RU211642U1

RU211642U1 - Burner device for combustion of low-calorie gas

Info

Publication number: RU211642U1
Application number: RU2022108072U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Рюрикович Григорьев
Original assignee: Дмитрий Рюрикович Григорьев
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2022-06-16

Abstract

Полезная модель относится к горелочным устройствам для сжигания низкокалорийного газа и может быть использована в различных топливосжигающих установках. Горелочное устройство содержит канал подачи низкокалорийного газа, который снабжен улиточным завихрителем, воздухоподводящий короб, переходящий в воздушный канал, соосно размещённые в нём газораздающие трубки периферийного канала подачи природного газа, по оси горелки расположен центральный канал природного газа для подсветки, внутри которого предусмотрена труба, в которую может быть установлена мазутная форсунка или запальное устройство, на центральном газовом канале размещен аксиальный завихритель, занимающий 0,4- 0,7 сечения воздушного канала. Полезная модель направлена на обеспечение эффективности сжигания низкокалорийного газа с минимальным количеством подсветки природным газом, в том числе низкокалорийного газа с низким давлением. Указанный технический результат достигается тем, что поток низкокалорийного газа закручивается улиточным завихрителем и подается по внешнему периметру воздушного потока, где низкокалорийный газ прогревается высокотемпературными продуктами горения из топки, что совместно с осевой зоной обратных токов обеспечивает его надежное воспламенение и выгорание. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to burners for burning low-calorie gas and can be used in various fuel-burning installations. The burner device contains a channel for supplying low-calorie gas, which is equipped with a scroll swirler, an air supply box that passes into the air channel, gas-distributing tubes of a peripheral channel for supplying natural gas coaxially placed in it, along the axis of the burner there is a central channel of natural gas for illumination, inside which a pipe is provided, in which an oil burner or an ignition device can be installed, an axial swirler is placed on the central gas channel, occupying 0.4-0.7 of the air channel section. The utility model is aimed at ensuring the efficiency of combustion of low-calorie gas with a minimum amount of natural gas illumination, including low-calorie gas with low pressure. This technical result is achieved by the fact that the flow of low-calorie gas is swirled by a scroll swirler and is fed along the outer perimeter of the air flow, where the low-calorie gas is heated by high-temperature combustion products from the furnace, which, together with the axial zone of reverse currents, ensures its reliable ignition and burnout. 2 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горелочным устройствам для сжигания низкокалорийного газа и может быть использована в различных топливосжигающих установках.The utility model relates to burners for burning low-calorie gas and can be used in various fuel-burning installations.

Для эффективного сжигания низкокалорийного газа существенное значение имеет обеспечение поддержание высокой температуры газовоздушной смеси, качественное и своевременное подмешивание окислителя к топливу. Для решения этой задачи используют подогрев воздуха или топлива и/или используют большое количество так называемого подсветочного высококалорийного газа. Для качественного перемешивания топливного газа с воздухом используют разделение газа на мелкие струи, но этот способ малоэффективен при сжигании низкокалорийного газа из-за сопоставимых объёмов воздуха и низкокалорийного газа, или применяют сильную закрутку газа через различные завихрители, что требует иметь большое давление низкокалорийного газа. For the efficient combustion of low-calorie gas, it is essential to maintain a high temperature of the gas-air mixture, high-quality and timely mixing of the oxidizer with the fuel. To solve this problem, heating of air or fuel is used and/or a large amount of so-called high-calorific illumination gas is used. For high-quality mixing of fuel gas with air, gas separation into small jets is used, but this method is ineffective when burning low-calorie gas due to comparable volumes of air and low-calorie gas, or strong swirling of the gas through various swirlers is used, which requires a high pressure of low-calorie gas.

Из уровня техника известно горелочное устройство описанное в патенте RU 2039907 С1 опубликовано 20.07.1995 или устройство описанное в статье «разработка топочно-горелочного устройства котла тп-87 для сжигания доменного, коксового и природного газов», .Э. Лейкам, В.Е. Михайлов, В.И. Бреус, Н.С. Шестаков, Энергосбережение и Водоподготовка № 5 (109), 2017 А, стр.19, содержащее горизонтально установленную горелку и размещенные над ней с наклоном вниз патрубки вторичного воздуха и доменного газа. Это техническое решение при низком сопротивление доменного газа не обеспечивает качественное сжигание, и для поддержания полного выгорание низкокалорийного газа необходимо подавать большое количества газа на подсветку. К тому же раздельная подача воздуха на горелку природного газа и воздуха на горелку доменного газа приводит к необходимости работать с большими избытками воздуха в горелке, для обеспечения достаточности воздуха при изменении доли сжигания газов. From the prior art, a burner device is known as described in patent RU 2039907 C1 published on 07/20/1995 or a device described in the article “Development of a furnace-burner device for a TP-87 boiler for burning blast-furnace, coke and natural gases”, .E. Lakem, V.E. Mikhailov, V.I. Breus, N.S. Shestakov, Energy Saving and Water Treatment No. 5 (109), 2017 A, p. 19, containing a horizontally installed burner and secondary air and blast-furnace gas pipes placed above it with a downward slope. This technical solution at low resistance of blast-furnace gas does not provide high-quality combustion, and in order to maintain complete burnout of low-calorie gas, it is necessary to supply a large amount of gas for backlighting. In addition, the separate supply of air to the natural gas burner and air to the blast-furnace gas burner leads to the need to work with large excesses of air in the burner to ensure air sufficiency when the proportion of gases burned is changed.

Известно горелочное устройство для сжигания низкокалорийного и загрязненного топлива защищаемое патентом RU 2644319C1 опубликовано 08.02.2018, которое содержит цилиндрическую камеру смешения потоков газа и воздуха и завихритель с лопатками. Лопатки завихрителя установлены с образованием чередующихся каналов таким образом, что один канал образован для истечения газа, а соседний с ним - для истечения воздуха. Сущность заявленного изобретения заключатся в том, что газ и воздух подают в камеру смешения горелки чередующимися потоками по каналам, образованным соседними лопатками одного завихрителя. Потоки газа и воздуха формируются в многослойный вихревой поток, состоящий из чередующихся плоских струй газа и воздуха, которые центробежными силами прижимаются к стенкам камеры смешения. При этом происходит распад струй и интенсивное перемешивание общего потока до однородной массы. При таком техническом решении перемешивание топлива и воздуха происходит лучше, не требуется держать повышенные избытки воздуха, но для получения достаточных инерционных сил закрученного потока необходимо иметь достаточные скорости потока и большое давление низкокалорийного газа. Из-за захолаживания массы низкокалорийного газа воздухом, для стабилизации воспламенения необходимо большое количество подсветочного газа. A burner device for burning low-calorie and contaminated fuel is known, protected by patent RU 2644319C1 published on February 8, 2018, which contains a cylindrical chamber for mixing gas and air flows and a swirler with blades. The swirler blades are installed with the formation of alternating channels in such a way that one channel is formed for the outflow of gas, and the adjacent one is for the outflow of air. The essence of the claimed invention lies in the fact that gas and air are fed into the mixing chamber of the burner in alternating flows through the channels formed by adjacent blades of one swirler. Gas and air flows are formed into a multilayer vortex flow consisting of alternating flat jets of gas and air, which are pressed against the walls of the mixing chamber by centrifugal forces. In this case, the disintegration of the jets and intensive mixing of the total flow to a homogeneous mass occur. With this technical solution, the mixing of fuel and air is better, it is not required to keep increased excess air, but in order to obtain sufficient inertial forces of the swirling flow, it is necessary to have sufficient flow rates and high pressure of low-calorie gas. Due to the cooling of the mass of low-calorie gas by air, a large amount of illuminating gas is needed to stabilize the ignition.

Проблемы, описанные выше частично, решены в грелочном устройстве, описанном в статье «Модернизация горелочных устройств энергетических котлов на газообразных и жидких топливах» Шестаков Н.С., Лейкам А.Э., Асосков В.А., Сорокин А.П. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА, 2012, № 3, с. 31–37 на рис. 6 стр. 36. Представленная горелка коксового, доменного и природного газов состоит из двух каналов воздуха центральный и периферийный, в который встроены газораздающие трубки природного газа, доменный газ подается по периферийному каналу, закрутка доменного газа осуществляется тангенциальным лопаточным завихрителем. Качество сжигания обеспечивается, мощной круткой воздуха горения, и доменного газа. Как известно тангенциальный лопаточный завихритель имеет большое сопротивление, что требует подавать доменной газа с большим давлением. Для обеспечения качества сжигания требуется меньше природного газа на подсветку чем в вышеописанных устройствах, на уровне 15-20 %. The problems described above are partially solved in the heating device described in the article “Modernization of burner devices for power boilers on gaseous and liquid fuels” Shestakov N.S., Leikam A.E., Asoskov V.A., Sorokin A.P. THERMAL ENERGY, 2012, No. 3, p. 31–37 in fig. 6 p. 36. The presented burner of coke oven, blast furnace and natural gases consists of two air channels, central and peripheral, in which gas-distributing pipes of natural gas are built, blast-furnace gas is supplied through the peripheral channel, blast-furnace gas is swirled by a tangential vane swirler. The quality of combustion is ensured by the powerful swirl of combustion air and blast-furnace gas. As you know, the tangential vane swirler has a high resistance, which requires the supply of blast-furnace gas with high pressure. To ensure the quality of combustion, less natural gas is required for lighting than in the devices described above, at the level of 15-20%.

Существует горелочное устройство, способное по заявке изготовителя, обеспечить сжигание низкокалорийного газа с минимальным количеством подсветки высококалорийным топливом или без него. Такое горелочное устройство, описано в патенте BRPI0804291A2 опубликовано 13.07.2010. Горелочное устройство включает торсионную горелку, оснащенную камерой предварительного сгорания (циклонный предтопок). Недостатком данного грелочного устройства является массогабаритные характеристики из-за наличия циклонного предтопка, большого сопротивления горелки по воздуху и по топливу. There is a burner device capable, at the request of the manufacturer, of burning low-calorie gas with a minimum amount of backlighting with high-calorie fuel or without it. Such a burner device is described in patent BRPI0804291A2 published on 07/13/2010. The burner device includes a torsion burner equipped with a pre-combustion chamber (cyclone pre-furnace). The disadvantage of this heating device is the weight and size characteristics due to the presence of a cyclone pre-furnace, high burner resistance to air and fuel.

Предлагаемая полезная модель решает выше причисленные проблемы сжигания низкокалорийного газа посредством горелочного устройства, содержащего воздушный канал, соосно размещенные в нем периферийные газораздающие трубки, центральную трубу подачи природного газа для подсветки, на которой размещен аксиальный завихритель, занимающий 0,4-0,7 сечения воздушного канала, внутри центральной трубы размещен ствол для мазутной форсунки, улиточный завихритель, расположенный по внешнему периметру воздушного канала, для подачи низкокалорийного газа, канал низкокалорийного газа, при этом газораздающие трубки размещены по периметру аксиального завихрителя и выполнены с возможностью подачи природного газа.The proposed utility model solves the above listed problems of low-calorie gas combustion by means of a burner device containing an air channel, peripheral gas-distributing tubes coaxially placed in it, a central natural gas supply pipe for illumination, on which an axial swirler is placed, occupying 0.4-0.7 of the air section. channel, inside the central pipe there is a barrel for an oil burner, a scroll swirler located along the outer perimeter of the air channel for supplying low-calorie gas, a low-calorie gas channel, while the gas-distributing tubes are located along the perimeter of the axial swirler and are configured to supply natural gas.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого горелочного устройства.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed burner device.

На фиг.2 показан фронтальный вид на предлагаемое горелочное устройство. Figure 2 shows a frontal view of the proposed burner device.

Горелочное устройство содержит воздушной короб 1, улитку 2 подачи доменного газа, центральную трубу 3 подачи природного газа с отверстиями 4 на торце для подачи газа в топку. Внутри центральной трубы 3 топливного газа размещен ствол 5 для мазутной форсунки. Горелочное устройство также содержит коллектор 6 периферийного канала природного газа, газораздающие трубки 7, которые проходят по воздушному каналу в топку по периметру аксиального завихрителя 8, на конце труб находятся сопла 9 периферийного канала. The burner device contains an air box 1, a volute 2 for supplying blast-furnace gas, a central pipe 3 for supplying natural gas with holes 4 at the end for supplying gas to the furnace. Inside the central pipe 3 of the fuel gas there is a barrel 5 for the oil burner. The burner device also contains a collector 6 of the peripheral channel of natural gas, gas-distributing tubes 7, which pass through the air channel into the furnace along the perimeter of the axial swirler 8, at the end of the pipes there are nozzles 9 of the peripheral channel.

Полезная модель направлена на обеспечение эффективности сжигания низкокалорийного газа с минимальным количеством подсветки природным газом, в том числе низкокалорийного газа с низким давлением. Указанный технический результат достигается тем, что поток низкокалорийного газа закручивается улиточным завихрителем и подается по внешнему периметру воздушного потока. Попадая в топку, низкокалорийный газ прогревается высокотемпературными продуктами горения из топки, что совместно с осевой зоной обратных токов обеспечивает его надежное воспламенение и выгорание. За счет подачи низкокалорийного газа через улиточный завихритель, который при низком сопротивлении обеспечивает большой параметр крутки относительно других типов заверителей, поэтому горелочное устройство способно качественно сжигать низкокалорийный газ, подаваемый с низким давлением.The utility model aims to ensure efficient combustion of low-calorie gas with a minimum amount of natural gas backlight, including low-pressure low-calorie gas. The specified technical result is achieved by the fact that the flow of low-calorie gas is twisted by a volute swirler and is fed along the outer perimeter of the air flow. Getting into the furnace, low-calorie gas is heated by high-temperature combustion products from the furnace, which, together with the axial zone of reverse currents, ensures its reliable ignition and burnout. Due to the supply of low-calorie gas through a scroll swirler, which, at low resistance, provides a large twist parameter relative to other types of witnesses, so the burner is capable of high-quality combustion of low-calorie gas supplied at low pressure.

Воздух подается одним потоком, что не требует отдельного регулирования или запаса расхода воздуха при изменении доли сжигаемых газов в горелке. Воздух в воздушном канале разделяется на закрученный поток в аксиальном завихрителе и на прямоточный поток. Подсветочный газ подается по оси горелки в зону обратных токов, созданной аксиальным завихрителем. Закрученный поток обеспечивает формирование зоны обратных токов для стабилизации воспламенения, прямоточный поток обеспечивает интенсивное перемешивание с закрученном потоком низкокаларийного газа. Такое техническое решение горелочного устройства обеспечивает эффективность сжигания низкокалорийного газа с расходом природного газа на подсветку менее 5% по теплу и с минимальными избытками воздуха. Air is supplied in one stream, which does not require separate regulation or reserve air flow when changing the proportion of gases burned in the burner. The air in the air duct is separated into a swirling flow in the axial swirler and into a direct flow. Illumination gas is supplied along the burner axis to the zone of reverse currents created by the axial swirler. The swirling flow ensures the formation of a zone of reverse currents to stabilize the ignition, the cocurrent flow provides intensive mixing with the swirling flow of low-calorie gas. This technical solution of the burner ensures the efficiency of low-calorie gas combustion with natural gas consumption for lighting less than 5% in terms of heat and with minimal excess air.

Claims

A burner device for burning low-calorie gas, containing an air channel, peripheral gas-distributing tubes coaxially placed in it, characterized in that it contains a central natural gas supply pipe for lighting, on which an axial swirler is placed, occupying 0.4-0.7 sections of the air channel, inside the central pipe there is a barrel for an oil burner, a scroll swirler located along the outer perimeter of the air channel for supplying low-calorie gas, a low-calorie gas channel, while the gas-distributing tubes are located along the perimeter of the axial swirler and are configured to supply natural gas.