RU2075692C1

RU2075692C1 - Gas burner

Info

Publication number: RU2075692C1
Application number: RU94045217A
Authority: RU
Inventors: А.А. Черный; В.А. Черный
Original assignee: Пензенский государственный технический университет
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1997-03-20
Also published as: RU94045217A

Abstract

FIELD: power engineering; device for burning gaseous fuel in furnaces. SUBSTANCE: burner has gas supply pipe 3 with pipe union 4 secured at its end; inner and outer end-pieces 5 and 6 are rigidly secured in pipe union 4; end-pieces 5 and 6 are mounted at spaced relation for longitudinal motion; gas escape holes 7 are provided in lateral wall of inner end-piece 6. EFFECT: enhanced reliability. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для сжигания газообразного топлива в печах. The invention relates to heat engineering, and in particular to devices for burning gaseous fuels in furnaces.

Известна газовая горелка, содержащая камеру с соплом для подвода воздуха, наружный пустотелый наконечник с отверстиями в его боковой стенке для выхода газа, внутренний пустотелый наконечник, расположенный с зазором внутри наружного наконечника. (см. авторское свидетельство СССР N 672440, кл. F 23 D 14/02, 1979). Known gas burner containing a chamber with a nozzle for supplying air, an external hollow tip with holes in its side wall for gas outlet, an internal hollow tip located with a gap inside the outer tip. (see USSR author's certificate N 672440, class F 23 D 14/02, 1979).

Эта газовая горелка не позволяет создавать высокотемпературное светящееся пламя при подаче холодного воздушного дутья. This gas burner does not allow the creation of a high-temperature luminous flame when applying cold air blast.

Техническим решением является повышение эффективности сжигания, увеличение температуры в факеле и излучательной способности факела. The technical solution is to increase the combustion efficiency, increase the temperature in the flare and the emissivity of the flare.

На основе исследований разработана и предлагается газовая горелка, содержащая камеру с соплом для подвода воздуха и размещенную в них трубку для подвода газа, на конце трубы для подвода газа жестко закреплены наружный пустотелый наконечник и входящий в него с зазором внутренний пустотелый наконечник, а в стенках внутреннего и наружного пустотелых наконечников выполнены отверстия. Газовая горелка отличается также тем, что отверстия в стенках внутреннего и наружного пустотелых наконечников выполнены так, что осевые линии отверстий в стенках внутреннего пустотелого наконечника не совпадают с осевыми линиями отверстий в стенках наружного пустотелого наконечника. Газовая горелка отличается тем, что ее внутренний и наружный пустотелые наконечники выполнены в виде стаканов. Газовая горелка отличается тем, что ее внутренний и наружный пустотелые наконечники выполнены так, что их стенки выступают за срез сопла наружу. Газовая горелка отличается и тем, что ее внутренний и наружный пустотелые наконечники выполнены так, что они имеют возможность перемещения по осевой линии. Газовая горелка отличается и тем, что комплексы из внутренних и наружных пустотелых наконечников смонтированы в камере так, что совместно с соплом образуют конструкцию в виде щетки. Based on the research, a gas burner was developed and proposed, which contains a chamber with a nozzle for supplying air and a pipe for supplying gas placed in them; at the end of the pipe for supplying gas, an external hollow tip and an internal hollow tip entering into it with a gap are rigidly fixed, and in the walls of the inner and external hollow tips made holes. The gas burner is also characterized in that the holes in the walls of the inner and outer hollow tips are made so that the axial lines of the holes in the walls of the inner hollow tip do not coincide with the axial lines of the holes in the walls of the outer hollow tip. A gas burner is characterized in that its inner and outer hollow tips are made in the form of glasses. A gas burner is characterized in that its inner and outer hollow tips are made so that their walls protrude outward from the nozzle exit. A gas burner is also distinguished by the fact that its inner and outer hollow tips are made so that they have the ability to move along the center line. The gas burner is also characterized in that the complexes of internal and external hollow tips are mounted in the chamber so that together with the nozzle they form a brush-like structure.

На фиг. 1 изображена газовая горелка, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 разрез Б-Б; на фиг. 4 разрез В-В; на фиг. 5 разрез Г-Г; на фиг. 6 и 7 варианты выполнения газовой горелки. In FIG. 1 shows a gas burner, a vertical section; in FIG. 2 - section aa; in FIG. 3 section BB; in FIG. 4 section BB; in FIG. 5 section GG; in FIG. 6 and 7, embodiments of a gas burner.

Газовая горелка (фиг. 1) содержит камеру 1 с соплом 2 для подвода воздуха. В них размещены труба 3 для подвода газа. На конце трубы 3 для подвода газа жестко закреплен штуцер 4, в котором жестко закреплены наружный пустотелый наконечник 5 и входящий в него с зазором внутренний пустотелый источник 6. В стенках внутреннего пустотелого наконечника 6 выполнены отверстия 7 для прохода газа, а в стенках наружного пустотелого наконечника 5 выполнены отверстия 8 для выхода газа. 0отверстия 7 и 8 в стенках внутреннего и наружного пустотелых наконечников 6 и 5 могут быть выполнены так, что осевые линии отверстий в стенках внутреннего пустотелого наконечника не совпадают с осевыми линиями отверстий в стенках наружного пустотелого наконечника, что способствует интенсификации нагрева газа. Внутренний и наружный пустотелые наконечники 6 и 5 могут быть выполнены в виде стаканов (фиг. 6), что рационально при больших диаметрах сопла 2 в выходном сечении. Внутренний и наружный пустотелые наконечники 6 и 5 могут быть выполнены так, что их стенки выступают за срез сопла 2 наружу (входят в горелочный туннель теплового агрегата). Это позволяет нагревать стенки наружного пустотелого наконечника 5 в горящем факеле и интенсифицировать нагрев газа между стенками пустотелых наконечников 6 и 5. Внутренний и наружный пустотелые наконечники 6 и 5 могут быть выполнены так, что они имеют возможность перемещения по осевой линии (или путем перемещения трубы 3 для подвода газа в камере 1, или путем перемещения пустотелых наконечников 6 и 5 в резьбовых соединениях). Такие перемещения позволяют регулировать длину факела и его светимость. Комплексы из внутренних и наружных пустотелых наконечников 6 и 5 могут быть смонтированы в камере 1 так, что совместно с соплом 2 образуют конструкцию в виде щетки (фиг.7). Это рационально в том случае, когда сопло 2 в выходном сечении имеет или очень большие размеры, или имеет некруглую форму (прямоугольную, овальную, подковообразную, зигзагообразную, лучеобразную и другую). The gas burner (Fig. 1) contains a chamber 1 with a nozzle 2 for supplying air. They placed a pipe 3 for supplying gas. At the end of the gas supply pipe 3, a fitting 4 is rigidly fixed, in which the external hollow tip 5 and the internal hollow source 6, which enters into it with a gap, are rigidly fixed 6. Openings 7 for gas passage are made in the walls of the internal hollow tip 6, and in the walls of the external hollow tip 5, openings 8 are made for gas outlet. The holes 7 and 8 in the walls of the inner and outer hollow tips 6 and 5 can be made so that the axial lines of the holes in the walls of the inner hollow tip do not coincide with the axial lines of the holes in the walls of the outer hollow tip, which contributes to the intensification of gas heating. The inner and outer hollow tips 6 and 5 can be made in the form of glasses (Fig. 6), which is rational for large diameters of the nozzle 2 in the outlet section. The inner and outer hollow lugs 6 and 5 can be made so that their walls protrude beyond the nozzle 2 exit (enter the burner tunnel of the thermal unit). This allows you to heat the walls of the outer hollow tip 5 in a burning torch and to intensify the heating of the gas between the walls of the hollow tips 6 and 5. The inner and outer hollow tips 6 and 5 can be made so that they can move along the center line (or by moving the pipe 3 for supplying gas in chamber 1, or by moving hollow lugs 6 and 5 in threaded connections). Such movements allow you to adjust the length of the torch and its luminosity. The complexes of the inner and outer hollow lugs 6 and 5 can be mounted in the chamber 1 so that together with the nozzle 2 they form a structure in the form of a brush (Fig. 7). This is rational in the case when the nozzle 2 in the outlet section is either very large or has a non-circular shape (rectangular, oval, horseshoe-shaped, zigzag, beam-shaped and other).

Газовая горелка работает следующим образом. Gas burner operates as follows.

В камеру 1 газовой горелки подают воздух, который может быть холодным или горячим. Воздух выходит из газовой горелки через сопло 2. Через трубу 3 вводят газообразное топливо, которое проходит через отверстие в штуцере 4 и поступает во внутренний пустотелы наконечник 6, откуда выходит через отверстие 7, омывает внутреннюю поверхность наружного пустотелого наконечника 5, проходит по зазору между наконечника 5 и 6 и выходит через отверстие 8 наружного пустотелого наконечника 5, образуя струи газа. Струи газа проникают в воздушный поток и образуют горячую газовоздушную смесь, которую поджигают, что приводит к факельному горению. В связи с излучением горящего факела и газодинамическим (вихревого характера) процессом в факеле стенка наружного пустотелого наконечника 5 нагревается, что приводит к нагреву газа, проходящего по зазору между наконечниками 5 и 6. Горячий газ воспламеняется в воздушном потоке на коротком пути, что приводит к уменьшению длины факела и повышению в нем температуры. Путем перемещения по осевой линии трубы 3 для подвода газа в камере 1 или путем перемещения пустотелых наконечников 6 и 5 в резьбовом соединении можно регулировать длину факела и его светимость. Чем больше выступают пустотелые наконечники 5 и 6 за срез сопла 2 наружу (входят в горелочный туннель), тем больше тепла поступает от горящего факела к стенкам наружного пустотелого наконечника 5 и тем до более высокой температуры нагревается горячий газ и тем короче становится факел горения. Но при подогреве воздуха окислителя газа, путь горения газа сокращается, температура в факеле повышается, что приводит к перегреву стенок выступающего за срез сопла 2 наружного пустотелого наконечника 5. В этом случае необходимо наконечник 5 перемещать, частично размещать его в сопло 2, а частично он должен выступать за срез сопла 2. Выполнение внутреннего и наружного пустотелых наконечников 6 и 5 в виде стаканов (фиг. 6) для случая применения сопел 2 с большим диаметром в выходном сечении позволяет создавать более интенсивный газодинамический процесс у стенок наконечников, что приводит к уменьшению длины факела и повышению в нем температуры. Если сопло 2 в выходном сечении имеет большие размеры или имеет некруглую форму, то рационально размещать в сопле комплексы из внутренних и наружных пустотелых наконечников 6 и 5, у которых образуются локальные газодинамические зоны при работе газовой горелки, между стенками наконечников 5 и 6 нагревается горячий газ, что приводит к уменьшению пути горения газа, увеличению температуры в факеле, повышению излучательной способности факела. Air is supplied to the gas burner chamber 1, which may be cold or hot. Air leaves the gas burner through the nozzle 2. Gaseous fuel is introduced through the pipe 3, which passes through the hole in the nozzle 4 and enters the tip 6 into the inner cavity, from where it exits through the hole 7, washes the inner surface of the outer hollow tip 5, and passes through the gap between the tip 5 and 6 and exits through the hole 8 of the outer hollow tip 5, forming a jet of gas. The jets of gas penetrate into the air stream and form a hot gas-air mixture, which is ignited, which leads to flaring. Due to the radiation of the burning torch and the gas-dynamic (vortex nature) process in the torch, the wall of the outer hollow tip 5 heats up, which leads to heating of the gas passing through the gap between the tips 5 and 6. Hot gas ignites in the air stream in a short way, which leads to reduce the length of the torch and increase the temperature in it. By moving along the axial line of the pipe 3 for supplying gas in the chamber 1 or by moving the hollow lugs 6 and 5 in the threaded connection, it is possible to control the length of the flame and its luminosity. The more the hollow tips 5 and 6 protrude outside the nozzle 2 exit (enter the burner tunnel), the more heat comes from the burning torch to the walls of the outer hollow tip 5 and the hot gas heats up to a higher temperature and the shorter the combustion torch becomes. But when the gas oxidizer air is heated, the gas burning path is reduced, the temperature in the torch rises, which leads to overheating of the walls of the outer hollow tip 5. The tip 5 needs to be moved, partially placed in the nozzle 2, and partially should protrude beyond the nozzle 2. The implementation of the inner and outer hollow tips 6 and 5 in the form of glasses (Fig. 6) for the case of nozzles 2 with a large diameter in the output section allows you to create a more intense gas-dynamic the process at the walls of the tips, which leads to a decrease in the length of the torch and an increase in temperature in it. If the nozzle 2 in the outlet section is large or non-circular in shape, then it is rational to place complexes of internal and external hollow tips 6 and 5 in the nozzle, which form local gas-dynamic zones during the operation of the gas burner, hot gas is heated between the walls of tips 5 and 6 , which leads to a decrease in the path of gas combustion, an increase in temperature in the flare, an increase in the emissivity of the flare.

Газовая горелка испытана применительно к газовой вагранке. Испытывались газовая горелка, показанная на фиг. 1, при расходе природного газа 50 м³/ч. газовая горелка, представленная на фиг. 6, при расходе природного газа 100 м³/ч. и газовая горелка, показанная на фиг. 7, при расходе природного газа 150 м³/ч. Расход природного газа при нормальных условиях. Коэффициент расхода воздуха был в пределах 0,9-1. Сначала испытания проводились, когда распределитель газа был выполнен так, как в газовой горелке-прототипе, а затем так, как это показано на фиг. 1-7. Применялась подача холодного воздуха (20^oC). Результаты испытаний следующие: газовые горелки предложенной новой конструкции позволили уменьшить длину горящего факела в 2-3 раза, увеличить температуру в факеле на 50-200 градусов, повысить светимость факела в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом. При подаче в газовые горелки (новые и прототип) воздуха, нагретого до температуры 250^oC, эти показатели соответственно были следующими: уменьшение длины факела в 1,5-2 раза, увеличение температуры в факеле на 50-100 градусов, повышение светимости факела в 2-3 раза по сравнению с прототипом.Gas burner tested with gas cupola. The gas burner shown in FIG. 1, at a natural gas flow rate of 50 m ³ / h. the gas burner shown in FIG. 6, with a natural gas flow rate of 100 m ³ / h. and the gas burner shown in FIG. 7, at a flow rate of natural gas of 150 m ³ / h. Natural gas consumption under normal conditions. The air flow rate was in the range of 0.9-1. First, tests were carried out when the gas distributor was made as in the gas burner prototype, and then as shown in FIG. 1-7. The supply of cold air (20 ^o C) was applied. The test results are as follows: gas burners of the proposed new design allowed to reduce the length of the burning torch by 2-3 times, increase the temperature in the torch by 50-200 degrees, increase the luminosity of the torch by 1.5-2 times compared to the prototype. When supplying gas burners (new and prototype) to air heated to a temperature of 250 ^o C, these indicators were respectively as follows: a decrease in the length of the torch by 1.5-2 times, an increase in temperature in the torch by 50-100 degrees, an increase in the luminosity of the torch in 2-3 times compared with the prototype.

Предложенную газовую горелку рационально применять в газовых вагранках литейного производства, в высокотемпературных нагревательных и термических печах кузнечно-прессового, литейного, металлургического производства, при производстве керамических изделий, обжиге огнеупоров, углеродсодержащих электродов. Оборудование предложенными газовыми горелками газовой вагранки позволило повысить производительность чугуноплавильного агрегата, увеличить температуру получаемого чугуна, уменьшить оплавление футеровки и расход огнеупорных изделий на ее ремонт, повысить термический коэффициент полезного действия газовой вагранки. Наибольшая эффективность, экономичность применения предложенной газовой горелки достигнута при подаче в горелку холодного воздуха и нагретого до температуры в пределах 150-350^oC. В связи с несложностью конструкции предложенной газовой горелки упрощается переоборудование существующих газовых горелок печей на новые, более эффективные.The proposed gas burner is rationally used in gas cupola furnaces of foundry production, in high-temperature heating and thermal furnaces of forging, foundry, metallurgical production, in the manufacture of ceramic products, firing of refractories, carbon-containing electrodes. The equipment of the gas cupolas proposed by the gas burners made it possible to increase the performance of the cast iron unit, increase the temperature of the resulting cast iron, reduce the lining melting and the consumption of refractory products for its repair, and increase the thermal efficiency of the gas cupola. The greatest efficiency, cost-effectiveness of the proposed gas burner is achieved by supplying cold air to the burner and heated to a temperature in the range of 150-350 ^o C. Due to the simple design of the proposed gas burner, the conversion of existing gas burners of furnaces to new, more efficient ones is simplified.

Claims

1. A gas burner comprising a chamber with a nozzle for supplying air, an external hollow tip with holes in its side wall for gas outlet, an internal hollow tip located with a gap inside the outer tip, characterized in that the burner is provided with a gas supply pipe at the end which holds a fitting in which the outer and inner tips are rigidly fixed, installed with a gap and the possibility of longitudinal movement, while holes are made in the side wall of the inner tip for gas flow.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the holes in the walls of the inner and outer hollow tips are made so that the axial lines of the holes in the walls of the inner hollow tip do not coincide with the axial lines of the holes in the walls of the outer hollow tip.

3. The burner according to claim 1, characterized in that its inner and outer hollow tips are made in the form of glasses.

4. The burner according to claim 1, characterized in that its inner and outer hollow tips are made so that their walls protrude beyond the nozzle exit.

5. The burner according to claim 1, characterized in that the complexes of internal and external hollow lugs are mounted in the chamber so that together with the nozzles form a structure in the form of a brush.