RU2043571C1

RU2043571C1 - Burner

Info

Publication number: RU2043571C1
Application number: RU93015511A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Паперный
Original assignee: Александр Михайлович Паперный
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: heating devices. SUBSTANCE: burner has emitters coupled with a source of a gas-air mixture. Each of the emitters includes housing wherein the splitter is mounted. The emitting nozzle is secured to the splitter and made up as inner emitting and outer protecting perforated plates. The perforation holes of the first plate are in sizes lesser than the critical size of flameout. At least one of the plates is coated with a fire-resistance material the thickness of which is 0.1-0.5 of the thickness of the plate. EFFECT: improved design. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике сжигания газа в излучающих горелках с металлосетчатыми насадками и может быть использовано в передвижных и стационарных нагревательных установках, например, при ремонте асфальтобетонных дорожных покрытий, для подогрева стыков перед сваркой, подогрева деталей перед заваркой дефектов и др. The invention relates to techniques for burning gas in radiating burners with metal mesh nozzles and can be used in mobile and stationary heating installations, for example, in the repair of asphalt concrete pavements, for heating joints before welding, heating parts before welding defects, etc.

Известна горелка с излучающей насадкой, выполненной в виде размещенных по ходу газовоздушной смеси распределительной и поддерживающей перфорированных пластин, образующих камеру смешения, а также двух тканых металлических сеток, одна из которых излучающая размещена на внешней стороне по отношению к камере смешения поддерживающей пластины и имеет размер ячеек меньше критического по проскоку пламени, а вторая защитная расположена дальше по ходу газовоздушной смеси и образует с первой камеру сгорания [1]
Первая по ходу газовоздушной смеси перфорированная пластина является распределительным элементом, обеспечивающим равномерное распределение смеси по площади излучающей насадки.Known burner with a radiating nozzle made in the form of distribution and supporting perforated plates arranged along the gas-air mixture forming a mixing chamber, as well as two woven metal grids, one of which radiating is placed on the outside with respect to the mixing chamber of the supporting plate and has a mesh size less critical along the slip of the flame, and the second protective is located further along the gas-air mixture and forms a combustion chamber with the first [1]
The first perforated plate along the gas-air mixture is a distribution element that ensures uniform distribution of the mixture over the area of the emitting nozzle.

Вторая пластина является армирующим элементом и обеспечивает жесткость тканой излучающей сетки, лежащей на ней. The second plate is a reinforcing element and provides rigidity to the woven radiating mesh lying on it.

Микрофакельное сжигание газа происходит на поверхности излучающей сетки, а его полное сжигание в камере сгорания, образованной излучающей и защитной сетками. Microflare burning of gas occurs on the surface of the radiating grid, and its complete combustion in the combustion chamber formed by the radiating and protective grids.

Недостатком таких горелок является малая жесткость тканых сеток, которая приводит к быстрому развитию пластической деформации, а дополнительное воздействие высокотемпературной газовой коррозии приводит к потере термоустойчивости, провисанию, короблению и быстрому разрушению сетки. The disadvantage of such burners is the low rigidity of the woven nets, which leads to the rapid development of plastic deformation, and the additional effect of high-temperature gas corrosion leads to loss of thermal stability, sagging, warping and rapid destruction of the mesh.

Если в горелке используются сетки обычного плетения (горелка ГИИМ-12,7, выпускаемая Фастовским заводом ГМГУ и ГА), то независимо от материала сетки ее разрушение происходит через 400 ч, если же используются сетки саржевого плетения (горелка Fiamma-Infra-Colb), то срок службы возрастает до 1500 ч. If the burner uses conventional weaving nets (GIIM-12.7 burner, manufactured by the Fastov plant of the Moscow State University of Civil Engineering and Civil Aviation), then regardless of the material of the mesh, its destruction occurs after 400 hours, if twill weaving nets are used (Fiamma-Infra-Colb burner), then the service life increases to 1500 hours.

Известна также горелка, имеющая излучающую насадку, выполненную в виде внутренней излучающей и внешней защитной пластин с размером перфорированных отверстий меньше критического по проскоку пламени, причем в защитной пластине выполнены дополнительные отверстия для розжига, площадь которых в 200-400 раз превышает площадь сечения одного перфорированного отверстия [2]
Недостатком такой горелки (эксплуатация опытной партии горелок ГРКМ-19,4 на Ленинградском металлическом заводе) является сравнительно быстрое разрушение пластин вследствие развития врожденных трещин, усиленное высокотемпературной газовой коррозией со стороны продуктов сгорания. В результате растрескивания врожденных трещин, полученных в процессе изготовления перфораций, размеры отверстий становятся больше критического размера и горелка выходит из строя. Срок службы такой горелки не более 600-700 ч.Also known is a burner having a radiating nozzle made in the form of an internal radiating and external protective plate with the size of the perforated holes smaller than the critical along the flame, and additional holes for ignition are made in the protective plate, the area of which is 200-400 times the cross-sectional area of one perforated hole [2]
The disadvantage of such a burner (operation of an experimental batch of GRKM-19.4 burners at the Leningrad Metal Plant) is the relatively rapid destruction of the plates due to the development of congenital cracks, reinforced by high-temperature gas corrosion from the combustion products. As a result of cracking of congenital cracks obtained during the production of perforations, the size of the holes becomes larger than the critical size and the burner fails. The life of such a burner is not more than 600-700 hours

Розжиг горелок, имеющих защитную пластину с размером отверстий меньше критического и дополнительным отверстием, происходит не сразу, так как пламя некоторое время стабилизируется над дополнительным отверстием. Только после того, как кромки дополнительного отверстия прогреваются и его размер станет больше критического, пламя проскакивает в камеру сгорания. Это время может колебаться от 1 до 5 мин в зависимости от условий работы горелки. Данный недостаток мешает работе автоматики. Ignition of burners having a protective plate with holes smaller than the critical size and an additional hole does not occur immediately, since the flame stabilizes over the additional hole for some time. Only after the edges of the additional hole are warmed up and its size becomes larger than the critical one, does the flame slip into the combustion chamber. This time can vary from 1 to 5 minutes, depending on the operating conditions of the burner. This drawback interferes with the operation of automation.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности, заключающийся в повышении ресурса, надежности розжига, повышении лучистого КПД, уменьшении содержания СО в продуктах сгорания. The aim of the invention is to increase operational reliability, which consists in increasing the resource, reliability of ignition, increasing radiant efficiency, reducing the content of CO in the combustion products.

Для достижения указанных целей в горелке, содержащей излучающую насадку, соединенную с источником рабочего тела и выполненную в виде внутренней излучающей и наружной защитной перфорированных пластин, первая из которых имеет размер перфорационных отверстий, меньший критического по проскоку пламени, по крайней мере одна из пластин покрыта слоем защитного жаропрочного покрытия толщиной, составляющей 0,1-5 толщины этой пластины. To achieve these goals, in a burner containing a radiating nozzle connected to a source of the working fluid and made in the form of an internal radiating and external protective perforated plates, the first of which has a perforation size smaller than the critical flame penetration, at least one of the plates is covered with a layer protective heat-resistant coating with a thickness of 0.1-5 thickness of this plate.

В защитной пластине могут быть выполнены перфорационные отверстия с размером, меньшим критического по проскоку пламени, и дополнительные отверстия для розжига, перед которыми с внешней стороны горелки установлены отражающие экраны. Кроме того, в защитной пластине выполнены перфорационные отверстия с размером, большим критического по проскоку пламени. Perforation openings with a size smaller than critical along the flamethrough and additional ignition openings can be made in the protective plate, in front of which reflective screens are installed on the outside of the burner. In addition, perforations are made in the protective plate with a size larger than critical along the flamethrough.

В горелке также по крайней мере одна из пластин выполнена в виде тканой металлической сетки с нанесенным на ней слоем жаропрочного покрытия. Кроме того, горелка снабжена дополнительной перфорированной пластиной, установленной в насадке перед излучающей пластиной. In the burner also at least one of the plates is made in the form of a woven metal mesh with a layer of heat-resistant coating applied to it. In addition, the burner is equipped with an additional perforated plate mounted in the nozzle in front of the radiating plate.

На фиг. 1 показана горелка с несколькими излучателями, общий вид; на фиг. 2 излучающая насадка с отражающими экранами перед отверстиями для розжига; на фиг. 3 излучающая насадка с дополнительной перфорированной пластиной и излучающей металлической сеткой. In FIG. 1 shows a burner with several emitters, a general view; in FIG. 2 radiating nozzle with reflective screens in front of the ignition holes; in FIG. 3 radiating nozzle with an additional perforated plate and a radiating metal mesh.

Горелка содержит сообщенный с источником газовоздушной смеси сопловой узел 1, смеситель 2, распределитель 3, соединенный посредством подводящих патрубков 4 с излучателями 5. Каждый излучатель 5 состоит из корпуса 6, внутри которого установлен рассекатель 7 и закреплена излучающая насадка 8. Насадка 8 включает внутреннюю излучающую 9 и наружную защитную 10 перфорированные пластины, первая из которых имеет размер перфорационных отверстий, меньший критического по проскоку пламени. По крайней мере одна из пластин насадки 8 покрыта слоем защитного жаропрочного покрытия толщиной, составляющей 0,1-5 толщины этой пластины. В одном из вариантов реализации в защитной пластине 10 перфорационные отверстия выполнены с размером, меньшим критического по проскоку пламени, при этом она снабжена дополнительными отверстиями 11 для розжига, перед которыми с внешней стороны насадки 8 установлены отражающие экраны 12. The burner contains a nozzle assembly 1 connected to the source of the gas-air mixture, a mixer 2, a distributor 3 connected by means of inlet pipes 4 to the emitters 5. Each emitter 5 consists of a housing 6, inside of which a divider 7 is mounted and a radiating nozzle 8 is fixed. The nozzle 8 includes an internal radiating 9 and the outer protective 10 perforated plate, the first of which has a perforation size smaller than critical for the breakthrough of the flame. At least one of the plates of the nozzle 8 is coated with a layer of protective heat-resistant coating with a thickness of 0.1-5 of the thickness of this plate. In one embodiment, in the protective plate 10, the perforations are made with a size smaller than the critical length of the flame, and it is equipped with additional holes 11 for ignition, in front of which, on the outside of the nozzle 8, reflective screens 12 are mounted.

В другом варианте выполнения горелки в защитной пластине 10 выполнены перфорационные отверстия с размером, большим критического по проскоку пламени. In another embodiment, the burner in the protective plate 10 is made of perforations with a size greater than the critical breakthrough of the flame.

Еще в одном варианте реализации горелки по крайней мере одна из упомянутых пластин выполнена в виде тканой металлической сетки 13 с нанесенным на ней слоем защитного жаропрочного покрытия толщиной, составляющей 0,1-5 толщины этой сетки. In another embodiment, the implementation of the burner, at least one of these plates is made in the form of a woven metal mesh 13 with a layer of protective heat-resistant coating deposited on it with a thickness of 0.1-5 of the thickness of this mesh.

Горелки может быть снабжена дополнительной перфорированной пластиной 14, установленной в насадке 8 перед излучающей пластиной 9. The burner may be provided with an additional perforated plate 14 installed in the nozzle 8 in front of the radiating plate 9.

Горелка работает следующим образом. The burner operates as follows.

Активная газовая струя, истекающая через сопло соплового узла 1, эжектирует воздух через кольцевой зазор смесителя 2. В смесителе 2 происходит выравнивание концентрации. Из смесителя 2 газовоздушная смесь попадает в распределитель 3 и через подводящие трубки 4 газовоздушная смесь попадает в излучатели 5, состоящие из корпуса 6, рассекателя 7, излучающей насадки 8. Рассекатель 7 обеспечивает равномерное распределение смеси на входе в насадку 8. Излучающая пластина 9, на поверхности которой происходит микрофакельное сгорание воздушной смеси, выполняет также распределительную функцию. Полное сжигание обеспечивается в камере сгорания между излучающей 9 и защитной 10 пластинами. Излучающая пластина разогревается теплопередачей от фронта пламени, защитная конвекцией от продуктов сгорания. Излучающая пластина является первичным (до 60% лучистой энергии) излучателем, а защитная пластина вторичным излучателем (до 40% лучистой энергии). An active gas stream flowing out through the nozzle of the nozzle assembly 1 ejects air through the annular gap of the mixer 2. In the mixer 2, the concentration is equalized. From the mixer 2, the gas-air mixture enters the distributor 3 and through the inlet pipes 4 the gas-air mixture enters the emitters 5, consisting of a housing 6, a divider 7, a radiating nozzle 8. The divider 7 ensures uniform distribution of the mixture at the inlet of the nozzle 8. The radiating plate 9, on the surface of which microflare combustion of the air mixture occurs, also performs a distribution function. Full combustion is provided in the combustion chamber between the radiating 9 and protective 10 plates. The radiating plate is heated by heat transfer from the flame front, protected by convection from combustion products. The radiating plate is the primary radiator (up to 60% of radiant energy), and the protective plate is the secondary radiator (up to 40% of radiant energy).

Нанесение защитного упрочняющего покрытия, например жаропрочной эмали, на излучающую пластину способствует "залечиванию" врожденных трещин и, кроме того, при нагреве вследствие меньшего значения коэффициента линейного расширения покрытия, чем у материала пластины, возникают стягивающие напряжения, препятствующие увеличению размера отверстий больше критического, что значительно повышает устойчивость работы горелки относительно проскоков пламени в корпус 6 излучателей 5 и увеличивает ресурс работы. Экспериментально установлено, что, если толщина покрытия много меньше ширины врожденных трещин, то "стягивающий" эффект, препятствующий увеличению размера трещин больше критического, не проявляется. Если толщина слоя больше ширины врожденных трещин, то покрытие в процессе работы начинает отслаиваться. Эта зависимость связана также с толщиной самой пластины. Опытные проверки показали, что упомянутый "стягивающий эффект" без нарушения эксплуатационной надежности проявляется в том случае, когда толщина жаропрочного покрытия составляет 0,1-5 толщины пластины, при этом происходит полное "залечивание" трещин и не перекрывается рабочее сечение перфораций. The application of a protective hardening coating, for example, heat-resistant enamel, to the emitting plate promotes the healing of congenital cracks and, in addition, when heating due to the lower coefficient of linear expansion of the coating than the material of the plate, tensile stresses arise, which increase the size of the holes more than critical, which significantly increases the stability of the burner relative to the breakthroughs of the flame into the housing 6 of the emitters 5 and increases the service life. It has been experimentally established that, if the coating thickness is much less than the width of congenital cracks, then the “contracting” effect, which prevents the increase in the size of cracks larger than the critical one, does not appear. If the layer thickness is greater than the width of the congenital cracks, then the coating begins to peel off during operation. This dependence is also associated with the thickness of the plate itself. Experimental tests have shown that the said “tightening effect” without compromising operational reliability is manifested when the thickness of the heat-resistant coating is 0.1-5 thickness of the plate, while there is a complete “healing” of cracks and does not overlap the working section of the perforations.

Нанесение покрытия на защитную пластину 10 предохраняет ее также от разрушения вследствие высокотемпературной газовой коррозии. Быстрое разрушение защитной пластины приводит к увеличению содержания СО в продуктах сгорания вследствие уменьшения температуры в камере сгорания, кроме того, пропадает ее защитная функция для излучающей пластины. The coating on the protective plate 10 also protects it from destruction due to high temperature gas corrosion. The rapid destruction of the protective plate leads to an increase in the CO content in the combustion products due to a decrease in temperature in the combustion chamber, in addition, its protective function for the radiating plate disappears.

Защитное покрытие повышает степень черноты излучающей и защитной пластин, что приводит к увеличению лучистого КПД горелки. The protective coating increases the blackness of the emitting and protective plates, which leads to an increase in the radiant efficiency of the burner.

Установка отражающих экранов 12 над дополнительными отверстиями 11 в защитной пластине 10 повышает скорость и надежность розжига. В результате обратного излучения от экрана 12 происходит прогрев кромок отверстия 11 и проскок пламени в камеру сгорания (розжиг горелки) происходит в течение 1-2 сек. The installation of reflective screens 12 over the additional holes 11 in the protective plate 10 increases the speed and reliability of the ignition. As a result of the reverse radiation from the screen 12, the edges of the hole 11 are heated and the flame penetrates into the combustion chamber (ignition of the burner) within 1-2 seconds.

Также для повышения надежности и скорости розжига защитная пластина может иметь только отверстия больше критического. Эксперимент показал, что это могут быть щели шириной не менее 2 мм. Also, to increase the reliability and speed of ignition, the protective plate can only have holes larger than critical. The experiment showed that these can be slots with a width of at least 2 mm.

Одна из пластин может быть выполнена в виде тканой металлической сетки 13, на поверхности которой нанесено защитное упрочняющее покрытие, причем толщина покрытия в этом случае должна еще быть соизмерима с диаметром проволочек сетки. Покрытие образует сцепки между продольными и поперечными проволочками. Через эти сцепки происходит передача нагрузки и сетка 13 уже работает как "монолит". One of the plates can be made in the form of a woven metal mesh 13, on the surface of which a protective reinforcing coating is applied, and the thickness of the coating in this case should still be comparable with the diameter of the wire mesh. The coating forms a link between the longitudinal and transverse wires. Through these couplings, the load is transferred and the mesh 13 is already operating as a “monolith”.

Покрытие увеличивает жесткость тканой сетки в 100-200 раз, что значительно замедляет пластическую деформацию и дальнейшее коробление и разрушение. The coating increases the rigidity of the woven mesh by 100-200 times, which significantly slows down plastic deformation and further warping and destruction.

Установка перед излучающей пластиной 9 по ходу газовоздушной смеси вплотную к ней дополнительной перфорированной пластины повышает термоустойчивость пластины к температурным нагрузкам. Installing in front of the radiating plate 9 along the air-gas mixture close to it an additional perforated plate increases the thermal stability of the plate to temperature loads.

По изобретению была разработана и готовится к выпуску опытная партия горелок. According to the invention, an experimental batch of burners has been developed and is being prepared for release.

Предполагаемый ресурс работы горелок должен составить 10000 часов (прототип и аналог 400-700 ч); содержание СО у горелок составляет 0,003% лучистый КПД также увеличен на 5% и составляет 48% The estimated life of the burners should be 10,000 hours (prototype and analogue 400-700 hours); the CO content of the burners is 0.003%; the radiant efficiency is also increased by 5% and is 48%

Claims

1. A BURNER containing a radiating nozzle in the form of a radiator formed by an internal radiating and external protective perforated plates, the first of which has a size of perforations smaller than the critical flame distance, characterized in that at least one of the said plates is coated with a heat-resistant protective coating a thickness of 0.1 to 5.0 the thickness of this plate.

2. The burner according to claim 1, characterized in that perforated openings with a size smaller than critical along the flame pass and additional ignition openings are made in the shield plate, in front of which reflective screens are installed on the outside of the plate.

3. The burner according to claim 1, characterized in that the protective plate is made of perforations with a size greater than the critical breakthrough of the flame.

4. The burner according to claim 1, characterized in that at least one of the plates is made in the form of a woven metal mesh with a layer of protective heat-resistant coating applied to it.

5. The burner according to claims 1 to 4, characterized in that it is provided with an additional perforated plate installed in the nozzle in front of the radiating plate.