RU2057989C1

RU2057989C1 - Gas burner of infrared radiation

Info

Publication number: RU2057989C1
Application number: RU93034594A
Authority: RU
Inventors: Х.И. Акчурин
Original assignee: Нижегородская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: burner is additionally provided with cylindrical perforated mixture distributor 11 having perforated top base 19. The inner side surfaces and top base 19 of mixture distributor 11 are provided with heat insulation 20 and multi-layer grid 12 that abut tightly against them. Outer grid 3 has top base 18. The burner is also provided with stands 13, rings 14 mounted on stands 13 and mated by their inner sides with mixture distributor 11, and arresters 15 of movement of rings 14 made up as bushings and mounted coaxially on stands 13 between rings 14 to define a frame together with stands 13 and rings 14. The radiator and outer grid 3 are connected with the frame for permitting vertical movement. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания газа в беспламенном режиме и может быть использовано для сушки помещений при строительстве и капитальном ремонте. The invention relates to a device for burning gas in flameless mode and can be used for drying rooms during construction and overhaul.

Известна газовая горелка инфракрасного излучения ГК-1-38 [1] содержащая насадку, инжекционный смеситель, сопло, рассекатель, штуцер для подвода газа, подставку и автоматику безопасности. Known gas burner infrared radiation GK-1-38 [1] containing a nozzle, an injection mixer, nozzle, divider, fitting for supplying gas, stand and safety automatics.

Насадка, имеющая форму призмы, склеена по металлическому каркасу из 50 перфорированных керамических плиток. The prism-shaped nozzle is glued to a metal frame of 50 perforated ceramic tiles.

Рассекатель направляет газовоздушную смесь к поверхности насадки. The divider directs the gas-air mixture to the surface of the nozzle.

Автоматика безопасности контролирует процесс горения. Safety automation controls the combustion process.

Газ подают через штуцер и сопло в инжекционный смеситель, где его смешивают с воздухом, поступающим под действием инжекции. Из смесителя смесь направляется рассекателем в ячейки керамических плиток, при выходе из которых сгорает на поверхности насадки, которая нагревается до 1000^оС и излучает инфракрасные лучи. Горелка работает на природном и сжиженном газе и имеет тепловую мощность 23 кВт.Gas is supplied through the nozzle and nozzle to the injection mixer, where it is mixed with air supplied by injection. From the mixer the mixture is directed to ceramic tiles divider cell, when the output of which is burned on the surface of the nozzle, which is heated to 1000 ^C. and emits infrared rays. The burner runs on natural and liquefied gas and has a thermal power of 23 kW.

Данная конструкция горелки имеет следующие недостатки:
хрупкость плиток, из которых состоит насадка, и трудоемкость их изготовления;
неравномерность нагрева излучающей поверхности;
неустойчивость и неравномерность процесса горения;
повышенное содержание окиси углерода в продуктах сгорания.This burner design has the following disadvantages:
the fragility of the tiles that make up the nozzle, and the complexity of their manufacture;
uneven heating of the radiating surface;
instability and unevenness of the combustion process;
high content of carbon monoxide in combustion products.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является горелка ГИИС-20 [2] содержащая конусную металлосетчатую насадку из нержавеющей стали, инжекционный смеситель с периферийной подачей газа, кольцевой газовый коллектор, стабилизатор пламени, экран, служащий для направления газовоздушной смеси к поверхности насадки и защиты горелки от перегрева, сопла и автоматика безопасности, отключающая подачу газа при нарушении нормального процесса горения. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is a GIIS-20 burner [2] containing a conical metal mesh nozzle made of stainless steel, an injection mixer with a peripheral gas supply, an annular gas manifold, a flame stabilizer, a screen used to direct the gas-air mixture to the nozzle surface and protection of the burner from overheating, nozzles and safety automatics that cuts off the gas supply in case of violation of the normal combustion process.

Газ подается в кольцевой газовый коллектор, а затем через три сопла в центральный газовоздушный канал, куда инжекцией поступает также воздух. Образовавшаяся в инжекционном смесителе газовоздушная смесь проходит через ячейки насадки и сгорает на ее поверхности. Выделившееся при этом тепло нагревает насадку до 900^оС и превращает ее в мощный источник излучения. Горелка работает на природном и сжиженном газе и имеет тепловую мощность 23,2 кВт.Gas is supplied to the annular gas manifold, and then through three nozzles into the central gas-air channel, where air is also injected. The gas-air mixture formed in the injection mixer passes through the nozzle cells and burns on its surface. Giving off the heat warms the nozzle to 900 ^{° C} and turns it into a powerful source of radiation. The burner runs on natural and liquefied gas and has a heat output of 23.2 kW.

Конструкция горелки-прототипа имеет следующие недостатки:
деформацию металлической насадки при разогреве и снижение ее надежности;
неравномерность нагрева излучающей поверхности, поскольку ее внутренняя поверхность нагревается почти до такой же температуры, что и наружная, что в свою очередь приводит к перегреву горелки, а значит и к нарушению устойчивого процесса горения.The design of the prototype burner has the following disadvantages:
deformation of the metal nozzle during heating and a decrease in its reliability;
uneven heating of the radiating surface, since its inner surface heats up to almost the same temperature as the outer one, which in turn leads to overheating of the burner and, therefore, to a violation of the stable combustion process.

Для предотвращения перегрева и повышения устойчивости горения при более высокой температуре смесителя в конструкцию горелки были введены экран и стабилизатор пламени, но и они не улучшили устойчивость процесса горения. Неустойчивость и неравномерность процесса горения обусловлены тем, что в верхней части этой горелки сгорает значительно большее количество смеси, чем в нижней, так как для газовых горелок с вертикальным расположением излучателя характерна значительная неравномерность распределения смеси по поверхности насадки из-за действия естественной тяги. Кроме того, повышено содержание окиси углерода в продуктах сгорания как следствие неравномерности и неустойчивости процесса горения. To prevent overheating and increase combustion stability at a higher temperature of the mixer, a shield and a flame stabilizer were introduced into the burner design, but they also did not improve the stability of the combustion process. The instability and unevenness of the combustion process is due to the fact that a much larger amount of the mixture burns in the upper part of this burner than in the lower, since gas burners with a vertical arrangement of the emitter are characterized by a significant uneven distribution of the mixture over the nozzle surface due to natural draft. In addition, the content of carbon monoxide in the combustion products is increased as a result of the unevenness and instability of the combustion process.

Целью изобретения является повышение равномерности и стабильности горения при одновременном повышении надежности работы горелки. The aim of the invention is to increase the uniformity and stability of combustion while increasing the reliability of the burner.

Это достигается тем, что в газовой горелке инфракрасного излучения, содержащей металлосетчатый излучатель, наружную сетку, смесители, коллекторы, сопла, излучатель выполнен цилиндрической формы из сшитых между собой проволокой металлических сеток с излучающими боковой поверхностью и верхним основанием, а горелка дополнительно снабжена смесераспределителем цилиндрической формы с теплоизоляцией как внутри перфорированной боковой поверхности, так и верхнего основания, и плотно установленной с внутренней стороны многослойной сетки, а также стойками, кольцами, установленными на стойках и сопрягающимися по внутреннему диаметру со смесераспределителем, и ограничителями перемещения колец, выполненными в виде втулок и установленными на стойках между кольцами, и образующими совместно со стойками и кольцами каркас, к которому прикреплены с возможностью перемещения относительно направляющих горелки излучатель и наружная сетка, выполненная цилиндрической формы и с верхним основанием, а совместно с поверхностями смесераспределителя и излучателя-секции равномерного распределения газовоз- душной смеси по поверхности излучателя. This is achieved by the fact that in a gas burner of infrared radiation containing a metal mesh radiator, an external grid, mixers, manifolds, nozzles, a radiator is made of cylindrical shape made of metal meshes sewn together with a radiating side surface and an upper base, and the burner is additionally equipped with a cylindrical mixer with thermal insulation both inside the perforated side surface and the upper base, and tightly installed on the inside of the multilayer mesh, and also racks, rings mounted on racks and mating in internal diameter with a mixer, and ring stoppers made in the form of bushings and mounted on racks between the rings, and together with the racks and rings forming a frame to which are mounted with the possibility of movement relative to the guide rails of the burner a radiator and an external mesh made of a cylindrical shape and with an upper base, and together with the surfaces of the mixer distributor and the emitter section uniform distribution dividing gazovoz- stuffy mixture of surface emitter.

На чертеже показана газовая горелка инфракрасного излучения, разрез. The drawing shows a gas burner infrared radiation, section.

Предлагаемая конструкция газовой горелки инфракрасного излучения содержит излучатель цилиндрической формы из сшитых между собой проволокой металлических сеток с излучающими боковой поверхностью 1 и верхним основанием 2, наружную сетку 3, выполненную цилиндрической формы и с верхним основанием, основание горелки 4, смесители газовоздушной смеси 5, сопла 6, коллектор газовый 7, фильтр газовый 8, коллектор воздушный 9, фильтр воздушный 10, смесераспределитель 11 цилиндрической формы с теплоизоляцией как внутри перфорированной боковой поверхности, так и верхнего основания, плотно установленную с внутренней стороны смесераспределителя многослойную сетку 12, стойки 13, кольца 14, установленные на стойках и сопрягающиеся по внутреннему диаметру со смесераспределителем, ограничители 15 перемещения колец 14, выполненные в виде втулок, установленные на стойках между кольцами и образующие совместно с кольцами 14, стойками 13 каркас, к которому прикреплены с возможностью перемещения относительно направляющих основания горелки 4 излучатель и наружная сетка 3, электромагнитный клапан 16, термопару 17, а стойки 13, кольца 14, втулки 15 совместно с поверхностями смесераспределителя 11 и излучателя 1 образуют секции равномерного распределения газовоздушной смеси по поверхности излучателя, 18-верхнее основание наружной сетки, 19 верхнее основание смесераспределителя, 20 теплоизоляция. The proposed design of a infrared gas burner contains a cylindrical emitter of metal meshes sewn together with a radiating side surface 1 and upper base 2, an external mesh 3 made of a cylindrical shape and with a upper base, burner base 4, air-gas mixers 5, nozzles 6 , gas manifold 7, gas filter 8, air manifold 9, air filter 10, mixer distributor 11 of a cylindrical shape with thermal insulation as inside a perforated side surface both the upper base, the multilayer mesh 12 tightly mounted on the inside of the mixer, the racks 13, the rings 14 mounted on the racks and mating in the inner diameter with the mixer, the guides 15 for moving the rings 14, made in the form of bushings, mounted on the racks between the rings and forming together with the rings 14, racks 13 a frame to which are mounted with the possibility of movement relative to the guides of the base of the burner 4 emitter and the outer mesh 3, the electromagnetic valve 16, term a coupler 17, and racks 13, rings 14, sleeves 15 together with the surfaces of the mixer 11 and emitter 1 form sections for uniform distribution of the air-gas mixture over the surface of the emitter, 18-upper base of the outer mesh, 19 upper base of the mixer, 20 thermal insulation.

Излучатель и наружная сетка, выполненные в виде цилиндра с верхним основанием, позволяют поддерживать более высокую температуру горения, в результате чего происходит догорание продуктов сгорания над поверхностью верхнего основания излучателя. The emitter and the outer mesh, made in the form of a cylinder with an upper base, allow to maintain a higher combustion temperature, as a result of which the combustion products burn out above the surface of the upper base of the emitter.

Теплоизоляция в смесераспределителе устраняет проскок пламени внутрь горелки за счет того, что уменьшается температура смеси внутри горелки. Thermal insulation in the mixer distributor eliminates the breakthrough of the flame inside the burner due to the fact that the temperature of the mixture inside the burner decreases.

Внутренняя многослойная сетка, плотно прилегающая к поверхности смесераспределителя, также уменьшает вероятность проскока пламени внутрь горелки через перфорированные отверстия. An internal multilayer mesh that fits snugly to the surface of the mixer distributor also reduces the likelihood of a flame entering the burner through the perforated holes.

Перфорированные отверстия в боковой поверхности смесераспределителя имеют различные диаметры и количество, полученные экспериментальным путем, и соответствуют определенной секции равномерного распределения смеси по поверхности излучателя. Кроме того, образованные секции позволяют также уменьшить величину теплового потока внутрь излучателя. The perforated holes in the side surface of the mixer distributor have different diameters and quantities obtained experimentally, and correspond to a specific section of the uniform distribution of the mixture on the surface of the emitter. In addition, the formed sections can also reduce the amount of heat flux inside the emitter.

Компенсация температурных деформаций излучателя и наружной сетки обеспечивается зазором, который образуется в результате их крепления к основанию с помощью каркаса, образованного стойками, кольцами и втулками. Таким образом, каркас с одной стороны препятствует деформации боковых стенок излучателя при его нагреве и охлаждении, а с другой стороны позволяет боковым стенкам излучателя и наружной сетки перемещаться относительно направляющих основания горелки при тепловом расширении и сжатии деталей. Compensation of temperature deformations of the emitter and the outer mesh is ensured by the gap, which is formed as a result of their fastening to the base with the help of a frame formed by struts, rings and bushings. Thus, the frame on the one hand prevents deformation of the side walls of the emitter when it is heated and cooled, and on the other hand allows the side walls of the emitter and the outer mesh to move relative to the guides of the base of the burner during thermal expansion and compression of parts.

Предлагаемая конструкция горелки работает следующим образом. The proposed design of the burner works as follows.

Газ из магистрали или баллона поступает через электромагнитный клапан 16 и газовый фильтр 6 в газовый коллектор 7, где газ равномерно распределяется по четырем соплам 6, расположенным соосно смесителям. Благодаря инжекции воздух через воздушный фильтр 10 поступает в четыре смесителя, где перемешивается с газом. Образовавшаяся смесь равномерно распределяется по поверхности излучателя смесераспределителем 11. После розжига горелки поверхность излучателя нагревается через 1-2 мин и становится источником теплового излучения. Образовавшиеся продукты сгорания поднимаются по поверхности излучателя, собираются над его верхним основанием и догорают при участии вторичного воздуха благодаря действию естественной конвекции и высокой температуры. Сетка 3 раскаляется и увеличивает температуру в зоне горения, что повышает скорость горения и обеспечивает наиболее полное сгорание смеси. В результате повышается температура насадки, а мощность ее излучения увеличивается. Gas from the line or the cylinder enters through the electromagnetic valve 16 and the gas filter 6 into the gas manifold 7, where the gas is evenly distributed over the four nozzles 6 located coaxially to the mixers. Due to injection, air through the air filter 10 enters four mixers, where it is mixed with gas. The resulting mixture is evenly distributed over the surface of the emitter with a mixer 11. After ignition of the burner, the surface of the emitter is heated after 1-2 minutes and becomes a source of thermal radiation. The resulting combustion products rise along the surface of the emitter, collect above its upper base and burn out with the participation of secondary air due to the action of natural convection and high temperature. The grid 3 is heated and increases the temperature in the combustion zone, which increases the burning rate and provides the most complete combustion of the mixture. As a result, the nozzle temperature rises, and its radiation power increases.

Наружная сетка 3, кроме того, предохраняет насадку от повреждений. The outer mesh 3, in addition, protects the nozzle from damage.

Предлагаемая конструкция газовой горелки инфракрасного излучения позволяет повысить равномерность и стабильность горения при одновременном повышении устойчивости и надежности работы горелки. The proposed design of a gas burner of infrared radiation can improve the uniformity and stability of combustion while increasing the stability and reliability of the burner.

Кроме того, при такой конструкции горелки устранено повышенное содержание окиси углерода в продуктах сгорания благодаря их дожиганию над верхним основанием излучателя, а также повышена ветроустойчивость горелки и устойчивость самого процесса сгорания, что обусловлено конструкцией смесераспределителя. In addition, with this design of the burner, the increased content of carbon monoxide in the combustion products due to their afterburning over the upper base of the emitter is eliminated, as well as the wind resistance of the burner and the stability of the combustion process, which is due to the design of the mixer distributor, are increased.

Claims

INFRARED RADIATION GAS BURNER containing a cylindrical metal mesh radiator with lateral radiating surfaces, an external cylindrical grid, mixers, gas and air collectors, nozzles, characterized in that the radiator has an upper radiating base, and the burner is additionally equipped with a perforated cylindrical perforated mixer with a perforated upper base the inner side surfaces and the upper base of the mixer are provided with heat insulation and a tight fit with a mesh layer, the outer mesh has an upper base, the burner is also equipped with racks, rings mounted on racks and mating their internal surfaces with a mixer, limiters to move the rings, made in the form of bushings and mounted coaxially on the racks between the rings and forming the frame together with the racks and rings to which the emitter and the outer mesh are attached with the possibility of vertical movement, and together with the racks, rings, surfaces of the mixer and the emitter section of the uniform distribution of the gas mixture on the surface of the emitter.