RU2066023C1 - Radiant burner - Google Patents
Radiant burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU2066023C1 RU2066023C1 RU94032139A RU94032139A RU2066023C1 RU 2066023 C1 RU2066023 C1 RU 2066023C1 RU 94032139 A RU94032139 A RU 94032139A RU 94032139 A RU94032139 A RU 94032139A RU 2066023 C1 RU2066023 C1 RU 2066023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- injector
- nozzle
- mixer
- fuel
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно, к радиационным излучающим горелкам и может применяться для бытовых и промышленных нужд в различных теплоэнергетических устройствах, в бытовых и коммунально-бытовых газовых плитах, обогревателях, сушилках, печах. The invention relates to a power system, namely, to radiation emitting burners and can be used for domestic and industrial needs in various heat power devices, in domestic and municipal gas stoves, heaters, dryers, furnaces.
Известная излучающая горелка, содержащая газовую камеру, окруженную корпусом, над которой установлена нагревательная пластина, изготовленная из огнеупорного теплоизоляционного материала с определенным числом малых сквозных отверстий. Над нагревательной пластиной установлена сетка, закрывающая всю наружную поверхность нагревательной пластиной, при этом инжекционный смеситель расположен параллельно поверхности горелной керамики. Такое расположение инжекционного смесителя увеличивает гидравлическое сопротивление топливоподающего тракта, что ухудшает устойчивость горения при низких давлениях топлива (патент США N 3488 137, кл. 431-329, 1970). Known emitting burner containing a gas chamber surrounded by a housing, above which is installed a heating plate made of refractory heat-insulating material with a certain number of small through holes. A grid is installed above the heating plate, covering the entire outer surface with a heating plate, while the injection mixer is parallel to the surface of the burned ceramic. This arrangement of the injection mixer increases the hydraulic resistance of the fuel supply path, which affects the stability of combustion at low fuel pressures (US patent N 3488 137, CL 431-329, 1970).
Наиболее близким техническим решением является радиационная горелка, содержащая корпус с перфорированной крышкой, снабженной в выходном участке излучающей насадкой, установленной в нем с образованием распределительной камеры, подключенный к последней на участке ее площади инжекционный смеситель, выполненный в виде последовательно расположенных диффузора, цилиндрического пережима и инжектора, на выходе в который в зоне воздуховходных окон установлена топливная форсунка (Иссерлин А.С. Газовые горелки. Л. Недра, 1966, с. 60 63, рис. 22). The closest technical solution is a radiation burner containing a housing with a perforated cover, equipped with an emitting nozzle in the outlet section, installed in it with the formation of a distribution chamber, an injection mixer connected to the latter in the area of its area, made in the form of a consecutively arranged diffuser, cylindrical pinch and injector , at the outlet of which a fuel nozzle is installed in the area of the air inlet windows (Isserlin A.S. Gas burners. L. Nedra, 1966, p. 60 63, Fig. 22).
Сгорание топливо-воздушной смеси в этой горелке происходит в основном в приповерхностной зоне внутри каналов и на поверхности излучающей насадки, а дожигание несгоревших составляющих в пространстве между насадкой и перфорированной крышкой и вблизи поверхности раскаленной перфорированной крышки. Однако расположение инжекторного смесителя вдоль поверхности излучающей насадки увеличивает гидравлическое сопротивление тракта подвода топливной смеси, ухудшает устойчивость горения на низких давлениях топлива и уменьшает диапазон рабочих давлений горелки. The combustion of the fuel-air mixture in this burner occurs mainly in the near-surface zone inside the channels and on the surface of the emitting nozzle, and the burning of unburned components in the space between the nozzle and the perforated lid and near the surface of the hot perforated lid. However, the location of the injector mixer along the surface of the emitting nozzle increases the hydraulic resistance of the fuel mixture supply path, degrades combustion stability at low fuel pressures, and reduces the range of burner operating pressures.
Задачей изобретения является повышение экологических и эксплуатационных характеристик горелки путем повышения устойчивости горения в широком диапазоне изменения давления топлива, уменьшения гидравлического сопротивления тракта подвода топливной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает более полное сгорание топлива и уменьшает количество СО в продуктах сгорания. Кроме того, решение этой задачи расширяет функциональные возможности радиационной горелки. The objective of the invention is to improve the environmental and operational characteristics of the burner by increasing combustion stability over a wide range of fuel pressure changes, reducing the hydraulic resistance of the fuel mixture supply path, which, in turn, provides more complete combustion of the fuel and reduces the amount of CO in the combustion products. In addition, the solution to this problem extends the functionality of a radiation burner.
Поставленная задача решается тем, что в радиационной горелке, содержащей корпус с перфорированной крышкой, снабженный в выходном участке излучающей насадкой, установленной в нем с образованием распределительной камеры, подключенный к последней на части ее сечения инжекционный смеситель, выполненный в виде последовательно установленных диффузора, цилиндрического пережима и инжектора, на выходе в который в зоне воздуховодных окон установлена топливная форсунка, инжектор смесителя выполнен с длиной, превышающей в 30 60 раз диаметр выходного сечения сопла форсунки, диффузор с длиной, превышающей в 1,5 3,5 раза диаметр его выходного сечения, цилиндрический пережим длиной 1,0 3,0 от диаметра выходного сечения инжектора, а распределительная камера выполнена с выходным сечением в форме круга длиной 0,1 0,3 от диаметра ее выходного сечения. The problem is solved in that in a radiation burner containing a housing with a perforated cover, equipped with an emitting nozzle in the outlet section, installed in it with the formation of a distribution chamber, an injection mixer connected to the last part of its cross section, made in the form of a series-mounted diffuser, cylindrical pinch and an injector, at the outlet of which a fuel nozzle is installed in the area of the air duct windows, the mixer injector is made with a length exceeding 30-60 times the diameter of the outlet section of the nozzle nozzle, a diffuser with a length exceeding 1.5 3.5 times the diameter of its outlet section, a cylindrical pinch 1.0 3.0 in length from the diameter of the outlet section of the injector, and the distribution chamber is made with an exit section in the form of a circle with a length of 0 , 1 0.3 from the diameter of its output section.
Кроме того, топливная форсунка выполнена многосопловой. In addition, the fuel nozzle is multi-nozzle.
Кроме того, топливная форсунка выполнена центробежной. In addition, the fuel nozzle is made centrifugal.
Кроме того, в радиационной горелке смеситель выполнен разъемным. In addition, in the radiation burner, the mixer is detachable.
Причем горелка дополнительно снабжена распределителем топливной смеси, размещенным во входном участке распределительной камеры. При этом распределитель выполнен из отклоняющих элементов, собранных в форме диска. Moreover, the burner is additionally equipped with a fuel mixture distributor located in the inlet section of the distribution chamber. Moreover, the distributor is made of deflecting elements assembled in the form of a disk.
Для обеспечения устойчивой работы радиационной горелки на инжекторном принципе с регулированием давления топливной смеси в широких диапазонах с высокими эксплуатационными и экологическими характеристиками, позволяющими использование этих горелок в бытовых газовых плитах, необходимо обеспечить хорошую инжекцию, смешение и распределение топливной смеси на коротком участке и с минимальными гидравлическим сопротивлением, сгорание топливной смеси и уменьшение СО. Допустимая норма СО для бытовых горелок составляет 0,01
Основные задачи изобретения решены путем выполнения инжекторного смесителя определенных размеров, которые подтверждены экспериментальными исследованиями. Выполнение инжектора смесителя длиной, превышающей в 30 60 раз диаметр выходного сечения сопла форсунки, определяющего количество эжектируемого воздуха, качество смешения и стехиометрию, позволяет обеспечить высокие экологические характеристики внутри указанного диапазона. Экспериментально полученная величина СО равна 0,006 что существенно ниже допустимой нормы. Выполнение длины инжектора смесителя, превышающей диаметр выходного сечения сопла форсунки менее, чем в 30 раз, характеризуется недостаточной эжекцией воздуха, неполным сгоранием топливной смеси и резким увеличением содержания СО, превышающим допустимые 0,01
Выполнение длины инжектора смесителя, превышающего диаметр выходного сечения сопла форсунки более, чем в 60 раз, приводит к ухудшению сгорания из-за избытка воздуха, увеличению содержания СО, превышающего 0,01 и отрыву зоны горения от излучающей насадки.To ensure stable operation of the radiation burner on the injection principle with the regulation of the pressure of the fuel mixture in wide ranges with high operational and environmental characteristics that allow the use of these burners in domestic gas stoves, it is necessary to ensure good injection, mixing and distribution of the fuel mixture in a short section and with minimal hydraulic resistance, combustion of the fuel mixture and a decrease in CO. The permissible CO standard for domestic burners is 0.01
The main objectives of the invention are solved by performing an injection mixer of certain sizes, which are confirmed by experimental studies. The execution of the mixer injector with a length exceeding 30 60 times the diameter of the outlet section of the nozzle of the nozzle, which determines the amount of ejected air, the quality of mixing, and stoichiometry, allows for high environmental performance within the specified range. The experimentally obtained value of CO is 0.006, which is significantly lower than the permissible norm. The execution of the length of the mixer injector, exceeding the diameter of the outlet section of the nozzle of the nozzle by less than 30 times, is characterized by insufficient air ejection, incomplete combustion of the fuel mixture and a sharp increase in the CO content exceeding the permissible 0.01
Performing a mixer injector length exceeding the nozzle nozzle exit section diameter by more than 60 times leads to a deterioration in combustion due to excess air, an increase in CO content exceeding 0.01 and separation of the combustion zone from the radiating nozzle.
Зона смешения цилиндрический пережим инжекционного смесителя выполнена длиной 1,0 3,0 от диаметра выходного сечения инжектора, определяет качество перемешивания топлива и воздуха, и равномерность распределения по поверхности излучающей насадки соотношения газ-воздух и, следовательно, обеспечивает высокие экологические характеристики радиационной горелки. Для указанного диапазона длины цилиндрического пережима полученное экспериментальное содержание СО в продуктах сгорания составляет ≈ 0,008 Соотношение длины цилиндрического пережима меньше 1,0 приводит к плохому перемешиванию топлива и воздуха, большой неравномерности распределения топливной смеси по поверхности горельной излучающей плиты и резкому росту содержания СО до 0,05 и выше. The mixing zone is a cylindrical pinch of the injection mixer made 1.0 3.0 long from the diameter of the outlet section of the injector, determines the mixing quality of the fuel and air, and the uniform distribution of the gas-air ratio over the surface of the emitting nozzle and, therefore, ensures high environmental characteristics of the radiation burner. For the specified range of the length of the cylindrical pinch, the obtained experimental content of CO in the combustion products is ≈ 0.008 The ratio of the length of the cylindrical pinch less than 1.0 leads to poor mixing of fuel and air, a large uneven distribution of the fuel mixture over the surface of the burner emitting plate and a sharp increase in the CO content to 0, 05 and up.
Соотношение длины цилиндрического пережима больше 3 приводит к увеличению гидравлического сопротивления тракта и, соответственно, к увеличению габаритов радиационной горелки. The ratio of the length of the cylindrical pinch more than 3 leads to an increase in the hydraulic resistance of the tract and, accordingly, to an increase in the dimensions of the radiation burner.
Выходной участок инжекционного смесителя выполнен в виде диффузора длиной, превышающей в 1,5 3,5 раза диаметр его выходного сечения, что обеспечивает качество перемешивания топлива и воздуха и равномерность поля скоростей потока по поверхности радиационной горелки, что подтверждается полученным значением содержания СО ≈ 0,008 Выполнение длины диффузора меньше соотношения 1,5 приводит к значительной неравномерности скоростей топливной смеси в излучающей насадке и неравномерности содержания СО в продуктах сгорания, превышающие значение СО по ГОСТу. The output section of the injection mixer is made in the form of a diffuser with a length greater than 1.5 3.5 times the diameter of its output section, which ensures the quality of mixing of fuel and air and the uniformity of the flow velocity field over the surface of the radiation burner, which is confirmed by the obtained CO content value ≈ 0.008 diffuser length shorter than the ratio of 1.5 leads to a significant non-uniformity of the speeds of the fuel mixture in the emitting nozzle and uneven content of CO in the combustion products, exceeding the value of CO according to GOST.
Выполнение длины диффузора больше соотношения 3,5 приводит к увеличению гидравлического сопротивления и, как следствие, к росту габаритов радиационной горелки. Выполнение распределительной камеры с выходным сечением в форме круга и длиной 0,1 0,3 от диаметра выходного сечения обеспечивает распределение смеси по периферии излучающей насадки и высокое качество сгорания в этой зоне. The implementation of the length of the diffuser greater than the ratio of 3.5 leads to an increase in hydraulic resistance and, as a consequence, to an increase in the dimensions of the radiation burner. The implementation of the distribution chamber with the output section in the form of a circle and a length of 0.1 0.3 from the diameter of the output section ensures the distribution of the mixture along the periphery of the emitting nozzle and high quality of combustion in this zone.
Выполнение длины распределительной камеры с соотношением меньше 0,1 приводит к уменьшению площади проходного сечения для топливной смеси, уменьшению качества сгорания. Содержание СО увеличивается и превышает 0,1 Выполнение длины распределительной камеры с соотношением больше 0,3 приводит к значительному увеличению габаритов изделия. The implementation of the length of the distribution chamber with a ratio of less than 0.1 leads to a decrease in the area of the flow area for the fuel mixture, reducing the quality of combustion. The CO content increases and exceeds 0.1. The implementation of the length of the distribution chamber with a ratio of more than 0.3 leads to a significant increase in the dimensions of the product.
Использование в радиационной горелке топливной форсунки, выполненной многосопловой или центробежной, существенно повышает коэффициент инжекции воздуха при условии хорошего смешения топлива и воздуха, что приводит к расширению диапазона удельных тепловых мощности, а следовательно, к увеличению диапазона тепловых мощностей радиационной горелки. The use of a multi-nozzle or centrifugal fuel nozzle in a radiation burner significantly increases the air injection coefficient provided that the fuel and air mix well, which leads to an expansion of the specific thermal power range and, consequently, to an increase in the thermal power range of the radiation burner.
Выполнение смесителя радиационной горелки разъемным обеспечивает замену или ремонт горелки, а также обеспечивает доступ к топливной форсунке для ее замены или ремонта. The implementation of the mixer of the radiation burner detachable provides for the replacement or repair of the burner, and also provides access to the fuel nozzle for its replacement or repair.
При больших тепловых мощностях и больших диаметрах излучающей насадки во входном участке распределительной камеры устанавливается распределитель топливной смеси, который, в частности, выполнен из отклоняющих элементов, собранных в форму диска, отклоняющих поток топливной смеси в направлении периферии, при этом происходит дополнительное перемешивание топливной смеси и равномерное распределение по поверхности излучающей насадки. At high heat capacities and large diameters of the emitting nozzle, a fuel mixture distributor is installed in the inlet section of the distribution chamber, which, in particular, is made of deflecting elements assembled in a disk shape, deflecting the flow of the fuel mixture in the direction of the periphery, with additional mixing of the fuel mixture and uniform distribution over the surface of the radiating nozzle.
Выполнение инжекционного смесителя в указанных соотношениях длины его участков обеспечивает надежное горение, уменьшает гидравлическое сопротивление тракта, улучшает экологические характеристики радиационной горелки. The implementation of the injection mixer in the indicated ratios of the length of its sections provides reliable combustion, reduces the hydraulic resistance of the tract, improves the environmental characteristics of the radiation burner.
На фиг. 1 изображена радиационная горелка; на фиг. 2 топливная форсунка многосопловая; на фиг. 3 центробежная топливная форсунка. In FIG. 1 shows a radiation burner; in FIG. 2 multi-nozzle fuel nozzle; in FIG. 3 centrifugal fuel injector.
Радиационная горелка содержит полый корпус 1 с распределительной камерой 2, на выходном участке которой последовательно размещены излучающая насадка 3, перфорированная крышка 4 и установленный на входе в распределительную камеру 2 инжекционный смеситель 5 с топливной форсункой 6, в зоне размещения которой выполнены воздуховходные окна 7. Входной участок инжекционного смесителя 5 выполнен в виде инжектора 8 длиной l1, превышающей в 30 60 раз диаметр выходного сечения сопла форсунки d1, а выходной участок инжекционного смесителя 5 выполнен в виде диффузора 9 длиной l3, превышающей в 1,5 - 3,5 раза диаметр его выходного сечения d3, при этом цилиндрический пережим выполнен длиной l2, составляющей 1,0 3,0 от диаметра выходного сечения инжектора d2.The radiation burner contains a hollow body 1 with a distribution chamber 2, on the output section of which a
Распределительная камера 2 выполнена с выходным сечением в виде круга и длиной l4, составляющей 0,1 0,3 от диаметра выходного сечения d4.The distribution chamber 2 is made with an output section in the form of a circle and a length l 4 of 0.1 0.1 0.3 of the diameter of the output section d 4 .
Топливная форсунка 6 может быть выполнена многосопловой с выходными отверстиями 10. The fuel nozzle 6 may be multi-nozzle with
Кроме того, топливная форсунка 6 может быть выполнена центробежной. In addition, the fuel nozzle 6 can be made centrifugal.
Для обеспечения ремонта и замены комплектующих частей радиационной горелки инжекционный смеситель 5 может быть выполнен разъемным. Во входном участке распределительной камеры 2 установлен распределитель топливной смеси 11, который, в частности, выполнен из отклоняющих элементов, собранных в форме диска. To ensure the repair and replacement of components of the radiation burner, the injection mixer 5 can be detachable. In the inlet section of the distribution chamber 2, a fuel mixture distributor 11 is installed, which, in particular, is made of deflecting elements assembled in the form of a disk.
Радиационная горелка работает следующим образом. Radiation burner operates as follows.
Топливо истекает из форсунки 6. Образующаяся при истечении с высокой скоростью струя эжектирует необходимое количество воздуха через воздуховходные окна 7 в зоне инжектора 8. Затем топливо и эжектируемый воздух смешиваются в инжекционном смесителе 5. Полученная топливо-воздушная смесь тормозится и перемешивается в диффузоре 9 инжекционного смесителя и через распределитель 2 поступает в каналы излучающей насадки 3. Сгорание смеси происходит в устье каналов и на поверхности излучающей насадки 3. Дожигание несгоревшей топливной смеси происходит в пространстве между насадкой 3 и перфорированной крышкой 4 и вблизи перфорированной крышки 4. The fuel flows out of the nozzle 6. The jet generated at the high-speed flow ejects the required amount of air through the air inlets 7 in the zone of the injector 8. Then, the fuel and the ejected air are mixed in the injection mixer 5. The resulting fuel-air mixture is inhibited and mixed in the diffuser 9 of the injection mixer and through the distributor 2 enters the channels of the radiating
Использование многосопловых топливных форсунок 6 или центробежных позволяет существенно повысить коэффициент инжекции воздуха при условии хорошего смешения топлива и воздуха. The use of multi-nozzle fuel nozzles 6 or centrifugal can significantly increase the coefficient of air injection, provided that the fuel and air mix well.
Распределитель топливной смеси 11 позволяет дополнительно перемешивать топливную смесь, отклонять топливную смесь в направлении периферии излучающей насадки 3. The fuel mixture distributor 11 allows you to further mix the fuel mixture, deflect the fuel mixture in the direction of the periphery of the radiating
Предложенная конструкция инжекционного смесителя радиационной горелки, выполненная в заявленных размерах, обеспечивает хорошее смесеобразование при малой его длине и минимальное гидравлическое сопротивление потоку топливной смеси, что обеспечивает устойчивую работу радиационной горелки, что повышает экологические и эксплуатационные характеристики горелки путем повышения устойчивости горения в широком диапазоне изменения давления топлива. ЫЫЫ2 The proposed design of the injection mixer of the radiation burner, made in the declared dimensions, provides good mixture formation with a short length and minimal hydraulic resistance to the flow of the fuel mixture, which ensures stable operation of the radiation burner, which improves the environmental and operational characteristics of the burner by increasing the combustion stability over a wide range of pressure changes fuel. YYY2
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94032139A RU2066023C1 (en) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Radiant burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94032139A RU2066023C1 (en) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Radiant burner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94032139A RU94032139A (en) | 1996-08-20 |
| RU2066023C1 true RU2066023C1 (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=20160194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94032139A RU2066023C1 (en) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Radiant burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2066023C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737266C1 (en) * | 2020-03-11 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) | Method for combustion of mixtures of fuel with gaseous oxidant and device for implementation thereof |
-
1994
- 1994-09-02 RU RU94032139A patent/RU2066023C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737266C1 (en) * | 2020-03-11 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) | Method for combustion of mixtures of fuel with gaseous oxidant and device for implementation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94032139A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6419480B2 (en) | Method and apparatus for providing low level Nox and CO combustion | |
| US5618173A (en) | Apparatus for burning oxygenic constituents in process gas | |
| JPH0755151A (en) | Gas cooking assembly with gas burner arranged below continuous cooking board which is made of heat radiation permeable material like glass-ceramics | |
| US4419074A (en) | High efficiency gas burner | |
| US6062848A (en) | Vibration-resistant low NOx burner | |
| US4050877A (en) | Reduction of gaseous pollutants in combustion flue gas | |
| US6916172B2 (en) | Burner apparatus | |
| CA1079177A (en) | Dual fuel radiant tube burner | |
| DK160642C (en) | BURENDER FOR GENERATING HOT GAS | |
| US5460515A (en) | Burner for an industrial furnace | |
| US5344310A (en) | Burner for an industrial furnace | |
| US4013399A (en) | Reduction of gaseous pollutants in combustion flue gas | |
| US4105393A (en) | Fuel burners | |
| WO1997029326A1 (en) | Burner assembly with air stabilizer vane | |
| USRE28679E (en) | Burners | |
| RU2066023C1 (en) | Radiant burner | |
| RU2447304C2 (en) | Gas turbine plant | |
| US5102329A (en) | High intensity burner | |
| US4162890A (en) | Combustion apparatus | |
| SK7532000A3 (en) | Ceramic burner for gases and regenerative heat generator provided with the said burner | |
| US4470798A (en) | Method of operating a burner without using a fuel pump, and burner assembly operating in accordance with such method | |
| US3816061A (en) | Fuel mixing chamber for heating torches | |
| US3220401A (en) | Radiant heating units | |
| US8021145B2 (en) | Gas burners | |
| CA1258617A (en) | Combustion process with ionization control |