RU187171U1

RU187171U1 - Gas oil burner

Info

Publication number: RU187171U1
Application number: RU2018139137U
Authority: RU
Inventors: Виктор Дмитриевич Катин; Владимир Ильич Нестеров
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-02-22

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к горелочным устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использована в огнетехнических устройствах различного назначения, например в трубчатых печах нефтеперерабатывающих производств.Техническая задача полезной модели состоит в создании конструкции газомазутной горелки, позволяющей снизить выбросы оксидов азота при совместном сжигании газообразного и жидкого топлива.Для решения поставленной задачи в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, при этом распылительная часть форсунки расположена у основания амбразуры горелки, согласно полезной модели горелка дополнительно оборудована трубой с распылителем впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленной в специальном канале у основания амбразуры горелки.The utility model relates to the field of power engineering, in particular, to burner devices for co-burning liquid and gaseous fuels, and can be used in various types of fire-fighting devices, for example, in tube furnaces of oil refineries. The technical task of the utility model is to create a gas-oil burner design that allows reducing emissions of nitrogen oxides during the joint combustion of gaseous and liquid fuels. To solve the problem in a gas-oil burner, soda neighing casing with a pipe for supplying air, connected to the burner embrasure installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a pipe for supplying air during operation of the burner on fuel oil, located along the axis of the casing, an insert mounted to rotate and designed to be rotated and designed for the formation of pinch on the air path, a peripheral annular manifold with a nozzle and gas distribution holes located in the pinch zone of the air path, a fuel oil nozzle mounted inside the pipe s, wherein the spray nozzle part located at the base of the burner embrasure according to the utility model the burner tube is further provided with a spray steam injection into the combustion zone of the gaseous and liquid fuels, installed in a special channel at the base of the burner embrasures.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использована в огнетехнических устройствах различного назначения, например в трубчатых печах нефтепереработки.The utility model relates to the field of power engineering, in particular to devices for co-burning liquid and gaseous fuels, and can be used in fire-fighting devices for various purposes, for example, in tubular oil refining furnaces.

Известна газомазутная горелка, предназначенная для сжигания газообразного и жидкого топлива, которая содержит корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, мазутную форсунку, установленную внутри трубы так, что ее распылительная часть расположена в смесительной камере, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта (Патент №1525404, МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка/В.А. Галицкая, Р.А. Закиров, В.П. Стельмаков (РФ). - №4392350/24-06; Заявлено 16.03.88., опубл. 30.11.89, бюл. №44).Known gas-oil burner designed to burn gaseous and liquid fuels, which contains a housing with a nozzle for supplying air, connected to the embrasure of the burner installed in the hole of the furnace, a mixing chamber, a pipe with a nozzle for supplying air during operation of the burner on fuel oil, located on the axis of the housing , an insert, mounted on the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and intended to form a pinch on the air path, a fuel oil nozzle mounted inside the pipe so that it is sprayed the lone part is located in the mixing chamber, a peripheral annular manifold with a nozzle and gas distribution holes located in the pinch zone of the air path (Patent No. 1525404, IPC F23D 17/00. Gas-oil burner / V.A. Galitskaya, R.A. Zakirov, V. P. Stelmakov (RF) - No. 4392350 / 24-06; Declared March 16, 88., Published on November 30, 89, Bulletin No. 44).

Газомазутная горелка работает следующим образом. При работе горелки на газе в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха подается воздух в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, в смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки, осуществляющегося с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.Gas-oil burner operates as follows. When the burner is running on gas, air is supplied to the mixing chamber from the air supply pipe in the form of an annular flow. When the air stream reaches the insert, it is preloaded, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas enters the manifold through the nozzle and, distributed through the gas-distributing holes, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air stream, an intensive mass exchange of air and gas takes place in the mixing chamber, and due to the rotation of the insert carried out by means of a traction, the determining size changes flow. Next, the resulting gas-air mixture enters the burner embrasure, where it ignites and burns.

При работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха подается воздух в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массообмен воздуха и газа. Затем в смесительную камеру через распылительную часть мазутной форсунки поступает мазут, а через патрубок в трубе поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. В смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха, газа и мазута, после чего смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.When the burner is running on gas and fuel oil, air is supplied in the form of an annular flow from the pipe for supplying air to the mixing chamber. When the air stream reaches the insert, it is preloaded, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas enters the manifold through the nozzle and, distributed through the gas-distributing holes, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air flow, and an intensive mass exchange of air and gas occurs. Then, fuel oil enters the mixing chamber through the spraying part of the fuel oil nozzle, and air enters through the pipe in the pipe for intensive atomization of the fuel oil. Intensive mass transfer of air, gas and fuel oil takes place in the mixing chamber, after which the mixture enters the burner embrasure, where it ignites and burns.

Недостатками горелки являются низкое качество получаемой газомазутной смеси, а также при распылении мазута в смесительной камере газораздающие отверстия забиваются распыленными частицами мазута. В результате чего затрудняется подача газа и тем самым недостаточное количество газа приводит к снижению качества образовавшейся газомазутной смеси и к затруднению совместного одновременного сжигания газа и мазута в горелке.The disadvantages of the burner are the low quality of the resulting gas-oil mixture, and also when spraying fuel oil in the mixing chamber, the gas-distributing holes are clogged by atomized particles of fuel oil. As a result, the gas supply is hindered, and thus an insufficient amount of gas leads to a decrease in the quality of the resulting gas-oil mixture and to the difficulty of co-simultaneously burning gas and fuel oil in the burner.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка, содержащая корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, при этом распылительная часть мазутной форсунки расположена в амбразуре (Патент №139470 МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка (В.Д. Катин, А.Ю. Березуцкий (РФ). - №201314901; Заявлено 01.11.2013. Опубл. 20.04.2014. Бюл. №11).The closest in technical essence and the achieved result is a gas-oil burner containing a housing with a nozzle for supplying air, connected to the embrasure of the burner installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a nozzle for supplying air when the burner is operated on fuel oil, located on the axis of the housing, a fuel oil nozzle mounted inside the pipe, an insert that can be rotated and mounted on the outer surface of the pipe to form a pinch on the air duct, the peripheral ring oh the collector with a pipe and gas distribution holes located in the pinch zone of the air path, while the spraying part of the fuel oil nozzle is located in the embrasure (Patent No. 139470 IPC F23D 17/00. Gas-oil burner (V.D. Katin, A.Yu. Berezutsky (RF ). - No. 201314901; Stated November 1, 2013. Publish. 04/20/2014. Bull. No. 11).

Газомазутная горелка работает следующим образом.Gas-oil burner operates as follows.

В первом случае при работе горелки на газе воздух из патрубка поступает в виде кольцевого потока в корпус. При достижении потока воздуха вставки осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в кольцевой коллектор и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где и начинается ее воспламенение.In the first case, when the burner is running on gas, air from the nozzle enters in the form of an annular flow into the housing. When the insert air stream is reached, it is preloaded, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas enters the annular manifold through the nozzle and is evenly distributed through the gas-distributing openings and flows out of them through a system of transverse jets into a high-speed air stream. Intensive mass exchange of air and gas takes place in the mixing chamber and due to the rotation of the insert, which is carried out by means of a thrust, a change in the determining size of the flow is ensured. Further, the resulting gas-air mixture enters the burner embrasure, where its ignition begins.

Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массообмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру горелки через распылительную часть мазутной форсунки поступает мазут, а через патрубок в трубе поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. В амбразуре происходит интенсивный массобмен воздуха, газа и мазута, после чего начинается воспламенение смеси воздуха, газа и мазута.In the second case, when the burner is running on gas and fuel oil, air is supplied in the form of an annular flow from the pipe for supplying air to the mixing chamber. When the air stream reaches the insert, it is preloaded, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas enters the manifold through the nozzle and, distributed through the gas-distributing holes, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air flow, and an intensive mass exchange of air and gas occurs. Then the mixture of air and gas enters the burner embrasure. At the same time, fuel oil enters the burner port through the spraying part of the fuel oil nozzle, and air enters through the pipe in the pipe for intensive atomization of the fuel oil. Intensive mass exchange of air, gas and fuel oil occurs in the embrasure, after which ignition of a mixture of air, gas and fuel oil begins.

Недостатком горелки является повышенный выброс токсичных оксидов азота при совместном горении газа и мазута вследствие расположения распылительной части мазутной форсунки у основания амбразуры. Известно, что выход термических оксидов азота при горении определяется максимальной температурой факела, которая имеет место в данном случае. Образуемое ядро факела при сжигании мазута имеет высокую температуру, что приводит к повышенному выбросу оксидов азота.The disadvantage of the burner is the increased release of toxic nitrogen oxides during the combined combustion of gas and fuel oil due to the location of the spraying part of the fuel oil nozzle at the base of the embrasure. It is known that the yield of thermal nitrogen oxides during combustion is determined by the maximum flame temperature that occurs in this case. The flare core formed when burning fuel oil has a high temperature, which leads to an increased emission of nitrogen oxides.

Техническая задача полезной модели состоит в создании конструкции газо-мазутной горелки, позволяющей повысить экологическую эффективность совместного сжигания газа и мазута в горелке за счет снижения выбросов оксидов азота.The technical task of the utility model is to create a gas-oil burner design, which allows to increase the environmental efficiency of co-burning gas and fuel oil in the burner by reducing nitrogen oxide emissions.

Для решения поставленной задачи в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстии печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, при этом распылительная часть форсунки расположена у основания амбра-зуры горелки согласно полезной модели предусмотрена подача (впрыск) пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки.To solve the problem in a gas-oil burner containing a housing with a nozzle for supplying air, connected to the embrasure of the burner installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a nozzle for supplying air when the burner is operated on fuel oil, located on the axis of the housing, an insert fixed to the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and intended for the formation of pinch on the air path, a peripheral annular manifold with a pipe and gas distribution holes located in the pinch zone airway, a fuel oil nozzle installed inside the pipe, while the spraying part of the nozzle is located at the base of the burner amber according to the utility model, steam is supplied (injection) through a pipe with a spray installed in a special channel at the base of the burner embrasure.

Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является то, что в горелке дополнительно установлена труба с распылителем впрыска пара в корень пламени (зону горения газообразного и жидкого топлива) в специальном канале у основания амбразуры горелки.A sign that distinguishes the claimed technical solution from the prototype, according to the utility model, is that a pipe with an atomizer for injecting steam into the flame root (combustion zone of gaseous and liquid fuel) in a special channel at the base of the burner embrasure is additionally installed in the burner.

Благодаря отличительному признаку существенно повышается экологичеекая эффективность совместного сжигания газа и мазута в горелке. Это обусловлено тем, что при работе горелки на газе и мазуте, газ через патрубок поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, расположенных в смесительной камере, истекает в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, а распылительная часть форсунки располагается у основания амбразуры горелки. В предлагаемой горелке предусмотрен впрыск пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки, что приводит к существенному снижению максимальной температуры в зоне горения и уменьшению образования термических оксидов азота.Due to the distinguishing feature, the environmental-friendly efficiency of the joint burning of gas and fuel oil in the burner is significantly increased. This is due to the fact that during operation of the burner on gas and fuel oil, the gas through the pipe enters the manifold and, distributed through the gas distribution holes located in the mixing chamber, flows in the form of transverse jets into the high-speed air stream, and the sprayer part of the nozzle is located at the base of the burner embrasure . The proposed burner provides steam injection through a pipe with a spray gun installed in a special channel at the base of the burner embrasure, which leads to a significant decrease in the maximum temperature in the combustion zone and to reduce the formation of thermal nitrogen oxides.

Предлагаемое решение иллюстрируется чертежом, на котором изображена газомазутная горелка (см. фиг.).The proposed solution is illustrated by the drawing, which shows a gas-oil burner (see. Fig.).

Газомазутная горелка содержит корпус 1 с патрубком для подачи воздуха 2, соединенный с амбразурой горелки 3, установленной в отверстие печи, смесительную камеру 4, трубу с патрубком 5 для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса 1, вставку 6, закрепленную на наружной поверхности трубы 5 с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор 7 с патрубком 8 и газораздающими отверстиями 9, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку 10, установленную внутри трубы 5, распылительная часть форсунки 10 расположена в амбразуре 3 горелки у ее основания. В амбразуре 3 горелки дополнительно проделан специальный канал 11, в котором установлена труба 12 с распылителем 13 впрыска пара в высокотемпературную зону горения газа и мазута.The gas-oil burner contains a housing 1 with a nozzle for supplying air 2, connected to an embrasure of the burner 3 installed in the furnace opening, a mixing chamber 4, a pipe with a nozzle 5 for supplying air when the burner is operating on fuel oil, located on the axis of the housing 1, insert 6, fixed on the outer surface of the pipe 5 with the possibility of rotation and intended for the formation of pinch on the air path, the peripheral annular collector 7 with pipe 8 and gas-distributing holes 9 located in the pinch zone of the air path, oil the nozzle 10 installed inside the pipe 5, the spraying part of the nozzle 10 is located in the embrasure 3 of the burner at its base. In the embrasure 3 of the burner, a special channel 11 was additionally made, in which a pipe 12 with a spray 13 of steam injection into the high-temperature zone of gas and fuel oil combustion was installed.

Газомазутная горелка работает следующим образом. В первом случае при работе горелки на газе воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1. При достижении потока воздуха вставки 6 осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в кольцевой коллектор 7 и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере 4 происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки 6, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газо-воздушная смесь поступает в амбразуру 3 горелки, где начинается ее воспламенение и горение.Gas-oil burner operates as follows. In the first case, when the burner is running on gas, the air from the nozzle 2 enters in the form of an annular flow into the housing 1. When the air flow of the insert 6 is reached, it is compressed, as a result of which its feed rate increases. At the same time, gas through the pipe 8 enters the annular manifold 7 and evenly distributed through the gas-distributing holes 9, flows out of them by a system of transverse jets into the high-speed air stream. Intensive mass transfer of air and gas takes place in the mixing chamber 4 and due to the rotation of the insert 6, which is carried out by means of a draft, a change in the determining size of the flow is ensured. Next, the resulting gas-air mixture enters the embrasure 3 of the burner, where it begins to ignite and burn.

Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру 4 из патрубка 2 для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки 6 осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в коллектор 7 и, распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массобмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру 3 горелки через распылительную часть мазутной форсунки 10 поступает мазут, а через патрубок в трубе 5 поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. Для повышения экологической эффективности совместного сжигания газа и мазута предусмотрен впрыск пара через трубу 12 с распылителем 13, установленную в специальном канале 11 у основания амбразуры 3 горелки. Это приводит к снижению максимальной температуры горения и, как следствие, к подавлению образования токсичных оксидов азота.In the second case, when the burner is operated on gas and fuel oil, air is supplied in the form of an annular flow into the mixing chamber 4 from the pipe 2 for supplying air. When the air stream reaches insert 6, it is preloaded, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas through the pipe 8 enters the manifold 7 and, distributed through the gas-distributing holes 9, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air flow, and intensive air and gas mass exchange occurs. Then the mixture of air and gas enters the burner embrasure. At the same time, fuel oil enters the embrasure 3 of the burner through the spraying part of the fuel oil nozzle 10, and air enters through the nozzle in the pipe 5 to intensively spray the fuel oil. To increase the environmental efficiency of co-combustion of gas and fuel oil, steam injection is provided through a pipe 12 with a spray 13 installed in a special channel 11 at the base of the embrasure 3 of the burner. This leads to a decrease in the maximum combustion temperature and, as a consequence, to the suppression of the formation of toxic nitrogen oxides.

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемой горелке существенно повышается экологическая эффективность совместного сжигания газообразного и жидкого топлива в одном корпусе горелки.Thus, in contrast to the prototype, the proposed burner significantly improves the environmental efficiency of the joint combustion of gaseous and liquid fuels in one burner body.

Claims

A gas-oil burner containing a housing with a nozzle for supplying air, connected to an embrasure of the burner installed in the hole of the furnace, a mixing chamber, a pipe with a nozzle for supplying air during operation of the burner on fuel oil, located along the axis of the housing, a fuel oil nozzle mounted inside the pipe, insert, mounted on the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and intended for the formation of pinch on the air path, a peripheral annular manifold with a pipe and gas distribution holes located in the zone pinch the air path, while the spraying part of the fuel oil nozzle is located at the base of the embrasure of the burner, characterized in that it is additionally equipped with a pipe with a spray for injecting steam into the combustion zone of gaseous and liquid fuel installed in a special channel at the base of the embrasure of the burner.