RU2008559C1 - Method and device for burning gas - Google Patents

Method and device for burning gas Download PDF

Info

Publication number
RU2008559C1
RU2008559C1 SU4925926A RU2008559C1 RU 2008559 C1 RU2008559 C1 RU 2008559C1 SU 4925926 A SU4925926 A SU 4925926A RU 2008559 C1 RU2008559 C1 RU 2008559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
air
combustion
nozzles
zone
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.С. Шестаков
Г.И. Журавский
В.С. Иванов
Original Assignee
Шестаков Николай Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шестаков Николай Сергеевич filed Critical Шестаков Николай Сергеевич
Priority to SU4925926 priority Critical patent/RU2008559C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2008559C1 publication Critical patent/RU2008559C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: thermal engineering. SUBSTANCE: method involves feeding gaseous and air flows to a combustion zone and injection of recirculation gases. The recirculation gases are injected into the gas flow before mixing it with the air flow. The device has a gas feed case a gas feed pipe mounted along the case axis. The air feed pipe is mounted in the gas feed case with an annular clearance and has gas nozzles with outlet holes on the side surface, the nozzles are coaxially positioned around the air feed pipe and one nozzle - around the other one. The air feed pipe also has recirculation gas feed nozzles and branch pipes on the side surface of the gas feed nozzle. The branch pipes are brought out into outlet holes. EFFECT: improved efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании газообразных топлив. The invention relates to energy and can be used in the combustion of gaseous fuels.

Известен способ сжигания топлива путем его смешивания с частью воздуха и подачи остального воздуха в виде нескольких воздушных струй с расходом воздуха в каждой последующей струе, превышающим расход в предыдущей [1] . A known method of burning fuel by mixing it with part of the air and supplying the rest of the air in the form of several air jets with an air flow rate in each subsequent stream exceeding the flow rate in the previous one [1].

Известен способ сжигания газообразного топлива путем подачи в зону горения части топлива для формирования основного факела, а остальной части топлива в смеси с воздухом - отдельными струями, равномерно распределенными между струями основного факела [2] . There is a method of burning gaseous fuel by feeding part of the fuel to the combustion zone to form the main flame, and the rest of the fuel in a mixture with air - in separate jets evenly distributed between the jets of the main flame [2].

К недостаткам данных способов следует отнести низкую эффективность подавления процессов образования вредных примесей в продуктах сгорания, сложность технической реализации способов. The disadvantages of these methods include the low efficiency of suppressing the formation of harmful impurities in the combustion products, the complexity of the technical implementation of the methods.

Известен способ сжигания газа путем подачи в зону горения смеси и рециркуляции в корневую часть факела горячих продуктов сгорания [3] . A known method of burning gas by supplying a mixture to the combustion zone and recycling hot products of combustion to the root of the flame [3].

Недостатком данного способа является неустойчивость процесса pециpкуляции продуктов сгорания, низкая эффективность подавления процессов образования оксидов азота в продуктах сгорания. The disadvantage of this method is the instability of the process of recirculation of combustion products, the low efficiency of the suppression of the formation of nitrogen oxides in the combustion products.

Наиболее близким к изобретению является принятый за прототип способ сжигания газа [4] . Closest to the invention is adopted as a prototype method of burning gas [4].

По этому способу в зону горения подают несколькими ярусами встречные газовоздушные потоки, вводят над ними встречными струями вторичный воздух и дополнительно в зону горения вводят газы рециркуляции, причем одну часть газов рециркуляции предварительно смешивают с прямоточными струями вторичного воздуха, а другую подают вокруг всех прямоточных его потоков. According to this method, counter-gas air flows are fed into the combustion zone in several tiers, secondary air is introduced above them in countercurrent jets, and additionally recirculation gases are introduced into the combustion zone, and one part of the recirculation gases is pre-mixed with the direct-flow jets of secondary air, and the other is fed around all its direct-flow streams .

Недостатки этого способа следующие: сложность организации процесса, заключающуюся в необходимости создания встречных закрученных струй воздуха; низкая эффективность подавления процессов образования оксидов азота из-за большого (по сравнению с обычными способами сжигания газа) времени пребывания газов в зоне высоких температур (время пребывания в зоне высоких температур увеличивается за счет закрутки потоков и встречных течений); необходимость дополнительного распыливания воды, на испарение которой затрачивается часть теплоты сгорания топлива и поэтому снижается количество полезно используемого тепла. The disadvantages of this method are as follows: the complexity of the organization of the process, which consists in the need to create counter swirling jets of air; low efficiency of suppressing the formation of nitrogen oxides due to the long (compared with conventional methods of gas combustion) gas residence time in the high temperature zone (the residence time in the high temperature zone increases due to swirling flows and counter currents); the need for additional atomization of water, the evaporation of which takes part of the heat of combustion of the fuel and therefore reduces the amount of heat used.

Целью изобретения является снижение содержания оксидов азота в продуктах сгорания. The aim of the invention is to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products.

Цель достигается тем, что в отличие от известного способа, заключающегося в подаче несколькими ярусами встречных газовоздушных потоков, введении над ними встречными струями вторичного воздуха и дополнительном введении в зону горения газов рециркуляции при предварительном смешивании части газов рециркуляции с прямоточными струями вторичного воздуха и подаче другой части газов рециркуляции вокруг всех прямоточных потоков вторичного воздуха, газы рециркуляции вводят в газовый поток предварительно пеpед его смешиванием с воздушным потоком. The goal is achieved in that, in contrast to the known method, which consists in supplying counter-tidal gas flows by several tiers, introducing secondary air above them with countercurrent jets and additionally introducing recirculation gases into the combustion zone when preliminary mixing part of the recirculation gases with once-through jets of secondary air and supplying another part recirculation gases around all direct-flow streams of secondary air, recirculation gases are introduced into the gas stream before it is mixed with air sweat eye.

Сжигание газа осуществляют в устройстве, содержащем установленную с кольцевым зазором по оси газоподводящего корпуса воздухоподводящую трубу, снабженную коаксиально размещенными вокруг нее и один вокруг другого газовыми насадками с выпускными отверстиями на боковой поверхности, насадками подачи газов рециркуляции и патрубками на боковой поверхности насадка подачи газа, причем патрубки выведены в отверстия. Gas combustion is carried out in a device containing an air supply pipe installed with an annular gap along the axis of the gas supply housing, provided with gas nozzles coaxially arranged around it and one around the other with gas outlets on the side surface, gas recirculation nozzles and nozzles on the side surface of the gas supply nozzle, branch pipes are brought out to openings.

На чертеже приведен общий вид устройства для реализации способа сжигания газа. The drawing shows a General view of a device for implementing the method of burning gas.

В горелку, содержащую газоподводящий корпус 1, газовые насадки 2 и 3 с па- трубками 4 и отверстиями 5, воздухоподводящую трубу 6, выходные каналы для газа 7 в газоподводящем корпусе, через патрубок 8 подают газ. Одновременно подают воздух в воздухоподводящую трубу и кольцевой зазор. Зажигают топливную смесь и часть образующихся продуктов сгорания (газы рециркуляции) подают в насадок подачи газов рециркуляции 2, осуществляя при этом подачу газа в насадок для газа 3. Gas is supplied to a burner containing a gas supply housing 1, gas nozzles 2 and 3 with pipes 4 and openings 5, an air supply pipe 6, gas outlet channels 7 in the gas supply housing, through a pipe 8. At the same time, air is supplied into the air supply pipe and the annular gap. The fuel mixture is ignited and part of the resulting combustion products (recirculation gases) is supplied to the recirculation gas nozzles 2, while supplying gas to the gas nozzles 3.

Работает горелка следующим образом. The burner works as follows.

Газ, подаваемый в газоподводящий корпус 1, выход струями в кольцевой зазор между воздухоподводящей трубой с насадками и корпусом 1, где смешивается с поступающим в кольцевой зазор воздухом. Образовавшуюся горючую смесь поджигают с помощью зажигалки. Продукты сгорания частично (известное соотношение 15-30% ) направляют в насадок 2 для подачи газов рециркуляции и одновременно подают газ в насадок 3. Газ через патрубки 4 выходит в кольцевой зазор, сюда же поступают через отверстия 5 и газы рециркуляции. Часть газов рециркуляции смешивается с газом, поступающим из патрубков 4, а другая часть смешивается с воздухом и газом, поступающим из газоподводящего корпуса 1. Образуется смесь с недостатком воздуха, при горении которой выгорает часть газа, так как кислорода, содержащегося в смеси, недостаточно для окисления всего газа. Поскольку практически весь кислород расходуется на окисление газа, то в этом случае образование оксидов азота значительно снижается. The gas supplied to the gas supply housing 1, the jets exit into the annular gap between the air supply pipe with nozzles and the housing 1, where it is mixed with the air entering the annular gap. The resulting combustible mixture is ignited using a lighter. The combustion products are partially (known ratio of 15-30%) sent to the nozzle 2 for supplying recirculation gases and at the same time supply gas to the nozzle 3. Gas through the nozzles 4 enters the annular gap, recirculation gases also enter through the openings 5. Some of the recirculation gases are mixed with the gas coming from the nozzles 4, and the other part is mixed with the air and gas coming from the gas supply housing 1. A mixture is formed with a lack of air, which burns out some of the gas, since the oxygen contained in the mixture is not enough oxidation of all gas. Since almost all oxygen is consumed for gas oxidation, in this case, the formation of nitrogen oxides is significantly reduced.

Воздух, подаваемый в воздухоподводящую трубу 6, на выходе из горелки экранируется газами рециркуляции от горящей по периферии горелки смеси и проходит центральной струей в зону, где смешивается с недогоревшим в первой зоне газом, продуктами сгорания, газами рециркуляции. Образуется вторая зона горения, где и происходит дожигание оставшегося газа. The air supplied to the air supply pipe 6 is shielded by recirculation gases from the mixture burning at the periphery of the burner at the outlet of the burner and passes through the central jet into the zone where it is mixed with gas, combustion products, non-burnt in the first zone, and recirculation gases. A second combustion zone is formed, where the remaining gas is afterburned.

Известно, что для устойчивого зажигания и горения газовоздушной смеси необходимо, чтобы смесь имела определенные концентрационные пределы. Например, концентрационные пределы в воздушных смесях природного газа (Саратовского) 5,1-12,1 об. % . Таким образом для создания горючей смеси необходимо осуществлять перемешивание 1 ч. газа с 8-20 ч. воздуха. Равномерное смешивание горючих компонентов в таких соотношениях и за весьма короткое время (скорости подачи горючих в камеру горелки в среднем составляют 30-50 м/с) представляет особую проблему. Образование горючей смесь происходит обычно в два этапа: первичное смешивание газа и воздуха в горелке; смешивание в самой топочной камере. It is known that for stable ignition and combustion of a gas-air mixture it is necessary that the mixture has certain concentration limits. For example, the concentration limits in air mixtures of natural gas (Saratov) are 5.1-12.1 vol. % Thus, to create a combustible mixture, it is necessary to mix 1 part gas with 8-20 parts air. Uniform mixing of combustible components in such proportions and in a very short time (the flow rate of fuel into the burner chamber is on average 30-50 m / s) is a particular problem. The formation of a combustible mixture usually occurs in two stages: the primary mixing of gas and air in the burner; mixing in the combustion chamber itself.

Роль первичного смешивания является определяющей, поскольку оно должно обеспечить необходимое минимальное концентрационное соотношение (для Саратовского газа 5,1% ) горючих компонентов. В противном случае не будет происходить воспламенения смеси. Смешивание в самой топочной камере определяется интенсивностью процессов тепло- и массообмена в факеле, которые могут быть интенсифицированы за счет повышения турбулентности в потоках и другими способами. В то же время высокая турбулентность необходима лишь в ядре факела, а у устья горелок для возможности воспламенения необходимо иметь умеренную турбулентность, что накладывает ограничения на возможность смесеобразования в факеле. Вследствие этого необходимо добиваться наиболее полного смешивания на первом этапе, т. е. в горелке. The role of primary mixing is decisive, since it should provide the necessary minimum concentration ratio (for Saratov gas 5.1%) of combustible components. Otherwise, the mixture will not ignite. Mixing in the combustion chamber itself is determined by the intensity of the processes of heat and mass transfer in the flare, which can be intensified by increasing turbulence in flows and in other ways. At the same time, high turbulence is necessary only in the core of the torch, and at the mouth of the burners for the possibility of ignition it is necessary to have moderate turbulence, which imposes restrictions on the possibility of mixture formation in the torch. As a result of this, it is necessary to achieve the most complete mixing at the first stage, i.e., in the burner.

Очевидно, что равномерное смешивание газовых компонентов происходит наиболее быстро в случае, когда в пространстве они занимают равные объемы. Действительно, если, например, в объеме 1 м3воздух занимает 0,5 м3 и газ 0,5 м3 и разделены непроницаемой перегородкой, то после удаления перегородки каждому компоненту необходимо определенное время для распространения на весь объем, т. е. на остальные 0,5 м3 для создания равноконцентрационной по объему смеси. Если газ занимает, например, 0,1 м2, а воздух - 0,9 м3, то газу потребуется значительно больше времени, чтобы распространиться на 0,9 м3, чем за 0,5 м3, а время образования однородной смеси определяется максимальным временем перемешивания, т. е. распространения газа на весь объем.It is obvious that the uniform mixing of gas components occurs most quickly when they occupy equal volumes in space. Indeed, if, for example, in a volume of 1 m 3 the air occupies 0.5 m 3 and the gas is 0.5 m 3 and is separated by an impenetrable partition, then after removing the partition each component needs a certain amount of time to spread over the entire volume, i.e. the remaining 0.5 m 3 to create an equal concentration mixture volume. If the gas takes, for example, 0.1 m 2 , and the air - 0.9 m 3 , then the gas will require significantly more time to spread to 0.9 m 3 than for 0.5 m 3 , and the time of formation of a homogeneous mixture determined by the maximum mixing time, i.e., the spread of gas over the entire volume.

Добавление в сжигаемый газ, а не в воздух газов рециркуляции позволяет уменьшить разницу (или выровнять объемы) между объемами смешиваемых потоков газов и воздуха и тем самым улучшить перемешивание. The addition of recirculation gases to the combustible gas, and not to the air, makes it possible to reduce the difference (or equalize the volumes) between the volumes of the mixed gas and air flows and thereby improve mixing.

Известно, что скорость образования закиси азота определяется так:

Figure 00000001
=
Figure 00000002
exp
Figure 00000003
-
Figure 00000004
O2·N
Figure 00000005
exp
Figure 00000006
-
Figure 00000007
(1) где τ - время, с;
N2, О2, NO - концентрация азота, кислорода и закиси азота, г-моль/л.It is known that the rate of formation of nitrous oxide is determined as follows:
Figure 00000001
=
Figure 00000002
exp
Figure 00000003
-
Figure 00000004
O 2 · N
Figure 00000005
exp
Figure 00000006
-
Figure 00000007
(1) where τ is the time, s;
N 2 , O 2 , NO - the concentration of nitrogen, oxygen and nitrous oxide, g-mol / L.

Из выражения (1) cледует, что для уменьшения образования оксидов азота необходимо снижать температуру в топке, уменьшать концентрацию кислорода в зоне реагирования и сокращать время пребывания газов в зоне высоких температур. From the expression (1) it follows that in order to reduce the formation of nitrogen oxides, it is necessary to lower the temperature in the furnace, reduce the oxygen concentration in the reaction zone, and reduce the residence time of gases in the high temperature zone.

Подача газов рециркуляции в газовый поток позволяет организовать двухступенчатый процесс горения, в результате чего снижается уровень температур, поскольку зона горения увеличивается в объеме и снижается количество тепла, выделяющееся в результате горения в единице объема. Уменьшается также и концентрация кислорода в зоне реагирования, так как сама зона увеличивается в размерах. Все это приводит к снижению содержания оксидов азота в продуктах сгорания. The supply of recirculation gases to the gas stream allows you to organize a two-stage combustion process, resulting in a decrease in temperature, since the combustion zone increases in volume and the amount of heat released as a result of combustion per unit volume is reduced. The oxygen concentration in the reaction zone also decreases, since the zone itself increases in size. All this leads to a decrease in the content of nitrogen oxides in the products of combustion.

Известно, что снижение подогрева воздуха является эффективным средством снижения выбросов NOх при сжигании газа. В нашем случае подогрев воздуха исключен, вместо этого производится подогрев газа за счет теплообмена с газами рециркуляции, что повышает устойчивость процесса горения и снижает образование NOх.It is known that reducing air heating is an effective way to reduce NO x emissions from gas combustion. In our case, air heating is excluded; instead, gas is heated by heat exchange with recirculation gases, which increases the stability of the combustion process and reduces the formation of NO x .

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для сжигания газа позволяют при сжигании снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания. Thus, the proposed method and device for gas combustion during combustion can reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products.

П р и м е р 1. В горелку, содержащую газоподводящий корпус 1, газовые насадки 2 и 3 с патрубками 4 и отверстиями 5, воздухоподводящую трубу 6, выходные каналы для газа 7, через патрубок 8 подают природный газ, содержащий в основном пропан в количестве 0,001 м3/с. Как известно для полного сгорания 1 м3 пропана необходимо 23,8 м3 воздуха. В то же время воздушная смесь пропана устойчиво воспламеняется при содержании пропана в смеси в пределах 2,4-9,5 об. % , т. е. на 1 м3 пропана приходится 4,6 м4 - 9,52 м3 воздуха. За пределами данных концентрационных величин смесь не горит. Исходя из этого через патрубок в кольцевой зазор подают воздух с расходом:
Gвоздуха= 0,001м3/c·23,8= 0,00952м3/c (2)
Зажигают топливную смесь. При таких расходах воздуха пропан сгорает, поскольку для его полного сгорания необходимо было бы подавать воздух в следующем количестве:
G п.с. возд уха= 0,001м3/c·23,8= 0,00238м3/c (3) Одновременно подают воздух в воздухоподводящую трубу 6 с расходом равным
G = G

Figure 00000008
Gвозд.= 0,0238-0,00952= 0,0143м3/c (4)
Не сгоревший в первой зоне пропан догорает во второй зоне, куда поступает воздух из воздухоподводящей трубы 6. В первой зоне сгорает пропана
Figure 00000009
= 4·10-4м3/c (5)
Продуктов сгорания образуется 25,8м33·4·10-4м3/c= 0,010м3/c (6)
Таким образом во вторую зону горения поступает следующее количество газов: 0,01м3/c+0,0143м3/c+0,0006м3/c= 0,0249м3/c (7)
Концентрация пропана в смеси составит
0,0006 м3/с : 0,0249 м3/с˙100% =
= 2,41 об. % что входит в концентрационные пределы 2,4-9,5% . Поэтому во второй зоне будет устойчивое горение.PRI me R 1. In a burner containing a gas supply housing 1, gas nozzles 2 and 3 with nozzles 4 and openings 5, an air supply pipe 6, gas outlet channels 7, natural gas containing mainly propane in the amount of 0.001 m 3 / s. As you know, for the complete combustion of 1 m 3 of propane, 23.8 m 3 of air is needed. At the same time, the propane air mixture stably ignites when the propane content in the mixture is in the range of 2.4–9.5 vol. %, i.e., 1 m 3 of propane accounts for 4.6 m 4 - 9.52 m 3 of air. Beyond these concentration values, the mixture does not burn. Based on this, air is supplied through the nozzle into the annular gap with a flow rate of:
G air = 0.001m 3 / s23.8 = 0.00952m 3 / s (2)
Light the fuel mixture. At such air flow rates, propane burns, since for its complete combustion it would be necessary to supply air in the following quantity:
G ps air ear = 0.001 m 3 / s · 23.8 = 0.00238 m 3 / s (3) At the same time, air is supplied to the air supply pipe 6 at a rate equal to
G = g
Figure 00000008
G air = 0.0238-0.00952 = 0.0143m 3 / s (4)
The propane not burnt in the first zone burns out in the second zone, where air enters from the air supply pipe 6. Propane burns in the first zone
Figure 00000009
= 4 · 10 -4 m 3 / s (5)
Combustion products form 25.8 m 3 / m 3 · 4 · 10 -4 m 3 / s = 0.010 m 3 / s (6)
Thus, the following amount of gases enters the second combustion zone: 0.01 m 3 / s + 0.0143 m 3 / s + 0.0006 m 3 / s = 0.0249 m 3 / s (7)
The concentration of propane in the mixture will be
0.0006 m 3 / s: 0.0249 m 3 / s˙100% =
= 2.41 about. % which is included in the concentration limits of 2.4-9.5%. Therefore, in the second zone there will be steady combustion.

Далее осуществляют рециркуляцию части продуктов сгорания, которые подают в насадок 2 в количестве
Gрециркул.= 0,00387м3/c (8)
Такое количество газов рециркуляции (продуктов сгорания) определено оптимальными их количеством с точки зрения снижения выбросов оксидов азота (15-30% ). Одновременно через насадок 3 подают газ расходом, равным расходу газов рециркуляции, т. е.
Next, recycle part of the combustion products, which are fed into nozzles 2 in an amount
G recycle. = 0.00387m 3 / s (8)
Such an amount of recirculation gases (combustion products) is determined by their optimal amount in terms of reducing emissions of nitrogen oxides (15-30%). At the same time, gas is supplied through nozzles 3 with a flow rate equal to the flow rate of recirculation gases, i.e.

Gгаза= 0,00387м3/c (9) При этом увеличивают расход воздуха через воздухоподводящую трубу на величину
0,00387м3/c·23,8м33= 0,0921м3/c (10) Таким образом общий расход воздуха через воздухоподводящую трубу составит величину
0,0921м3/c+0,0143м3/c= 0,106м3/c (11) Во вторую зону горения поступает следующее количество газов (газ, воздух, продукты горения из первой зоны, газы рециркуляции) 0,00387м3/c+0,0006м3/c+0,0100м3/c+0,106м3/c= 0,124м3/c Концентрация газа во второй зоне составит величину

Figure 00000010
· 100%=3,6% что находится в концентрационных пределах устойчивого горения.G gas = 0.00387m 3 / s (9) At the same time, the air flow through the air supply pipe is increased by an amount
0.00387m 3 / s23.8m 3 / m 3 = 0.0921m 3 / s (10) Thus, the total air flow through the air supply pipe will be
0.0921m 3 / s + 0.0143m 3 / s = 0.106m 3 / s (11) The following amount of gases (gas, air, combustion products from the first zone, recirculation gases) enters the second combustion zone: 0.00387m 3 / s + 0,0006m 3 / s + 0,0100m 3 / s + 0,106m 3 / s = 0,124m 3 / s The gas concentration in the second zone will be
Figure 00000010
· 100% = 3.6% which is in the concentration limits of sustainable combustion.

Снижение выбросов оксидов азота происходит вследствие того, что в первой зоне при недостатке кислорода газа сгорает примерно

Figure 00000011
· 100% = 21% Воздух, подаваемый на сжигание, не подвергается подогреву, а часть продуктов сгорания (газы рециркуляции) возвращается в горелку и проходит через зоны горения, благодаря чему возрастает скорость разложения кислорода, содержащегося в газах рециркуляции.Reducing nitrogen oxide emissions occurs due to the fact that in the first zone with a lack of oxygen gas burns approximately
Figure 00000011
· 100% = 21% The air supplied to the combustion is not heated, and part of the combustion products (recirculation gases) is returned to the burner and passes through the combustion zones, thereby increasing the rate of decomposition of oxygen contained in the recirculation gases.

П р и м е р 2. В горелку, содержащую газоподводящий корпус 1, газовые насадки 2 и 3 с патрубками 4 и отверстиями 5, воздухоподводящую трубу 6, выходные каналы для газа 7, через патрубок 8 подают газ метан в количестве 0,002 м3/с. В соответствии с этим в кольцевой канал подают воздух в количестве Gвозд.= 0,002м3/c·5,67м33= 0,0113м3/c где 19-5,67 м33 - концентрационные границы воспламенения смеси метан-воздух. Для полного сгорания метана необходимо 9,52 м3 воздуха на 1 м3 метана. Производят зажигание топливной смеси. Осуществляется неполное сгорание метана, поскольку для его полного сгорания необходимо следующее количество воздуха: G полн.сг воздух. ор.= 0,002м3/c·9,52м33= 0,01904м3/c Одновременно подают воздух в воздухоподводящую трубу 6 с расходом G = 0,01904м/c3= 0,0113м3/c= 0,0077м3/c Несгоревший в первой зоне метан догорает во второй зоне, куда поступает воздух из воздухоподводящей трубы 6. Количество метана, сгорающего в первой зоне, равно

Figure 00000012
= 1,19·10-3м3/c В первой зоне образуется следующее количество продуктов сгорания: 10,52м33·1,19·10-3м3/c= 1,248·10-2м3/c Во вторую зону горения поступают продукты сгорания из зоны, несгоревший метан и воздух из воздухоподводящей трубы 6 1,248·10-2м3/c+(0,002-0,00119)м3/c+0,0077м3/c= 0,021м/c Концентрация метана во второй зоне составит величину
Figure 00000013
· 100% = 3,86oб.%
Для метана нижний концентрационный предел воспламенения составляет 5 об. % . Поэтому для горения во второй зоне необходимо туда подать дополнительно метан. Подачу метана во вторую зону осуществляют через насадок 3 подачи газа. Пусть подают метан через насадок 3 с расходом 0,001 м3/с. Далее производят подачу газов рециркуляции через насадок 2 в количестве 30% от продуктов сгорания в первой зоне, т. е. Gгаз.рецирк.= 1,248·10-2м3/c·0,3= 0,0037м3/c
Во вторую зону поступает следующее количество газов: 0,021м3/c+0,0037м3/c+0,001м3/c= 0,0257м3/c Концентрация метана во второй зоне составит величину
Figure 00000014
· 100%=7% Количество метана, которое должно полностью сгореть во второй зоне, равно 0,00081м3+0,001м3/c= 0,00181м3/c Для сгорания такого количества метана необходимо воздуха 9,52м33·0,00181м3/c= 0,0172м3/c Таким образом, во вторую зону необходимо дополнительно по воздухоподводящей трубе подать воздуха 0,0172м3/c-0,0077м3/c= 0,0095м3/c Следовательно во вторую зону поступит всего газов 0,0257м3/+0,0095м3/c= 0,0352м3/c Концентрация метана в этой зоне будет
Figure 00000015
100 % = 5,14 об. % т. е. горение будет устойчивым, поскольку 5,14% входит в интервал устойчивого горения метана в воздушной смеси: 5-15% по объему.PRI me R 2. In a burner containing a gas supply housing 1, gas nozzles 2 and 3 with nozzles 4 and openings 5, an air supply pipe 6, gas outlet channels 7, methane gas in the amount of 0.002 m 3 is supplied through the pipe 8 with. Accordingly, air is supplied to the annular channel in an amount of G air. = 0.002 m 3 / s · 5.67 m 3 / m 3 = 0.0113 m 3 / s where 19-5.67 m 3 / m 3 are the concentration limits of ignition of the methane-air mixture. For the complete combustion of methane, 9.52 m 3 of air per 1 m 3 of methane is needed. Ignition the fuel mixture. Incomplete combustion of methane is carried out since the following amount of air is necessary for its complete combustion: G full sg air. op. = 0.002 m 3 / s · 9.52 m 3 / m 3 = 0.01904 m 3 / s At the same time, air is supplied into the air supply pipe 6 with a flow rate G = 0.01904 m / s 3 = 0.0113 m 3 / s = 0.0077 m 3 / c Unburned methane in the first zone burns out in the second zone, where air enters from the air supply pipe 6. The amount of methane burning in the first zone is
Figure 00000012
= 1.19 · 10 -3 m 3 / c is formed following number of combustion in the first zone: 10,52m 3 / m 3 · 1.19 · 10 -3 m 3 / c = 1.248 x 10 -2 m 3 / c The second combustion zone receives combustion products from the zone, unburned methane and air from the air supply pipe 6 1.248 · 10 -2 m 3 / s + (0.002-0.00119) m 3 / s + 0.0077 m 3 / s = 0.021 m / s The methane concentration in the second zone will be
Figure 00000013
· 100% = 3,86ob.%
For methane, the lower concentration limit of ignition is 5 vol. % Therefore, for combustion in the second zone, additional methane must be supplied there. The supply of methane to the second zone is carried out through nozzles 3 of the gas supply. Let methane be fed through nozzles 3 with a flow rate of 0.001 m 3 / s. Then, recirculation gases are supplied through nozzles 2 in the amount of 30% of the combustion products in the first zone, i.e., G gas recirc. = 1.248 · 10 -2 m 3 / s · 0.3 = 0.0037 m 3 / s
The following amount of gas enters the second zone: 0.021m 3 / s + 0.0037m 3 / s + 0.001m 3 / s = 0.0257m 3 / s The methane concentration in the second zone will be
Figure 00000014
· 100% = 7% The amount of methane to be completely burned in the second zone is equal 0,00081m 3+ 0,001 m 3 / c = 3 0,00181m / c For the combustion of methane an amount of air necessary 9,52m 3 / m 3 · 0.00181m 3 / s = 0.0172m 3 / s Therefore, it is necessary to additionally supply air to the second zone through the air supply pipe 0.0172m 3 / s-0.0077m 3 / c = 0.0095m 3 / s Therefore, to the second zone total gas supply 0.0257m 3 / + 0.0095m 3 / s = 0.0352m 3 / c Methane concentration in this zone will be
Figure 00000015
100% = 5.14 vol. % ie, the combustion will be stable, since 5.14% is included in the interval of sustainable combustion of methane in the air mixture: 5-15% by volume.

Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства для сжигания газа позволяет снизить выбросы оксидов азота в атмосферу и получить экологический эффект. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1456699, кл. F 23 C 5/00, 1989. Thus, the use of the proposed method and device for burning gas can reduce emissions of nitrogen oxides in the atmosphere and get an environmental effect. (56) 1. USSR author's certificate N 1456699, cl. F 23 C 5/00, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1462063, кл. F 23 C 5/00, 1989. 2. USSR author's certificate N 1462063, cl. F 23 C 5/00, 1989.

3. Д. М. Хзмалян и др. Теория горения и топочные устройства. М. : Энергия, 1976, с. 165-166. 3. D. M. Khzmalyan et al. Combustion theory and furnace devices. M.: Energy, 1976, p. 165-166.

4. Авторское свидетельство СССР N 1477978, кл. F 23 C 11/00, 1989. 4. Copyright certificate of the USSR N 1477978, cl. F 23 C 11/00, 1989.

5. И. Я. Сигал. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. М. : Недра, 1988, с. 243.  5. I. Ya. Seagal. Protection of the air basin during fuel combustion. M.: Nedra, 1988, p. 243.

Claims (2)

1. Способ сжигания газов путем подачи в зону горения газовых и воздушных потоков, ввода газов рециркуляции, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания оксидов азота в продуктах сгорания, газы рециркуляции вводят в газовый поток перед смешиванием его с воздушным потоком. 1. The method of burning gases by feeding gas and air flows into the combustion zone, introducing recirculation gases, characterized in that, in order to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products, recirculation gases are introduced into the gas stream before mixing it with the air stream. 2. Устройство для сжигания газа, содержащее газоподводящий корпус и установленную по оси корпуса воздухоподводящую трубу, отличающееся тем, что, с целью снижения содержания оксидов азота в продуктах сгорания, воздухоподводящая труба установлена в газоподводящем корпусе с кольцевым зазором и снабжена коаксиально размещенными вокруг ее и один вокруг другого газовыми насадками с выпускными отверстиями на боковой поверхности насадка для подачи газов рециркуляции и патрубками на боковой поверхности насадка подачи газа, причем патрубки выведены в выпускные отверстия.  2. A device for burning gas, comprising a gas supply housing and an air supply pipe mounted along the axis of the housing, characterized in that, in order to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products, the air supply pipe is installed in the gas supply housing with an annular gap and is provided with one coaxially arranged around it around another, gas nozzles with exhaust openings on the side surface of the nozzle for supplying recirculation gases and nozzles on the side surface of the gas nozzle, edeny in the outlets.
SU4925926 1991-04-15 1991-04-15 Method and device for burning gas RU2008559C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4925926 RU2008559C1 (en) 1991-04-15 1991-04-15 Method and device for burning gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4925926 RU2008559C1 (en) 1991-04-15 1991-04-15 Method and device for burning gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2008559C1 true RU2008559C1 (en) 1994-02-28

Family

ID=21568878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4925926 RU2008559C1 (en) 1991-04-15 1991-04-15 Method and device for burning gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2008559C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533609C2 (en) * 2009-08-03 2014-11-20 Сименс Акциенгезелльшафт Burner flame stabilisation
RU2743686C1 (en) * 2019-05-08 2021-02-24 Сукук Корпоратион Nox low-ejection burner with perforated plate-type flame head

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533609C2 (en) * 2009-08-03 2014-11-20 Сименс Акциенгезелльшафт Burner flame stabilisation
RU2743686C1 (en) * 2019-05-08 2021-02-24 Сукук Корпоратион Nox low-ejection burner with perforated plate-type flame head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4797087A (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
US9995483B2 (en) Burner with oxygen and fuel mixing apparatus
US5013236A (en) Ultra-low pollutant emission combustion process and apparatus
ES2567200T3 (en) Stage combustion process with assisted ignition fuel lances
US5542840A (en) Burner for combusting gas and/or liquid fuel with low NOx production
AU644350B2 (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
US5640841A (en) Plasma torch ignition for low NOx combustion turbine combustor with monitoring means and plasma generation control means
JPH05215312A (en) Burner assembly and flame holder
GB1445795A (en) Method of and apparatus for burning fuel
US4645449A (en) Methods and apparatus for burning fuel with low nox formation
JPS6325242B2 (en)
SU1058391A1 (en) Method of burning gaseous fuel and burner for effecting same
US4604048A (en) Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation
KR20070003756A (en) Pilot combustor for stabilizing combustion in gas turbine engines
RU2008559C1 (en) Method and device for burning gas
US5216968A (en) Method of stabilizing a combustion process
RU2242674C2 (en) Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions
RU2196940C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2013691C1 (en) Cyclone precombustion chamber of boiler
JP2619973B2 (en) Ultra low pollutant emission combustion method and equipment
RU2227247C2 (en) Device for fuel combustion
JP2590216B2 (en) Low NOx combustion method and low NOx combustor
SU859762A1 (en) Method and apparatus for burning gaseous fuel
RU2199698C2 (en) Device for burning of fuel
RU2093750C1 (en) Method and device for gas combustion