RU216775U1 - Modernized direct-flow swirl burner - Google Patents
Modernized direct-flow swirl burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU216775U1 RU216775U1 RU2022133161U RU2022133161U RU216775U1 RU 216775 U1 RU216775 U1 RU 216775U1 RU 2022133161 U RU2022133161 U RU 2022133161U RU 2022133161 U RU2022133161 U RU 2022133161U RU 216775 U1 RU216775 U1 RU 216775U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- gas
- furnace
- fuel
- nozzles
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к топливосжигающим установкам и может быть использована для снижения выбросов оксидов азота. В горелке, стоящей на котле или в новой горелке, существующие газораздающие трубки дополняют удлиняющими газовыми трубками, которые выводят все сопла или их часть на край амбразуры и/или в топку по периметру амбразуры, по оси горелки устанавливается центральный канал топливного газа. В результате внедрения модернизированной горелки с удлиняющими газовыми трубками струи газообразного топлива, вытекающие из сопел в пространство, заполненное дымовыми газами, эжектируют дымовые газы и обеспечивают разбавление газообразного топлива дымовыми газами перед смешиванием его с воздушным потоком и воспламенением. Снижение выбросов NOx происходит за счет организации внутритопочной рециркуляции дымовых газов посредством эжекции дымовых газов непосредственно из топки струями газообразного топлива, в результате эжекции происходит снижение концентрации реагирующих веществ и температуры горения. На газовых соплах могут быть установлены смесители для организации контролируемого качества эжекции. Количество, место положения, угол наклона и тип сопел удлиняющих трубок горелки зависит от мощности горелки, аэродинамических характеристик воздушного потока горелки и давления газообразного топлива. Предложенная модернизированная горелка обеспечивает снижение выбросов оксидов азота на 40-70% при сжигании газообразного топлива. Преимущество предложенной полезной модели заключается в возможности обеспечения снижения выбросов NOx при сжигании газообразного топлива без изменения элементов топки топливосжигающей установки и снижения технико-экономических характеристики роботы. 2 ил. The utility model relates to fuel combustion plants and can be used to reduce emissions of nitrogen oxides. In a burner installed on a boiler or in a new burner, the existing gas-distributing tubes are supplemented with extension gas tubes that bring all the nozzles or part of them to the edge of the loophole and / or into the furnace along the perimeter of the loophole, a central channel of fuel gas is installed along the axis of the burner. As a result of the introduction of a modernized burner with extension gas tubes, jets of gaseous fuel flowing from nozzles into a space filled with flue gases eject flue gases and dilute the gaseous fuel with flue gases before mixing it with the air flow and igniting it. The reduction of NOx emissions occurs due to the organization of intra-furnace flue gas recirculation by means of flue gas ejection directly from the furnace with gaseous fuel jets, as a result of ejection, the concentration of reactants and the combustion temperature decrease. Mixers can be installed on the gas nozzles to organize a controlled ejection quality. The number, position, angle and type of nozzles of the burner extension tubes depends on the burner power, the aerodynamic characteristics of the burner air flow and the pressure of the gaseous fuel. The proposed upgraded burner provides a 40-70% reduction in nitrogen oxide emissions when burning gaseous fuel. The advantage of the proposed utility model lies in the possibility of reducing NOx emissions during the combustion of gaseous fuel without changing the elements of the furnace of the fuel combustion plant and reducing the technical and economic characteristics of the robot. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к топливосжигающим установкам и может быть использована для снижения выбросов оксидов азота (NOx).The utility model relates to fuel combustion plants and can be used to reduce emissions of nitrogen oxides (NOx).
Известны прямоточно-вихревые горелки, описанные в статье «Результаты испытаний горелок с малотоксичными выбросами зао "Экотоп" и фирмы "Todd Combustion" (США) на котлах ТГ-104 и ТГМЕ-206 при сжигании попутного и природного газа», Коваленко А.Л., Козлов В.Г., Уткин А.П., Пермяков В.Н., Теплоэнергетика, 2003, № 4, с. 41-44, которые при обеспечении качество сжигания топлива не обеспечивают низкие выбросы NOx, соответствующие современным требованиям.Direct-flow vortex burners are known, described in the article “Test results of burners with low-toxic emissions by Ecotop and Todd Combustion (USA) on boilers TG-104 and TGME-206 when burning associated and natural gas”, Kovalenko A.L. ., Kozlov V.G., Utkin A.P., Permyakov V.N., Thermal Power Engineering, 2003, No. 4, p. 41-44, which, while ensuring the quality of fuel combustion, do not provide low NOx emissions that meet modern requirements.
Одним из эффективных способов снижения выбросов NOx являются использование принудительной рециркуляции дымовых газов, что обеспечивает снижение температуры факела и снижение концентрации реагирующих веществ, определяющих образование NOx. При этом наиболее эффективным является способ подачи дымовых газов в каналы горелки (SU 1 101 622 A1, МПК F23D 17/00, опубликовано 07.07.1984). Этот способ реализован в горелке котла ТГМП-204, состоящей из двух каналов подачи воздуха (центрального и периферийного), снабжённых тангенциальными регистрам, по периферии расположен канал ввода дымовых газов рециркуляции, в центре грелки установлена мазутная форсунка. Газовая часть горелки состоит из кольцевого газового коллектора, газораздающей насадки в виде конуса с отверстиями и газоподводящей трубы. Внутренняя труба газового коллектора является направляющей трубой паромеханической форсунки (Сторожук Я.П. Испытания котла ТГМП-204 блока 800 МВТ после реконструкции ввода дымовых газов рециркуляции в топку / Я.П. Сторожук, Д.Р. Носулько // Теплоэнергетика. - 1984. - № .5 - С. 13-15.). Эта горелка не смогла достичь хорошего результата по снижению выбросов NOx из-за конструктивных недостатков в способе организации процесса сжигания.One of the effective ways to reduce NOx emissions is the use of forced flue gas recirculation, which reduces the flame temperature and reduces the concentration of reactants that determine the formation of NOx. In this case, the most effective method is the supply of flue gases to the burner channels (
Для успешного подавления NOx необходимо чтоб дымовые газы рециркуляции не балластировали в прикорневой области горелки, а достигали активной зоны горения, в которой происходит основное образование NOx. Основным недостатком такого способа организации горения остается необходимость наличия системы принудительной подачи дымовых газов рециркуляции с дымососом рециркуляции.Successful NOx suppression requires that recirculation flue gases do not ballast in the root area of the burner, but reach the combustion core, where the main formation of NOx occurs. The main disadvantage of this method of organizing combustion remains the need for a system of forced recirculation of flue gases with a recirculation smoke exhauster.
Близким к полезной модели является способ снижения выбросов NOx, описанный в изобретениях: RU 2689654C2 опубликовано 2019-05-28, SU 1588987A1 опубликовано 1990-08-03, SU 1695040A1 опубликовано 1991-11-30 , KR 101254928B1 опубликовано 2013-04-19, EP 0893651A1 опубликовано 1999-01-27, US 2012/0186265A1 опубликовано 2012-07-26, WO 01|07833A1 опубликовано 2001-02-01, US 2005/0239005A1 опубликовано 2005-10-27, US 4380429 опубликовано 1998-12-07, EP 2479491A1 опубликовано 2012-07-25, KR 20120070201A опубликовано 2012-06-29, KR 20120074868A опубликовано 2012-07-06, KR 20120082647A опубликовано 2012-07-24, KR 20130061167A опубликовано 2013-06-10, US 5350293 опубликовано 1994-09-27. В некоторых случаях эти изобретения разрабатывались с целью стабилизации режима горения за счет подсоса раскаленных продуктов горения из топки. В этих изобретениях рециркуляция дымовых газов организовывается самими горелками без дополнительных систем подачи дымовых газов, включающих систему дымоходов и дымосос рециркуляции. Дымовые газы эжектируются в зону горения, что обеспечивает сжигание разбавленного топлива и снижение образование NOx. Недостатком способа, используемого в этих изобретениях, является: сложность и дороговизна конструкции горелок, незначительное количество подсасываемых дымовых газов из топки. Дымовые газы эжектируются топливом или воздушным потоком в устье горелки внутри основного воздушного потока, горение происходит в среде воздуха, что в общей сложности снижает эффективность подавления NOx. Рассмотренные изобретения невозможно применить для действующих, установленных в топливосжигающей установке горелок.Close to the utility model is a method for reducing NOx emissions described in the following inventions: RU 2689654C2 published on 2019-05-28, SU 1588987A1 published on 1990-08-03, SU 1695040A1 published on 1991-11-30, KR 101254928B1 published on 2013-04-19, EP 0893651A1 published 1999-01-27, US 2012/0186265A1 published 2012-07-26, WO 01|07833A1 published 2001-02-01, US 2005/0239005A1 published 2005-10-27, US 4380429 published 19097 , EP 2479491A1 Published 2012-07-25, KR 2012-06-29, KR 2012-07-07-06, KR 2012-07-06, KR 2012-07-24, KR 20130061167A Published 2013-06-10, US 5350293 Published 1994 -09-27. In some cases, these inventions were developed in order to stabilize the combustion regime by sucking incandescent combustion products from the furnace. In these inventions, flue gas recirculation is organized by the burners themselves without additional flue gas supply systems, including a chimney system and a recirculation smoke exhauster. The flue gases are ejected into the combustion zone, which burns the diluted fuel and reduces the formation of NOx. The disadvantage of the method used in these inventions is: the complexity and high cost of the design of the burners, a small amount of sucked flue gases from the furnace. The flue gases are ejected by the fuel or air flow at the burner mouth inside the main air flow, combustion takes place in the air environment, which in general reduces the efficiency of NOx suppression. The considered inventions cannot be applied to the existing burners installed in the combustion plant.
Более близким к полезной модели является группа изобретений в которых используют принцип внутритопочной рециркуляции за счет впрыска топливного газа не в воздушный поток, а снаружи устья горелки: US 5542840A опубликовано 1996-08-06, US 6773256B2 опубликовано 2004-08-10, RU 2426030C2 опубликовано 2011-08-10, US 5275552A опубликовано 1994-01-04, US 20080096146A1 опубликовано 2008-04-24, US 6007325A опубликовано 1999-12-28, US 7670135В1 опубликовано 2010-03-02, US 9593847В1 опубликовано 2017-03-14, US 9593848А1 опубликовано 2015-12-10, US 20150285491A1 опубликовано 2015-10-08, US 6875008 В1 опубликовано 2005-04-05, KR 101213883B1 опубликовано 2012-12-18. В этих изобретениях запатентованы технические решения, при которых топливный газ и/или воздух разбавляются дымовыми газами перед тем, как они смешиваются и вступают в реакцию. Основным условием надежного сжигания топливного газа при применении этой технологии является поддержание температуры в топке топливосжигающей установки выше температуры воспламенения топлива и использование устойчивого стабилизатора пламени, при этом воспламенение и стабилизация горения обеспечивается специальными амбразурами или общей температурой топки. Недостатками этих изобретений является сложность конструкции, необходимость применения специальной амбразуры из жаропрочного бетона и невозможность их применения для действующих, установленных в топливосжигающей установке горелок.Closer to the utility model is a group of inventions in which the principle of in-furnace recirculation is used due to the injection of fuel gas not into the air stream, but outside the burner mouth: 2011-08-10, US 5275552A published 1994-01-04, US 20080096146A1 published 2008-04-24, US 6007325A published 1999-12-28, US 7670135B1 published 2010-03-02, US 9593847B1 published , US 9593848A1 published 2015-12-10, US 20150285491A1 published 2015-10-08, US 6875008 B1 published 2005-04-05, KR 101213883B1 published 2012-12-18. In these inventions, technical solutions are patented in which fuel gas and/or air are diluted with flue gases before they are mixed and reacted. The main condition for reliable combustion of fuel gas when using this technology is to maintain the temperature in the furnace of a fuel combustion plant above the ignition temperature of the fuel and use a stable flame stabilizer, while ignition and combustion stabilization is provided by special loopholes or the overall temperature of the furnace. The disadvantages of these inventions are the complexity of the design, the need to use a special loophole made of heat-resistant concrete and the impossibility of their use for existing burners installed in a fuel-burning plant.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является группа изобретений, в которых вся головка горелки (газораздающее устройство с воздушным каналом) выступает в топку: KR 101569455B1 опубликовано 2015-11-16, EP 1980788A1 опубликовано 2008-10-15, US 6071115А опубликовано 2000-06-06, KR 1020170138042 опубликовано 2017-12-14, KR 101822997B1 опубликовано 2018-02-01, JP 6595089B2 опубликовано 2019-10-23, KR 102115576B1 опубликовано 2020-05-27, KR 102143032B1 опубликовано 2020-08-11. В этой группе изобретений эжекция дымовых газов организована газовыми соплами с цилиндрическими насадками, расположенными в топке по наружному периметру воздушного канала горелки. Недостатками этих изобретений является сложность конструкции, необходимость применения специальных жаропрочных сплавов части горелки, выступающей в топку и невозможность их применения для снижения выбросов NOx - на действующих, установленных в топливосжигающей установке горелок.The closest to the proposed utility model is a group of inventions in which the entire burner head (gas-distributing device with an air channel) protrudes into the furnace: KR 101569455B1 published on 2015-11-16, EP 1980788A1 published on 2008-10-15, US 6071115A published on 2000-06 -06, KR 1020170138042 published 2017-12-14, KR 101822997B1 published 2018-02-01, JP 6595089B2 published 2019-10-23, KR 102115576B1 published 2020-05-27, KR 10211430 published In this group of inventions, flue gas ejection is organized by gas nozzles with cylindrical nozzles located in the furnace along the outer perimeter of the burner air channel. The disadvantages of these inventions are the complexity of the design, the need to use special heat-resistant alloys of the part of the burner protruding into the furnace, and the impossibility of using them to reduce NOx emissions on existing burners installed in the combustion plant.
Прототипом для полезной модели является прямоточно-вихревая горелка (RU 2027101, ПРЯМОТОЧНО-ВИХРЕВАЯ ГОРЕЛКА, МПК F23C 11/00, F23D 14/00, опубликовано: 20.01.1995).The prototype for the utility model is a straight-flow vortex burner (RU 2027101, FLOW-FLOW VORTEX BURNER, IPC
Основной целью патентуемой полезной модели является снижение выбросов NOx при сжигании топливного газа за счет малозатратной модернизации горелок без изменения элементов топки топливосжигающей установки. Решение задачи достигается тем, что газораздающие трубки горелки удлиняют и выводят сопла в топку по периметру амбразуры, а по оси горелки размещают центральный газовый канал. На газовых соплах могут быть установлены смесители для организации контролируемого качества эжекции. За счет организации внутритопочной рециркуляции дымовых газов путём эжекции дымовых газов непосредственно из топки струями топливного газа, вытекающими из сопел, газообразное топливо разбавляется дымовыми газами перед воспламенением, происходит снижение концентрации реагирующих веществ и температуры факела, что приводит к снижению образования NOx.The main goal of the patented utility model is to reduce NOx emissions from fuel gas combustion due to low-cost modernization of burners without changing the elements of the combustion plant furnace. The solution to the problem is achieved by extending the gas-distributing tubes of the burner and leading the nozzles into the furnace along the perimeter of the loophole, and placing the central gas channel along the axis of the burner. Mixers can be installed on the gas nozzles to organize a controlled ejection quality. Due to the organization of intra-furnace recirculation of flue gases by ejecting flue gases directly from the furnace with fuel gas jets flowing from nozzles, gaseous fuel is diluted with flue gases before ignition, the concentration of reactants and the temperature of the torch decreases, which leads to a decrease in the formation of NOx.
На фиг. 1 изображен вид из топки на горелку (модернизируемая горелка показана условно).In FIG. 1 shows a view from the furnace to the burner (the modernized burner is shown conditionally).
На фиг. 2 изображен продольный разрез горелки с удлиняющими газовыми трубками, которые заведены в топку и расположены по периметру амбразуры (для примера показаны только две удлиняющие газовые трубки, по одному варианту удлиняющие газовые трубки выводят сопло в топку за пределы воздушного потока, подаваемого из горелки, по другому варианту удлиняющие газовые трубки выводит сопла на край амбразуры).In FIG. 2 shows a longitudinal section of the burner with extension gas tubes that are inserted into the furnace and located along the perimeter of the loophole (for example, only two extension gas tubes are shown, according to one version, the extension gas tubes lead the nozzle into the furnace outside the air flow supplied from the burner, according to another variant extending gas tubes brings nozzles to the edge of the embrasure).
Горелка состоит из воздушный канал 1, в котором расположены аксиальный завихритель 2, газораздающие трубки 3, расположенные вокруг завихрителя 2 симметрично продольной оси канала, центральный канал топливного газа 4. К газораздающим трубкам 3, присоединены удлиняющие газовые трубки 5, которые выводят сопла 6 в топку за пределы воздушного потока 7 или удлиняющие газовые трубки 8 которые выводят сопла 6 на край амбразуры. Диаметр 9, на котором устанавливаются сопла, определяются аэродинамическими характеристиками воздушного потока, давлением газообразного топлива и размером амбразуры.The burner consists of an
В результате внедрения полезной модели струи газообразного топлива 10 эжектирует дымовые газы 11, разбавляются ими, новое подготовленное топливо 12 достигает воздушный поток 7 из горелки и процесс горения происходит с меньшими концентрациями реагирующих веществ и температурой, что обеспечивает снижение образования NOx. На сопло газообразного топлива, может быть установлен смеситель 13, который обеспечивает смешение эжектируемых дымовых газов и газообразного топлива и формирование струи разбавленного топлива. При варианте, когда удлиняющие газовые трубки 8 выводят сопла 6 на край амбразуры в топку, газовые сопла 6 располагаются таким образом, что часть струи газообразного топлива 10 находится в воздухе, часть струи газообразного топлива находится в дымовых газах. Вытекающие из сопел 6 струи газообразного топлива 10 эжектирует дымовые газы 11, частично разбавляются дымовыми газами, и процесс горения происходит с меньшими концентрациями реагирующих веществ и температурой, что обеспечивает снижение образования NOx.As a result of the implementation of the utility model, the
Работа горелочного устройства осуществляется следующим образом. The operation of the burner is carried out as follows.
Розжиг горелки происходит на центральном канале топливного газа, в периферийный канал топливный газ не подается. После набора мощности топливосжигающей установки выше 20% и разогреве топки до достаточных температур для стабильного воспламенения, подают топливный газ в периферийный канал, далее набор мощности горелки происходит за счет увеличения расхода топливного газа через периферийный канал с постоянным или постепенно уменьшаемым расхода топливного газа через центральный канал. При максимальной мощности горелки расход топливного газа через центральный канал может составлять 10% или менее, для обеспечения стабилизации воспламенения. На промежуточных нагрузках соотношение расхода топливного газа между периферийным и центральным каналом зависит от конструкционных особенностей конкретной топки и определяется в период проведения режимно-наладочных испытаний.The ignition of the burner takes place on the central channel of the fuel gas, no fuel gas is supplied to the peripheral channel. After the power of the combustion plant is increased above 20% and the furnace is heated to sufficient temperatures for stable ignition, fuel gas is supplied to the peripheral channel, then the burner power is increased by increasing the fuel gas flow through the peripheral channel with a constant or gradually decreasing fuel gas flow through the central channel . At maximum burner power, the fuel gas flow rate through the center channel may be 10% or less to ensure ignition stabilization. At intermediate loads, the ratio of fuel gas consumption between the peripheral and central channels depends on the design features of a particular furnace and is determined during the performance tests.
Использование предлагаемого устройства для снижения выбросов NOx обеспечивает, снижение содержания NOx в дымовых газах на 40-70% без снижения технико-экономических характеристик работы топливосжигающей установки и строительства внешней системы подачи дымовых газов рециркуляции. The use of the proposed device for reducing NOx emissions provides a reduction in the content of NOx in flue gases by 40-70% without reducing the technical and economic characteristics of the combustion plant and the construction of an external flue gas recirculation system.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216775U1 true RU216775U1 (en) | 2023-02-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2825927C1 (en) * | 2024-03-27 | 2024-09-02 | Ооо "Энэр Инжиниринг" | Low-emission gas burner with external fuel supply |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485398C1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Device for fuel burning and method of fuel burning |
WO2018155735A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 주식회사 수국 | Composite low-nox burner |
WO2020226206A1 (en) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 주식회사 수국 | Low-nox burner having perforated plate-type combustion head |
RU211642U1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-06-16 | Дмитрий Рюрикович Григорьев | Burner device for combustion of low-calorie gas |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485398C1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Device for fuel burning and method of fuel burning |
WO2018155735A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 주식회사 수국 | Composite low-nox burner |
WO2020226206A1 (en) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 주식회사 수국 | Low-nox burner having perforated plate-type combustion head |
RU211642U1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-06-16 | Дмитрий Рюрикович Григорьев | Burner device for combustion of low-calorie gas |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2825927C1 (en) * | 2024-03-27 | 2024-09-02 | Ооо "Энэр Инжиниринг" | Low-emission gas burner with external fuel supply |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101992413B1 (en) | Low NOx Burner | |
JP6466142B2 (en) | Ultra-low nitrogen oxide combustion apparatus by internal recirculation of combustion gas and operation method thereof | |
CN106907712B (en) | The gas nozzle of ultralow nitrogen suspension combustion flame | |
CN200955738Y (en) | Burner for sulfur recovery | |
CN216953044U (en) | Full-premixing flue gas internal circulation low-nitrogen combustor | |
CN210069874U (en) | Flue gas heating system | |
RU216775U1 (en) | Modernized direct-flow swirl burner | |
RU214581U1 (en) | Burner | |
RU215171U1 (en) | Device for upgrading the burner in order to reduce emissions of nitrogen oxides | |
RU2791359C1 (en) | Method for reducing emissions of nitrogen oxides and a burner for its implementation | |
RU216635U1 (en) | Upgraded dual flow burner | |
RU2797080C1 (en) | Method for reducing nitrogen oxide emissions and a dual-flow burner for its implementation | |
RU218594U1 (en) | Upgraded single flow burner | |
RU2777164C1 (en) | Method for reduction in nitrogen oxide emission and conversion of burner into low-toxic one, device for its implementation | |
RU222725U1 (en) | Boiler burner | |
RU222802U1 (en) | Burner with two-channel gas manifold | |
JP2590278B2 (en) | Low NOx boiler and boiler burner | |
KR102317704B1 (en) | Low NOx Burner comprising recirculation ports | |
CN212673215U (en) | Low-nitrogen burner | |
CN108413382A (en) | A kind of burner for individually burning or being mixed and burned for biomass and natural gas | |
KR102261150B1 (en) | A Low-NOx combustor capable of internal recirculation of flue gas by using venturi effect through improvement of burner structure | |
CN210179628U (en) | Ultralow-nitrogen combustion system for low-calorific-value gas | |
WO2000061992A1 (en) | Tunneled multi-blade swirler/gas injector for a burner | |
RU226508U1 (en) | Nozzle for modernizing a gas burner | |
CN111271708A (en) | Low-nitrogen combustor |