system, due to the presence of a separate blowing fan, which makes it extremely difficult to control this ratio.

Известна газовая блочная горелка завода «Старорусприбор». В блочной газовой горелке, содержащей корпус, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом регулятор расхода воздуха и узел расходов газа и воздуха. Преимущества такой горелки обеспечивает стабильную работу нагревательного устройства в любой точке рабочего диапазона, экономию газа до 10%, наилучший режим горения с минимальным количеством вредных выбросов в атмосферу. [Горелка газовая блочная с менеджером горения [Электронный ресурс]: Режим доступа: http//www.staroruspribor.ru/files/catalog/gallery/1100/1133/5.pdf (дата обращ. 08.10.14)].Known gas block burner plant "Staroruspribor". In a block gas burner comprising a housing connected to a fan, a gas distribution unit coaxially placed in the housing, an air flow regulator and a gas and air flow assembly connected to the gas path. The advantages of such a burner ensure stable operation of the heating device at any point in the operating range, gas savings of up to 10%, the best combustion mode with a minimum amount of harmful emissions into the atmosphere. [Block gas burner with combustion manager [Electronic resource]: Access mode: http // www.staroruspribor.ru / files / catalog / gallery / 1100/1133 / 5.pdf (access date 08.10.14)].

Главным недостатком такого типа горелок является отсутствие влияние ее работы на увеличение теплопередачи в рабочем пространстве печи.The main disadvantage of this type of burner is the lack of influence of its work on the increase in heat transfer in the working space of the furnace.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой горелке, является блочная акустическая горелка, содержащая корпус, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщенный с газовым трактом, выходная часть корпуса выполнена в виде цилиндрического стакана, имеющего три тангенциальных отверстия, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по его окружности, причем газораздающий узел снабжен акустическим излучателем [Пат. RU №157977, МПК F23D 11/34, опуб. 20.12.2015 г].The closest in technical essence and the achieved result to the proposed burner is a block acoustic burner containing a housing connected to a fan, a gas distribution unit coaxially placed in the housing, in communication with the gas path, the outlet of the housing is made in the form of a cylindrical glass having three tangential openings, located at the same distance from each other around its circumference, and the gas-distributing unit is equipped with an acoustic emitter [Pat. RU No. 157977, IPC F23D 11/34, publ. 12/20/2015 g].

Недостатком данной горелки является потеря мощности горелки из-за частичного рассеивания подаваемого воздушного потока.The disadvantage of this burner is the loss of burner power due to the partial dispersion of the supplied air flow.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы горелки.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of the burner.

Технический результат достигается в блочной акустической горелке, содержащей корпус с выходной частью в виде цилиндрического стакана с тремя тангенциальными отверстиями, равномерно расположенными по его окружности, соединенный с вентилятором, соосно размещенный в корпусе газораздающий узел, сообщающийся с газовым трактом, снабженный акустическим излучателем, при этом вентилятор установлен под углом 30-60° к оси корпуса.The technical result is achieved in a block acoustic burner containing a housing with an output part in the form of a cylindrical glass with three tangential openings evenly spaced around its circumference, connected to a fan, a gas-distributing unit coaxially placed in the housing, communicating with the gas path, provided with an acoustic emitter, while the fan is installed at an angle of 30-60 ° to the axis of the housing.

Воздушный поток, подаваемый в корпус горелки направленно - под углом 30-60° к оси корпуса в сторону цилиндрического стакана, за счет уменьшения рассеивающего эффекта, практически без потерь энергии попадает в три тангенциальных отверстия, равномерно расположенных по окружности цилиндрического стакана, проходя через которые, воздушный поток дополнительно разгоняется и турбулизируется.The air flow supplied to the burner body in a directional direction - at an angle of 30-60 ° to the axis of the body towards the cylindrical cup, due to the reduction of the scattering effect, almost without energy loss, enters three tangential openings evenly spaced around the circumference of the cylindrical cup, passing through which, the air flow is additionally accelerated and turbulized.

Интенсификация процесса горения - сокращение длины факела и повышение его температуры - в совокупности приводит к сокращению времени нагрева металла и напрямую зависит от скорости подачи воздуха. Для равных по техническим характеристикам блочных акустических горелок, при изменении установки вентилятора (под углом 30-60° к оси корпуса), осуществляется направленная (под углом 30-60° к оси корпуса) подача воздушного потока, в результате чего происходит меньшее рассеивание воздушного потока. За счет этого увеличивается мощность потока, которая оптимально используется в приграничных областях топливораздаточного узла и не происходит резкого торможения при входе в него. Все это способствует увеличению скорости воздуха на входе в тангенциальные отверстия, тем самым обеспечивая на выходе необходимое акустическое поле, что способствует увеличению суммарной эффективности диффузионного смесеобразования воздуха с топливом, истекающим из сопла акустического газового излучателя.The intensification of the combustion process — reducing the length of the torch and increasing its temperature — in the aggregate leads to a reduction in the time of heating the metal and directly depends on the air supply rate. For block acoustic burners with equal technical characteristics, when the fan installation is changed (at an angle of 30-60 ° to the axis of the casing), a directed (at an angle of 30-60 ° to the axis of the casing) air flow is effected, resulting in less air dispersion . Due to this, the flow power increases, which is optimally used in the border areas of the fuel dispensing unit and there is no sharp braking at the entrance to it. All this contributes to an increase in the air velocity at the entrance to the tangential openings, thereby providing the necessary acoustic field at the outlet, which contributes to an increase in the total efficiency of diffusion mixture formation of air with fuel flowing out of the nozzle of the acoustic gas emitter.

Следовательно, эффективность работы горелки увеличивается.Therefore, the efficiency of the burner is increased.

При этом установленный под углом 30-60° к оси корпуса вентилятор за счет рационального входа воздушного потока в топливораздаточный узел горелки усиливает эжекционный эффект, который увеличивает мощность горелки и оптимизирует ее работу во всех режимах.At the same time, the fan, installed at an angle of 30-60 ° to the axis of the casing, due to the rational entry of the air flow into the fuel distribution unit of the burner, enhances the ejection effect, which increases the power of the burner and optimizes its operation in all modes.

Угол наклона меньше 30° не возможен из-за конструктивных особенностей вентилятора и корпуса горелки. А при угле наклона более 60° значительно снижается желаемый эжекционный эффект и падает эффективность работы блочной горелки.An angle of inclination less than 30 ° is not possible due to the design features of the fan and burner housing. And with an inclination angle of more than 60 °, the desired ejection effect is significantly reduced and the efficiency of the block burner decreases.

На чертеже представлена блочная акустическая горелка.The drawing shows a block acoustic burner.

Блочная акустическая горелка содержит корпус 1 с выходной частью в виде цилиндрического стакана 2 с тремя тангенциальными отверстиями 3, равномерно расположенными по его окружности. В корпусе 1 соосно с ним размещен газораздающий узел 4, сообщающийся с газовым трактом и снабженный акустическим излучателем 5. На воздушном патрубке 6 под углом 30-60° к оси корпуса 1 установлен вентилятор 7. На внешней стороне корпуса 1 установлен блок автоматики 8 системы регулирования соотношения "топливо-воздух", получающий сигнал от датчика 9 давления газа. Корпус 1 вставлен в насадку 10, образующую сопло 11 горелки и крепящуюся к горелочной плите (не показана).Block acoustic burner contains a housing 1 with the output part in the form of a cylindrical glass 2 with three tangential holes 3, evenly spaced around its circumference. In the housing 1, a gas distribution unit 4 is arranged coaxially with it, communicating with the gas path and provided with an acoustic emitter 5. A fan 7 is installed on the air pipe 6 at an angle of 30-60 ° to the axis of the housing 1. An automation unit 8 of the regulation system is installed on the outside of the housing 1 the fuel-air ratio receiving a signal from the gas pressure sensor 9. The housing 1 is inserted into the nozzle 10, forming a nozzle 11 of the burner and attached to the burner plate (not shown).

Вентилятор 7 совместно с блоком автоматики 8 (типа MB ZRDLE, используемым в горелках ГБГ ООО «Брестсельмаш») регулирует расход подаваемого для горения воздуха в зависимости от расхода сжигаемого топлива. Генерируемое акустическим излучателем 5 акустическое поле, передаваясь через факел горения в рабочую камеру печи, значительно увеличивает теплопередачу от дымовых газов к нагреваемому металлу.Fan 7 together with the automation unit 8 (MB ZRDLE type used in GBG burners of Brestselmash LLC) regulates the flow rate of the air supplied for combustion depending on the flow rate of the fuel burned. The acoustic field generated by the acoustic emitter 5, transmitted through the combustion torch to the working chamber of the furnace, significantly increases the heat transfer from flue gases to the heated metal.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В корпус 1 горелки, расположенным под углом 30-60° к оси корпуса 1 вентилятором 7, подается воздух, который приобретает эжекционный эффект, направленный поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления. В процессе смешения двух сред происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления. Попадая в выходную часть, представляющую собой цилиндрический стакан 2 с расположенными в нем по окружности тремя тангенциальными отверстиями 3, приобретает скорость течения в них 77 м/с, турбулизируется и, в результате вращательного движения, подается к соплу 11 горелки, где смешивается с газовым потоком, истекающим из акустического излучателя 5.Air is supplied to the burner housing 1, located at an angle of 30-60 ° to the axis of the housing 1 by the fan 7, which acquires an ejection effect, directed flow with a higher pressure, moving at high speed, carries with it a low-pressure medium. In the process of mixing the two media, velocity equalization occurs, accompanied, as a rule, by an increase in pressure. Getting into the outlet part, which is a cylindrical cup 2 with three tangential openings 3 located in it around the circumference, acquires a flow velocity of 77 m / s in them, is turbulized, and, as a result of rotational motion, is fed to the nozzle 11 of the burner, where it is mixed with the gas stream flowing out of the acoustic emitter 5.

Природный газ от системы подводящего газопровода с расположенным в нем датчиком 9 давления газа, однозначно зависящего от его расхода, подается в газораздающий узел 4 горелки и далее в вихревой акустический излучатель 5, где, приобретая высокоскоростное вращательное движение, генерирует акустическое поле и попадает также к месту смешения его с воздушным потоком, т.е. к соплу 11 горелки, образуя факел горения.Natural gas from the gas supply system with a gas pressure sensor 9 located therein, which uniquely depends on its flow rate, is supplied to the gas distribution unit 4 of the burner and then to the vortex acoustic emitter 5, where, acquiring a high-speed rotational movement, it generates an acoustic field and also gets to the place mixing it with the air stream, i.e. to the nozzle 11 of the burner, forming a torch of combustion.

Турбулизирующее воздействие на воздушный поток выходной части корпуса горелки, накладываясь на положительное влияние акустическго поля, генерируемого природным газом в акустическом излучателе 5, увеличивает суммарную эффективность смешивания топлива с воздухом, что в итоге приводит к интенсификации процесса горения, сокращению длины факела и повышению его температуры.The turbulent effect on the air flow of the outlet part of the burner body, superimposing on the positive influence of the acoustic field generated by natural gas in the acoustic emitter 5, increases the overall efficiency of mixing fuel with air, which ultimately leads to an intensification of the combustion process, a reduction in the length of the flame and an increase in its temperature.

Кроме того, акустическое поле, излучаемое горелкой, передаваясь через факел горения в рабочую камеру печи, оказывает значительное влияние на увеличение теплопередачи конвекцией от дымовых газов, образующихся в результате горения топлива, к нагреваемому металлу.In addition, the acoustic field emitted by the burner, transmitted through the combustion torch to the working chamber of the furnace, has a significant effect on the increase in heat transfer by convection from the flue gases generated as a result of fuel combustion to the heated metal.

Для поддержания постоянным соотношения «топливо-воздух», независимым от расхода топлива, в горелку встроен блок автоматики 8, связанный с вентилятором 7, который изменяет его обороты, получая сигнал от датчика 9 давления газа, однозначно зависящего от его расхода и расположенного на входе в газораздающий узел 4.To maintain a constant fuel-to-air ratio independent of fuel consumption, an automatic unit 8 is connected to the burner, connected to the fan 7, which changes its speed, receiving a signal from the gas pressure sensor 9, which is uniquely dependent on its flow rate and located at the inlet gas distribution unit 4.

Таким образом, выполнение в предлагаемой конструкции блочной акустической горелки выходной части корпуса в виде стакана 1, в стенке которого расположены три тангенциальные отверстия 3 по его окружности, значительно повышает степень смешивания топлива с воздухом, установка над воздушным патрубком 6 вентилятора 7, связанного с блоком автоматики 8 для регулирования расхода воздуха в зависимости от расхода топлива, дающего возможность получать максимальную температуру факела, а также применение газораздающего узла 4 и акустического излучателя 5, который генерирует акустическое поле и повышает теплопередачу в печи к нагреваемому металлу. Кроме того, улучшается смесеобразование и сокращается время нагрева металла, а также снижаются капитальные затраты на создание сложной системы воздухораспределения.Thus, the implementation in the proposed design of a block acoustic burner of the output part of the housing in the form of a cup 1, in the wall of which there are three tangential openings 3 around its circumference, significantly increases the degree of mixing of fuel with air, the installation of a fan 7 above the air pipe 6 connected to the automation unit 8 to control air flow depending on fuel consumption, which makes it possible to obtain the maximum temperature of the torch, as well as the use of a gas-distributing unit 4 and acoustic radiation spruce 5, which generates an acoustic field and increases the heat transfer in the furnace to the heated metal. In addition, mixture formation is improved and the heating time of the metal is reduced, and the capital cost of creating a complex air distribution system is also reduced.

Таким образом, эффективность работы блочной акустической горелки с газораздающим узлом и акустическим излучателем, на корпусе которой вентилятор установлен под углом 30-60° к оси корпуса возрастает.Thus, the efficiency of a block acoustic burner with a gas distribution unit and an acoustic emitter, on the casing of which the fan is installed at an angle of 30-60 ° to the axis of the casing, increases.

Claims

Block acoustic burner, comprising a housing with an outlet part in the form of a cylindrical cup with three tangential openings evenly spaced around its circumference, connected to a fan, a gas distribution unit coaxially placed in the housing, connected to the gas path, provided with an acoustic emitter, characterized in that the fan is installed at an angle of 30-60 ° to the axis of the housing.