RU197729U1

RU197729U1 - Combined burner

Info

Publication number: RU197729U1
Application number: RU2019144129U
Authority: RU
Inventors: Виктор Дмитриевич Катин; Владимир Ильич Нестеров
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-05-25

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 и теплоэнергетических котлах.Технической задачей полезной модели является повышение экологической эффективности комбинированной горелки за счет снижения выбросов оксидов азота.Для решения поставленной задачи в комбинированной горелке, содержащей воздушный коллектор с амбразурой, по оси которого расположен топливоподводящий узел с соплами, соединенный с механизмом подъема воздушного коллектора, согласно полезной модели сопла топливоподводящего узла расположены на выходе 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 and heat and power boilers. by reducing nitrogen oxide emissions. To solve the problem in a combined burner containing an air manifold with an embrasure, the axis of which is a fuel supply unit with nozzles connected to the lifting mechanism of the air collector, according to a useful model, the nozzles of the fuel supply unit are located at the outlet of the burner embrasure.

Description

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 нефтепереработки и котлах стационарной теплоэнергетики.The utility model relates to the field of heat power engineering, in particular, to burner devices for co-burning liquid and gaseous fuels, and can be used in fire engineering devices for various purposes, for example, in tubular oil refining furnaces and stationary heat power boilers.

Известна комбинированная горелка для сжигания газообразного и жидкого топлива, которая содержит воздушный коллектор с амбразурой и топливоподводящий узел, установленный на оси воздушного коллектора. При этом сопла топливного узла расположены у основания амбразуры. Амбразура установлена над воздушным коллектором. Комбинированная горелка в сборе установлена в топке печи. В амбразуру из воздушного коллектора поступает воздух, а из топливоподводящего узла топливо, при этом в ней образуется топливовоздушная смесь. Поступившая топливовоздушная смесь разогревается от стенок амбразуры и воспламеняется. При этом высокотемпературная зона занимает весь объем амбразуры. Продукты горения из амбразуры поступают в топку печи. При этом охлаждение продуктов горения происходит только в топке печи. (Патент №2179282, МПК F23D 17/00. Комбинированная горелка / С.Н. Дьяченко (РФ). - №2000121511/06; Заявлено 10.08.2000., опубл. 10.02.2000, бюл. №4).Known combined burner for burning gaseous and liquid fuels, which contains an air manifold with an embrasure and a fuel supply unit mounted on the axis of the air manifold. In this case, the nozzles of the fuel unit are located at the base of the embrasure. The embrasure is mounted above the air manifold. Combined burner assembly installed in the furnace. Air enters into the embrasure from the air manifold, and fuel is supplied from the fuel supply unit, and a fuel-air mixture is formed in it. The incoming air-fuel mixture warms up from the walls of the embrasure and ignites. At the same time, the high-temperature zone occupies the entire embrasure. The combustion products from the embrasure enter the furnace of the furnace. In this case, cooling of the combustion products occurs only in the furnace furnace. (Patent No. 2179282, IPC F23D 17/00. Combined burner / S. N. Dyachenko (Russian Federation). - No. 2000121511/06; Claimed 10.08.2000., Publ. 10.02.2000, bull. No. 4).

Недостатком данной горелки является достаточно высокая эмиссия термических оксидов азота при ее работе. Известно, что выход термических оксидов азота при горении определяется максимальной температурой факела, которая имеет место в данном случае. Это обусловлено тем, что ядро факела расположено в амбразуре горелки. Обладая теплоизоляционными свойствами, стенки амбразуры сохраняют максимальную температуру факела на протяжении всей длины туннеля амбразуры. Факел имеет максимальную температуру во всем объеме амбразуры, следствием чего является повышенный выброс термических оксидов азота.The disadvantage of this burner is a rather high emission of thermal nitrogen oxides during its operation. It is known that the yield of thermal nitrogen oxides during combustion is determined by the maximum flame temperature that occurs in this case. This is because the torch core is located in the embrasure of the burner. Possessing heat-insulating properties, embrasure walls maintain the maximum temperature of the torch throughout the entire length of the embrasure tunnel. The torch has a maximum temperature in the entire embrasure, resulting in an increased emission of thermal nitrogen oxides.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является комбинированная горелка, в которой снижение образующих оксидов азота достигается за счет уменьшения максимальной температуры факела. Комбинированная горелка содержит воздушный коллектор 1 с амбразурой 2, и топливоподводящий узел 3 и амбразура расположена в основании топки печи. Топливоподводящий узел 3 расположен по центру воздушного коллектора 1 и соединен с ним. Воздушный коллектор 1 выполнен телескопическим и представляет собой канал для подвода воздуха, который имеет возможность перемещения совместно с топливоподводящим узлом 3. В верхней части воздушного коллектора 1 установлена неподвижная амбразура 2. Топливоподводящий узел 3 содержит сопла для подачи жидкого и газообразного топлива, которые расположены на расстоянии 1/3-2/3 высоты амбразуры 2. Топливоподводящий узел 3 соединен с механизмом подъема 4 воздушного коллектора 1. (Патент №41117, МПК F23D 17/00. Комбинированная горелка / С.Н. Дьяченко, В.Д. Катин (РФ). - №2004110550/22; Заявлено 07.04.2004, опубл. 10.10.2004, бюл. №28). Расположенные на высоте 1/3 высоты амбразуры сопла топливоподводящего узла 3 находятся у основания амбразуры 2, после перемещения на высоту 2/3 высоты амбразуры - в верхней части амбразуры 2. Механизм подъема 4 имеет возможность перемещать топливоподводящий узел 3. Например, в комбинированной горелке при высоте амбразуры 350 мм сопла узла в момент разогрева расположены на высоте 115 мм, а при номинальной мощности расположены на высоте 235 мм.The closest in technical essence to the claimed solution is a combined burner in which the reduction of the forming nitrogen oxides is achieved by reducing the maximum temperature of the torch. The combined burner comprises an air manifold 1 with an embrasure 2, and a fuel supply unit 3 and an embrasure are located at the base of the furnace furnace. The fuel supply unit 3 is located in the center of the air manifold 1 and connected to it. The air collector 1 is made telescopic and represents a channel for supplying air, which has the ability to move together with the fuel supply unit 3. In the upper part of the air collector 1, a fixed embrasure 2 is installed. The fuel supply unit 3 contains nozzles for supplying liquid and gaseous fuel, which are located at a distance 1 / 3-2 / 3 of the embrasure height 2. The fuel supply unit 3 is connected to the lifting mechanism 4 of the air collector 1. (Patent No. 41117, IPC F23D 17/00. Combined burner / S. N. Dyachenko, V. D. Katin (RF ). - No. 2004110550/22; Stated April 7, 2004, published on October 10, 2004, Bulletin No. 28). The nozzles of the fuel supply unit 3 located at a height of 1/3 of the embrasure height are located at the base of the embrasure 2, after moving to a height of 2/3 of the embrasure height, in the upper part of the embrasure 2. The lifting mechanism 4 has the ability to move the fuel supply unit 3. For example, in a combined burner with the embrasure height is 350 mm; the nozzles of the unit at the time of heating are located at a height of 115 mm, and at rated power are located at a height of 235 mm.

Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.

В начале работы комбинированной горелки сопла топливоподводящего узла 3 расположены на минимальной высоте - 1/3 высоты амбразуры 2, а именно у основания конуса амбразуры 2. В амбразуру 2 поступает воздух из воздушного коллектора 1, топливный газ и жидкое топливо из сопел топливоподводящего узла 3. В амбразуре 2 образуется топливовоздушная смесь, которая прогревается до температуры воспламенения от стенок амбразуры, воспламеняется, сгорает и выделяет тепло в амбразуре, а выходящие газы поступают топку печи. Далее раскаленные газы охлаждаются в топке печи. После разогрева топки и амбразуры 2 до максимальной температуры сопла топливоподводящего узла 3 перемещаются на максимальную высоту - 2/3 высоты амбразуры 2. При этом сопла топливоподводящего узла 3 оказываются в верхней части зоны амбразуры. При этом топливовоздушная поступает в топку, нагревается от стенок амбразуры и за счет тепла топки и воспламеняется в ней. В результате зона горения, т.е. ядро факела находится в амбразуре и перемещается лишь частично в топку. Вследствие этого недостаточно снижается максимальная температура ядра факела и, сокращение выхода термических оксидов азота наблюдается незначительное, что является недостатком конструкции горелки. В то же время, при расположении сопел на расстоянии 1/3 высоты амбразуры и ниже ядро факела располагается практически у основания амбразуры. Обладая теплоизоляционными свойствами, стенки амбразуры сохраняют максимальную температуру факела на протяжении всей длины туннеля амбразуры, следствием чего является повышенный выброс оксидов азота, что также является существенным недостатком горелки.At the beginning of the operation of the combined burner, the nozzles of the fuel supply unit 3 are located at a minimum height - 1/3 of the height of the embrasure 2, namely, at the base of the cone of the embrasure 2. Air from the air manifold 1, fuel gas and liquid fuel from the nozzles of the fuel supply unit 3 enter the embrasure 2. In the embrasure 2, a fuel-air mixture is formed, which is heated to the ignition temperature from the walls of the embrasure, ignites, burns and releases heat in the embrasure, and the exhaust gases enter the furnace of the furnace. Then the hot gases are cooled in the furnace. After heating the furnace and embrasure 2 to the maximum temperature, the nozzles of the fuel supply unit 3 move to a maximum height of 2/3 of the height of the embrasure 2. In this case, the nozzles of the fuel supply unit 3 are in the upper part of the embrasure zone. In this case, the air-fuel enters the furnace, heats up from the walls of the embrasure and is ignited in it due to the heat of the furnace. As a result, the combustion zone, i.e. the core of the torch is in the embrasure and moves only partially into the furnace. As a result, the maximum temperature of the core of the flame is not sufficiently reduced, and a decrease in the yield of thermal nitrogen oxides is insignificant, which is a drawback of the burner design. At the same time, when the nozzles are located at a distance of 1/3 of the height of the embrasure and below the core of the torch is located almost at the base of the embrasure. Possessing heat-insulating properties, the embrasure walls maintain the maximum flame temperature throughout the entire length of the embrasure tunnel, resulting in an increased emission of nitrogen oxides, which is also a significant drawback of the burner.

Таким образом, диапазон расположения сопел топливоподводящего узла на расстоянии (высоте) 1/3-2/3 высоты амбразуры горелки не является оптимальным с точки зрения экологичности работы горелки.Thus, the range of location of the nozzles of the fuel supply unit at a distance (height) of 1 / 3-2 / 3 of the height of the embrasure of the burner is not optimal from the point of view of environmental friendliness of the burner.

Техническая задача, на решении которой направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении экологической эффективности комбинированной горелки за счет снижения выбросов оксидов азота.The technical problem to which the claimed utility model is directed is to increase the environmental efficiency of the combined burner by reducing emissions of nitrogen oxides.

Для решения поставленной задачи в комбинированной горелке, содержащей воздушный коллектор с амбразурой, топливоподводящий узел, соединенный с механизмом подъема воздушного коллектора, сопла топливоподводящего узла расположены на выходе амбразуры горелки.To solve this problem, in a combined burner containing an air manifold with an embrasure, a fuel supply unit connected to the lifting mechanism of the air manifold, nozzles of the fuel supply unit are located at the outlet of the burner embrasure.

Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является расположение сопел топливоподводящего узла на расстоянии полной высоты амбразуры, т.е. на выходе ее.A sign that distinguishes the claimed technical solution from the prototype, according to the utility model, is the location of the nozzles of the fuel supply unit at a distance of the full height of the embrasure, i.e. at the exit of it.

Благодаря отличительному признаку существенно повышается экологическая эффективность комбинированной горелки. Это объясняется тем, что топливоподводящий узел с соплами расположен на выходе амбразуры, и поэтому процессы смесеобразования, горения и тепловыделения протекают непосредственно в топочном пространстве печи. Теплота, выделяемая в процессе горения, передается топке, что вызывает снижение температуры факела и сокращение объема высокотемпературной зоны, что позволяет снизить выход термических оксидов азота.Due to the distinguishing feature, the environmental efficiency of the combination burner is significantly increased. This is due to the fact that the fuel supply unit with nozzles is located at the outlet of the embrasure, and therefore the processes of mixture formation, combustion and heat generation occur directly in the furnace furnace space. The heat generated during combustion is transferred to the furnace, which causes a decrease in the flame temperature and a reduction in the volume of the high-temperature zone, which allows to reduce the yield of thermal nitrogen oxides.

На фигуре показан поперечный разрез комбинированной горелки.The figure shows a cross section of a combination burner.

Комбинированная горелка содержит воздушный коллектор 1 с амбразурой 2 и топливоподводящий узел 3 и амбразура 2, расположена в основании топки печи, топливоподводящий узел 3 расположен по центру воздушного коллектора 1 и соединен с ним. Воздушный коллектор 1 выполнен телескопическим и представляет собой канал для подвода воздуха и имеет возможность перемещения совместно с топливоподводящим узлом 3. В верхней части воздушного коллектора 1 установлена амбразура 2. Топливоподводящий узел 3 содержит сопла для подачи жидкого и газообразного топлива, которые расположены на выходе амбразуры 2. Топливоподводящий узел 3 соединен с механизмом подъема 4 воздушного коллектора 1.The combined burner contains an air collector 1 with an embrasure 2 and a fuel supply unit 3 and an embrasure 2, located at the base of the furnace, the fuel supply unit 3 is located in the center of the air collector 1 and connected to it. The air collector 1 is telescopic and represents a channel for supplying air and has the ability to move together with the fuel supply unit 3. An embrasure 2 is installed in the upper part of the air collector 1. The fuel supply unit 3 contains nozzles for supplying liquid and gaseous fuel, which are located at the exit of the embrasure 2 The fuel supply unit 3 is connected to the lifting mechanism 4 of the air manifold 1.

Горелка работает следующим образом. При работе горелочного устройства сопла топливоподводящего узла 3 расположены на выходе амбразуры 2, в которую поступает воздух из воздушного коллектора 1. Топливный газ и мазут из сопел топливоподводящего узла 3 с подаваемым воздухом образуют топливовоздушную смесь, которая воспламеняется и сгорает непосредственно в топке печи. Теплота, выделяемая в процессе горения, передается поверхности нагрева топки, что приводит к снижению максимально температуры факела и тем самым к сокращению выбросов термических оксидов азота. Это повышает экологическую эффективность горелкиThe burner operates as follows. When the burner is in operation, the nozzles of the fuel supply unit 3 are located at the outlet of the embrasure 2 into which air is supplied from the air manifold 1. Fuel gas and fuel oil from the nozzles of the fuel supply unit 3 with the supplied air form a fuel-air mixture that ignites and burns directly in the furnace furnace. The heat released during the combustion process is transferred to the heating surface of the furnace, which leads to a decrease in the maximum flame temperature and thereby to a reduction in the emissions of thermal nitrogen oxides. This improves burner environmental performance.

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемой горелке существенно повышается экологическая эффективность сжигания топлива. Использование полезной модели позволяет сократить выход оксидов азота на 15-20%.Thus, in contrast to the prototype in the proposed burner significantly improves the environmental efficiency of fuel combustion. Using the utility model allows to reduce the yield of nitrogen oxides by 15-20%.

Claims

Combined burner containing an air collector with an embrasure, the axis of which is a fuel supply unit with nozzles connected to a lifting mechanism of the air collector, characterized in that the nozzles of the fuel supply unit are located at the outlet of the burner embrasure.