RU2151955C1

RU2151955C1 - Gas burner

Info

Publication number: RU2151955C1
Application number: RU99107691A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Горелов; В.А. Дурнев; Е.М. Кирин; Ю.Д. Пальченков
Original assignee: Пензенский государственный университет
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: gas burners for various applications. SUBSTANCE: burner has gas-distribution pipe inside its body which is connected through tight joint to nozzle coaxially mounted relative to its central bore with screw inserted into pipe for displacement along its axis and provided with tip on its end which is fitted to central bore of nozzle thereby controlling illuminating gas flowrate as well as emittance and temperature of flame. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, точнее к конструкциям газогорелочных устройств, предназначенных для сжигания природного газа в тепловых агрегатах, например металлургических печах (плавильных, нагревательных и т.д.). The invention relates to the field of power engineering, more specifically to the design of gas burner devices designed to burn natural gas in thermal units, such as metallurgical furnaces (smelting, heating, etc.).

Известны многоструйные вихревые газовые горелки Энергопроекта и Мосгазпроекта, которые состоят из корпуса, в который сбоку поступает воздух и при выходе из него получает вращательное движение в лопатках, и центрального газового коллектора, газ из которого попадает внутрь корпуса в виде многочисленных мелких струек под углом к воздушному потоку (А.В. Арсеев "Сжигание природного газа", Москва, "Металлургиздат", 1963). Known are multi-jet vortex gas burners of Energoprojekt and Mosgazproekt, which consist of a casing into which side air enters and when it exits, receives rotational movement in the blades, and a central gas manifold, gas from which enters the casing in the form of numerous small jets at an angle to the air flow (A.V. Arseev "Combustion of natural gas", Moscow, "Metallurgizdat", 1963).

В данных горелках примешивание газа с воздухом частично начинается внутри корпуса горелки, частично в потоке. Поэтому получить короткий факел в данных горелках затруднительно. Это затрудняет их применение в тепловых агрегатах со сравнительно небольшим объемом, например в газовых вагранках. In these burners, the mixing of gas with air partly begins inside the burner body, partly in the stream. Therefore, it is difficult to obtain a short torch in these burners. This complicates their use in thermal units with a relatively small volume, for example, in gas cupolas.

Также известна горелка, в которой перед сжиганием осуществляют подогрев газа в высокотемпературном омическом нагревателе (см. а. с. N 369449 "Высокотемпературный омический нагреватель газа" А.Л. Искра, Л.А. Малышев, В. Е. Попов и А.А. Соболев от 10.4.73, Б.И. N 10). Но этот нагреватель имеет свои недостатки - сложная конструкция. Also known is a burner in which gas is heated before burning in a high-temperature ohmic heater (see A. p. N 369449 “High-temperature ohmic gas heater” A. L. Iskra, L. A. Malyshev, V. E. Popov and A. A. Sobolev dated 10.4.73, B.I. N 10). But this heater has its drawbacks - a complex design.

Наиболее близкой по технической сущности является газовая горелка с изогнутыми щелевыми отверстиями сопел (см. С.А. Расулов, В.А. Грачев "Вторичная плавка: чугуна". Из-во "Фан" Узбекской ССР. Ташкент, 1975 г., с. 58-59). Здесь описана газовая горелка для создания высокотемпературного факела, снабженная соплом с каналом, выполненным в виде подковы, в центре которой имеется отверстие круглого сечения с диаметром не более 0,35 наружного диаметра кольцевого канала. The closest in technical essence is a gas burner with curved slotted nozzle openings (see S. A. Rasulov, V. A. Grachev “Secondary smelting: cast iron.” Because of “Fan” of the Uzbek SSR. Tashkent, 1975, with . 58-59). A gas burner for creating a high-temperature torch is described here, provided with a nozzle with a channel made in the form of a horseshoe, in the center of which there is a hole of circular cross section with a diameter of not more than 0.35 of the outer diameter of the annular channel.

Конструкция горелки обеспечивает получение светящегося малоокислительного факела, однако существенным недостатком ее является невозможность регулирования расхода газа на подсветку и регулирование светимости и температуры факела. The design of the burner provides a luminous low-oxidation torch, however, its significant drawback is the impossibility of regulating the gas flow to the backlight and regulating the luminosity and temperature of the torch.

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка. The aim of the present invention is to remedy this drawback.

Поставленная цель достигается тем, что газораспределительный патрубок, проходящий внутри корпуса горелки, герметично соединен с соплом соосно с его центральным отверстием, а через патрубок введен винт с возможностью перемещения вдоль своей оси и имеющий на торце конусный наконечник, притертый к центральному отверстию сопла. This goal is achieved by the fact that the gas distribution pipe passing inside the burner body is hermetically connected to the nozzle coaxially with its central hole, and a screw is introduced through the pipe with the ability to move along its axis and having a tapered tip on the end, ground to the central hole of the nozzle.

Сравнение технических решений с заявляемым показало, что существенными отличительными признаками предложенной газовой горелки является наличие нового конструкционного элемента. Новый конструкционный элемент - регулировочный винт с конусным наконечником, притертым к центральному отверстию сопла, проходящий внутри газораспределительного патрубка. Comparison of technical solutions with the claimed showed that the essential distinguishing features of the proposed gas burner is the presence of a new structural element. A new structural element is an adjusting screw with a tapered tip ground to the central hole of the nozzle, passing inside the gas distribution pipe.

Технические решения со сходными отличительными признаками по патентной и научно-технической литературе не обнаружены, поэтому предлагаемое устройство обладает существенными отличиями. Technical solutions with similar distinctive features in the patent and scientific literature are not found, therefore, the proposed device has significant differences.

Конструкция газовой горелки представлена на фигуре 1, где дан ее предельный разрез. The design of the gas burner is shown in figure 1, where its ultimate section is given.

Газовая горелка состоит из смесителя 1, чугунного сопла 2, узла крепления горелки 3 к кожуху теплового агрегата, распределителя газа 4 с отверстиями 5 для подачи газа на смешение с воздухом. Смеситель сварной или литой конструкции содержит цилиндрическую камеру, сужающийся конус и цилиндрический, более узкого сечения патрубок, на конце которого приварен фланец 6, служащий для крепления смесителя к узлу 3. Чугунное сопло горелки закреплено на втулке 7, представляет собой отливку с двумя каналами, один из которых имеет вид изогнутого кольца 8 и служит для подачи в горелочный туннель газовоздушной смеси, а другой 9 располагается в центре кольцеобразного канала и служит для подачи в факел углеводородов с целью увеличивания светимости факела. Распределитель газа проходит через заднюю крышку смесителя и герметично соединяется с соплом с центральным отверстием. Внутри газораспределительного патрубка установлен винт 10 с конусным наконечником 11, плотно притертым к центральному отверстию 9 сопла. Винт перемещается вдоль своей оси с помощью рукоятки 12, а для установки требуемого расхода газа на подсветку на крышке смесителя укрепляется лимб 13. Горелка снабжена патрубками подвода газа 14 и воздуха 15, на которых смонтирована запорная арматура, служащая как для регулирования качества поступающих в горелку воздуха и газа, а также для включения и отключения горелки. Для наблюдения за процессом горения газа на смесителе смонтирована горелка 16. The gas burner consists of a mixer 1, a cast-iron nozzle 2, a mounting unit for the burner 3 to the casing of the heat unit, a gas distributor 4 with openings 5 for supplying gas for mixing with air. The mixer of a welded or cast construction contains a cylindrical chamber, a tapering cone and a cylindrical, narrower section of the pipe, at the end of which a flange 6 is welded, which serves to fasten the mixer to the assembly 3. The cast iron nozzle of the burner is mounted on the sleeve 7, is a casting with two channels, one of which it has the form of a curved ring 8 and serves to supply the gas-air mixture to the burner tunnel, and the other 9 is located in the center of the annular channel and serves to supply hydrocarbons to the flare in order to increase the luminosity STI torch. The gas distributor passes through the rear cover of the mixer and is hermetically connected to the nozzle with a central hole. Inside the gas distribution pipe, a screw 10 is installed with a conical tip 11, which is tightly rubbed to the central hole 9 of the nozzle. The screw moves along its axis using the handle 12, and to set the required gas flow to the backlight on the lid of the mixer, a limb 13 is fixed. The burner is equipped with gas supply pipes 14 and air 15, on which shut-off valves are mounted, which serves to control the quality of the air entering the burner and gas, as well as for turning the burner on and off. To monitor the gas combustion process, a burner 16 is mounted on the mixer.

Газовая горелка работает следующим образом. Газ, выходя из отверстий распределителя газа, попадает в потоко воздуха, в корпусе смесителя образуется однородная газовоздушная смесь, гомогенизация которой увеличивается по мере продвижения к основному соплу горелки, где происходит равномерное распределение смеси по сечению канала. Газовоздушная смесь, выходя в горелочный туннель, воспламеняется и сгорает с образованием короткого высокотемпературного факела. Часть природного газа в количестве до 10% от общего расхода газа поступает в центральный канал сопла, на выходе из которого разлагается на реакции CH₄ ---> C + 2H₂. Разложение природного газа или ремокрекинг происходит под действием высокой температуры в туннеле.Gas burner operates as follows. Gas leaving the gas distributor openings enters the air stream, a homogeneous air-gas mixture forms in the mixer body, the homogenization of which increases as it moves towards the main burner nozzle, where the mixture is uniformly distributed over the channel cross-section. The gas-air mixture entering the burner tunnel ignites and burns with the formation of a short high-temperature flame. Part of the natural gas in an amount of up to 10% of the total gas flow enters the central channel of the nozzle, at the outlet of which it decomposes into reactions CH ₄ ---> C + 2H ₂ . The decomposition of natural gas or remocracking occurs under the influence of high temperature in the tunnel.

Образующиеся в результате разложения метана углерод и водород существенно изменяют характеристики факела и печной атмосфере. Углерод в виде частиц сажи, попадая в высокотемпературные продукты сгорания, начинает интенсивно светиться, увеличивая общую стоимость факела, в результате чего его теплообменные показатели улучшаются. Водород, поступая в печную атмосферу теплового агрегата, снижает ее кислотные свойства. Регулирование расхода газа на подсветку позволяет расширить ее теплотехнические возможности. The carbon and hydrogen formed as a result of the decomposition of methane significantly change the characteristics of the plume and the furnace atmosphere. Carbon in the form of soot particles, getting into the high-temperature combustion products, begins to glow intensely, increasing the total cost of the torch, as a result of which its heat transfer performance improves. Hydrogen entering the furnace atmosphere of a thermal unit reduces its acidic properties. Regulation of gas flow to the backlight allows you to expand its heat engineering capabilities.

Розжиг горелки осуществляется обычным способом с помощью запальника или вспомогательного топлива, например дров, в соответствии с правилами. При пуске горелки с помощью вспомогательного топлива в топке сначала разжигаются дрова, затем в горелку подается воздух в количестве 10-20% от рабочего расхода и газ в той же пропорции. При стабильном зажигании газовоздушной смеси расход газа и воздуха увеличивается до рабочих. Ignition of the burner is carried out in the usual way using a pilot light or auxiliary fuel, such as firewood, in accordance with the rules. When starting the burner with auxiliary fuel, firewood is first kindled in the furnace, then 10-20% of the working flow rate and gas in the same proportion are supplied to the burner. With stable ignition of the gas-air mixture, the flow of gas and air increases to workers.

Газовая горелка описанной конструкции обеспечивает высокотемпературное сжигание природного газа с получением короткого светящегося малоокислительного факела, что позволяет использовать ее в любых тепловых агрегатах, где требуется получение высоких температур и малоокислительных атмосфер, - в газовых вагранках, нагревательных и термических печах, печах безокислительного нагрева стали. A gas burner of the described design provides high-temperature combustion of natural gas to produce a short glowing low-oxidation torch, which allows it to be used in any thermal units where high temperatures and low-oxidizing atmospheres are required - in gas cupolas, heating and thermal furnaces, non-oxidative steel heating furnaces.

Конструкция описываемой горелки внедрена на газовых вагранках в литейном цехе Пензенского компрессорного завода. The design of the described burner was introduced on gas cupolas in the foundry of the Penza Compressor Plant.

Техническая характеристика горелки: тип газовой горелки: смесительная, среднего давления, с принудительной подачей воздуха, светящегося факела; назначение: сжигание природного газа в тепловых агрегатах (нагревательных печах, печах отжига, безокислительного нагрева, вагранках); номинальная производительность по расходу природного газа - 50 нм³/ч; расход газа на подсветку - 0-7 нм³/ч; номинальная тепловая нагрузка воздуха - 400-500 Мкал/ч; номинальный расход воздуха при коэффициенте расхода воздуха 1 - 500 нм³/ч; пределы регулирования горелки по расходу газа - 20-70 нм³/ч; допустимые пределы избыточного давления газа - 0,3-0,6 кгс/см²; минимальное избыточное давление воздуха на входе в горелку - 900 мм вод.ст.; температура продуктов сгорания - 1600-1730^oC; масса горелки - 65 кг.Technical characteristics of the burner: type of gas burner: mixing, medium pressure, with forced air supply, luminous torch; purpose: natural gas burning in thermal units (heating furnaces, annealing furnaces, non-oxidizing heating, cupola furnaces); nominal productivity for natural gas consumption - 50 nm ³ / h; gas consumption for backlight - 0-7 nm ³ / h; nominal thermal load of air - 400-500 Mcal / h; nominal air flow at an air flow coefficient of 1 - 500 nm ³ / h; burner regulation limits for gas flow - 20-70 nm ³ / h; permissible limits of gas overpressure - 0.3-0.6 kgf / cm ² ; minimum excess air pressure at the inlet to the burner - 900 mm water column; the temperature of the combustion products - 1600-1730 ^o C; burner weight - 65 kg.

Claims

A gas burner equipped with a nozzle with a horseshoe-shaped channel with a hole in the center, characterized in that the gas distribution pipe passing inside the burner body is hermetically connected to the nozzle coaxially with its central hole, and a screw is inserted through the pipe that can be moved along its axis and has an end face tapered tip ground to the center hole of the nozzle.