RU2190806C1

RU2190806C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2190806C1
Application number: RU2001122741A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Дьяконов; Н.Г. Дьяконов; Л.И. Мамина
Original assignee: Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: combustion of liquid fuels in heating plants. SUBSTANCE: device has pipeline to feed air into burning zone, nozzle and ring fuel chamber connected by fuel-feed radial channels with nozzle neck. Air feed pipeline is furnished with movable spring-loaded sleeve enclosing section of pipeline and forming movable closed space with pipeline which accommodates ring with bushing interacting with holes provided with filters made on section of air feed pipeline inside said space. Space is connected with air feed pipelines through additional pipelines and nonreturn valve, tank- accumulator and pressure sensor. EFFECT: provision of delivery of required amount of air to burning zone, at stabilization and control of flow rate. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для сжигания различных видов жидкого топлива в нагревательных установках, например, для сушки разнообразных сыпучих материалов. The invention relates to the field of energy and can be used for burning various types of liquid fuel in heating plants, for example, for drying a variety of bulk materials.

Известна газовая горелка (авт. св. СССР 1802271, МПК F 23 D 14/24, 1991), содержащая корпус с кольцевой форсункой, лопаточный завихритель, конический обтекатель с топливовоздушным завихрителем и устройство регулирования подачи газа и воздуха в зону горения в виде центральной трубы с тангенциальными ребрами на наружной поверхности. Known gas burner (ed. St. USSR 1802271, IPC F 23 D 14/24, 1991), comprising a housing with an annular nozzle, a blade swirl, a conical fairing with a fuel-air swirl and a device for regulating the flow of gas and air into the combustion zone in the form of a central pipe with tangential ribs on the outer surface.

Недостаток указанного устройства - невозможность регулирования подачи газа и воздуха вследствие изменения скоростных параметров за счет изменения величины сечений, а не расходных, следовательно, низкая эффективность работы устройства. The disadvantage of this device is the inability to regulate the supply of gas and air due to changes in speed parameters due to changes in the cross-sections, and not expendable, therefore, the low efficiency of the device.

Наиболее близким техническим решением из известных к изобретению является горелочное устройство (Патент РФ 2132018, МПК F 23 D 5/00, 1999), содержащее трубопровод подачи воздуха в зону горения в виде воздушного короба, конфузорно-диффузорное сопло, кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, регулировочный конус, в котором выполнена полость конфузорно-диффузорного профиля и размещена топливоподающая трубка, при этом конус установлен на продольной оси сопла с возможностью контактирования с его поверхностью. The closest technical solution known to the invention is a burner device (RF Patent 2132018, IPC F 23 D 5/00, 1999), containing a pipeline for supplying air to the combustion zone in the form of an air box, a diffuser nozzle, an annular fuel chamber connected by fuel supply radial channels with the nozzle neck, an adjusting cone in which a cavity of the confuser-diffuser profile is made and a fuel supply tube is placed, the cone being mounted on the longitudinal axis of the nozzle with the possibility of contacting it surface.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность и узкий диапазон его устойчивой работы и плохое качество сжигания топлива из-за невозможности подвода необходимого количества воздуха в зону горения, т.к. при работе происходит регулирование скоростных, а не объемных параметров за счет перемещения регулировочного конуса вдоль оси сопла. A disadvantage of the known device is low efficiency and a narrow range of its stable operation and poor quality of fuel combustion due to the inability to supply the required amount of air to the combustion zone, because during operation, speed rather than volumetric parameters are regulated by moving the adjusting cone along the nozzle axis.

Задача, на решение которой направлено заявляемое решение, выражается в повышении эффективности, устойчивости работы горелочного устройства и качества сжигания топлива. The problem to which the claimed solution is directed is expressed in increasing the efficiency, stability of the burner device and the quality of fuel combustion.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении подачи необходимого количества воздуха в зону горения, стабилизации и регулировании этого расхода. The technical result obtained when solving the problem is expressed in ensuring the supply of the required amount of air into the combustion zone, stabilization and regulation of this flow.

Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем трубопровод подачи воздуха в зону горения, сопло и кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, трубопровод подачи воздуха оснащен подвижной подпружиненной гильзой, охватывающей участок трубопровода и образующей с ним подвижную замкнутую полость, внутри которой установлено кольцо со втулкой, взаимодействующей с отверстиями, снабженными фильтрами, выполненными на участке трубопровода подачи воздуха внутри указанной полости, при этом полость через дополнительные трубопроводы соединена с трубопроводом подачи воздуха через обратный клапан, бак-аккумулятор и датчик давления. The problem is solved in that in a burner device containing an air supply pipe to the combustion zone, a nozzle and an annular fuel chamber connected by radial fuel supply channels to the nozzle neck, the air supply pipe is equipped with a movable spring sleeve covering the pipe section and forming a movable closed cavity with it , inside of which a ring with a sleeve is installed, interacting with holes equipped with filters made in the section of the air supply pipe inside the cavity, while the cavity through additional pipelines is connected to the air supply pipe through a non-return valve, a storage tank and a pressure sensor.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed solution and the features of the analogue and prototype indicates that the solution meets the criterion of "novelty."

Таким образом, предлагаемое горелочное устройство принципиально отличается от прототипа: наличием подпружиненной полой гильзы, внутри которой установлено кольцо со втулкой и системой для регулирования подачи или отвода избыточного воздуха, соединенной с трубопроводом подачи воздуха через фильтры, что позволяет обеспечить подвод необходимого количества воздуха в зону горения. Thus, the proposed burner device is fundamentally different from the prototype: the presence of a spring-loaded hollow sleeve, inside of which there is a ring with a sleeve and a system for regulating the supply or removal of excess air, connected to the air supply pipe through filters, which ensures the supply of the required amount of air into the combustion zone .

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано горелочное устройство, которое включает кольцевую топливную камеру 1, впрыскивающее отверстие 2, сопло 3, стабилизатор воспламенения 4. Внутренняя полость сопла 3 плавно переходит в трубопровод подачи сжатого воздуха 5. На участке трубопровода подачи сжатого воздуха 5 смонтирована подвижная полая гильза 6. Полость гильзы разделена на две части А и В кольцом 7, жестко закрепленным к гильзе и снабженным цилиндрической втулкой 8, охватывающей трубопровод подачи сжатого воздуха 5, в котором выполнены отверстия для установки фильтров 9. Для исключения утечки сжатого воздуха установлены уплотнения 10. Торцевая часть 11 гильзы 6 выполнена подвижной при помощи мягкой вставки 12. Полость А гильзы 6 сообщается через отверстия и фильтры 9 с трубопроводом подачи сжатого воздуха 5 и соединена через дополнительный трубопровод 13 и обратный клапан 14 с баком-аккумулятором 15. Бак-аккумулятор 15 через дополнительный трубопровод 16 и исполнительный механизм 17 соединен с трубопроводом подачи сжатого воздуха 5. Исполнительный механизм 17 соединен с датчиком давления 18 и далее с полостью В гильзы 6. К баку-аккумулятору 15 подсоединен дополнительный трубопровод с запорным вентилем 19. Подвижная гильза 6 с другого торца опирается на пружину сжатия 20. The invention is illustrated by the drawing, which shows a burner device that includes an annular fuel chamber 1, an injection hole 2, a nozzle 3, an ignition stabilizer 4. The internal cavity of the nozzle 3 smoothly passes into the compressed air supply pipe 5. On the plot of the compressed air supply pipe 5, a movable hollow sleeve 6. The cavity of the sleeve is divided into two parts A and B by a ring 7, rigidly fixed to the sleeve and provided with a cylindrical sleeve 8, covering the compressed air supply pipe 5, in which Openings were made for installing filters 9. To prevent leakage of compressed air, seals were installed 10. The end part 11 of the sleeve 6 is movable using a soft insert 12. The cavity A of the sleeve 6 communicates through openings and filters 9 with a compressed air supply pipe 5 and is connected through an additional pipe 13 and a check valve 14 with a storage tank 15. The storage tank 15 is connected via an additional pipe 16 and an actuator 17 to the compressed air supply pipe 5. The actuator 17 is connected to a pressure gauge 18 and further with a cavity B of the sleeve 6. An additional pipeline with a shut-off valve 19 is connected to the accumulator tank 15. The movable sleeve 6 from the other end rests on the compression spring 20.

Горелочное устройство работает следующим образом. The burner device operates as follows.

Сжатый воздух в горелочное устройство подается по трубопроводу подачи сжатого воздуха 5 и, достигая участка трубопровода, имеющего отверстия с фильтрами 9 в зависимости от реального давления, или проходит весь в зону горения топлива, или частично попадает в полость А и В гильзы 6, при этом гильза 6 вместе с кольцом 7 и цилиндрической втулкой 8 перемещается вправо или влево, перекрывая определенное количество отверстий с фильтрами 9, обеспечивающих очистку воздуха перед попаданием его в бак-аккумулятор 15. Величина передвижения подвижной гильзы 6 зависит от давления поступающего воздуха, от степени сжатия пружины 20, при этом степень сжатия пружины регулируется и может быть протарирована на необходимое количество воздуха. Compressed air is supplied to the burner device through a compressed air supply pipe 5 and, reaching a portion of the pipeline having openings with filters 9 depending on the real pressure, either passes all the way into the fuel combustion zone, or partially enters the cavity A and B of the sleeve 6, while the sleeve 6 together with the ring 7 and the cylindrical sleeve 8 moves to the right or left, blocking a certain number of holes with filters 9, which provide air purification before it enters the storage tank 15. The size of the movement of the movable sleeve 6 depends on the pressure of the incoming air, on the compression ratio of the spring 20, while the compression ratio of the spring is adjustable and can be calibrated for the required amount of air.

Количество неперекрытых отверстий для отвода избыточного воздуха в полость А зависит от взаимодействия пружины сжатия 20 и давления сжатого воздуха, т.е. при повышении давления воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 при определенной степени сжатия пружины, соответствующей определенному давлению воздуха, количество фильтрующих отверстий, сообщающих с полостью А гильзы 6, увеличивается, и количество сжатого воздуха, уходящего в полость А гильзы 6, увеличивается, при этом давление воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 упадет до номинального. При уменьшении давления воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 уменьшается давление внутри полости А гильзы 6, и подвижная гильза 6, двигаясь вправо, перекрывает отверстия с фильтрами 9, сообщаемые с полостью А, при этом давление в полости В и соответственно в трубопроводе 5 также повышается до заданного. The number of openings for removing excess air into cavity A depends on the interaction of the compression spring 20 and the pressure of the compressed air, i.e. with increasing air pressure in the compressed air supply pipe 5 at a certain degree of compression of the spring corresponding to a certain air pressure, the number of filter holes communicating with the cavity A of the sleeve 6 increases, and the amount of compressed air leaving the cavity A of the sleeve 6 increases, while the air pressure in the compressed air supply pipe 5 will drop to the nominal. With a decrease in air pressure in the compressed air supply pipe 5, the pressure inside the cavity A of the sleeve 6 decreases, and the movable sleeve 6, moving to the right, blocks the holes with the filters 9 in communication with the cavity A, while the pressure in the cavity B and, accordingly, in the pipe 5 also increases to the given.

При повышении давления в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5, когда подвижная гильза 6 движется влево и когда фильтрующие отверстия сообщаются с полостью А, воздух из полости через дополнительный трубопровод 13 и клапан 14 движется в бак-аккумулятор 15, последний может быть предварительно запитан на определенное давление через вентиль 19. With increasing pressure in the compressed air supply pipe 5, when the movable sleeve 6 moves to the left and when the filter holes communicate with the cavity A, air from the cavity through the additional pipe 13 and valve 14 moves into the storage tank 15, the latter can be pre-energized at a certain pressure through valve 19.

При уменьшении давления в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 соответственно уменьшается давление в полости В гильзы 6, при этом показания датчика давления 18 передаются на механизм 17, который открывает дополнительный трубопровод 16, и сжатый воздух из бака-аккумулятора 15 подается в трубопровод подачи сжатого воздуха 5, за счет чего давление в нем повышается до номинального. Работа исполнительного механизма отрегулирована на заданное давление, т.е. воздух по дополнительному трубопроводу 16 подается в трубопровод подачи сжатого воздуха 5 при заданном давлении. When the pressure in the compressed air supply pipe 5 decreases, the pressure in the cavity B of the sleeve 6 decreases accordingly, while the pressure sensor 18 is transmitted to the mechanism 17, which opens the additional pipe 16, and compressed air from the storage tank 15 is supplied to the compressed air supply pipe 5 due to which the pressure in it rises to the nominal. The operation of the actuator is adjusted to a predetermined pressure, i.e. air through an additional pipe 16 is supplied to the compressed air supply pipe 5 at a given pressure.

Таким образом, существует динамическое равновесие между исходным давлением и соответственно количеством подаваемого воздуха в трубопровод и баком-аккумулятором, обеспечивающее подачу строго заданного количества сжатого воздуха в зону горения для получения оптимальных параметров горения. При этом отсутствуют какие-либо потери сжатого воздуха, что всегда бывает при различных известных устройствах, регулирующих давление и расход воздуха. Thus, there is a dynamic equilibrium between the initial pressure and, accordingly, the amount of air supplied to the pipeline and the storage tank, providing a strictly specified amount of compressed air to the combustion zone to obtain optimal combustion parameters. In this case, there are no losses of compressed air, which always happens with various known devices that regulate pressure and air flow.

Кроме того, режим розжига горелочного устройства может осуществляться подачей воздуха только из бака-аккумулятора, предварительно запитанного сжатым воздухом с необходимыми параметрами и необходимыми присадками, способствующими эффективному возникновению температуры воспламенения. In addition, the mode of ignition of the burner device can be carried out by supplying air only from the storage tank, previously fed with compressed air with the necessary parameters and the necessary additives, contributing to the effective occurrence of the ignition temperature.

Claims

A burner device comprising a pipeline for supplying air to the combustion zone, a nozzle and an annular fuel chamber connected by fuel-supplying radial channels to the nozzle neck, characterized in that the air supply pipe is equipped with a movable spring-loaded sleeve covering a portion of the pipeline and forming a movable closed cavity inside of which a ring is installed with a sleeve interacting with holes provided with filters made on a portion of the air supply pipe inside the cavity, and this cavity through additional pipelines is connected to the air supply pipe through a non-return valve, a storage tank and a pressure sensor.