RU2230257C2 - Device for burning gaseous fuel - Google Patents
Device for burning gaseous fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230257C2 RU2230257C2 RU2002114393/06A RU2002114393A RU2230257C2 RU 2230257 C2 RU2230257 C2 RU 2230257C2 RU 2002114393/06 A RU2002114393/06 A RU 2002114393/06A RU 2002114393 A RU2002114393 A RU 2002114393A RU 2230257 C2 RU2230257 C2 RU 2230257C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- central
- distribution tubes
- manifold
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания газообразного топлива, в том числе и в воздухе, забалластированном выхлопными газами, например, в среде выхлопных газов после газовой турбины, а также в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to energy and can be used to burn gaseous fuels, including in air, ballasted with exhaust gases, for example, in the environment of exhaust gases after a gas turbine, as well as in chemical, petrochemical and other industries.
Известно устройство для сжигания газа (Иссерлин А.С. Газовые горелки. - Л.: Недра, 1973, с.160), включающая в себя корпус с воздушным каналом, в котором расположено стабилизирующее устройство, выполненное из уголковых стабилизаторов, установленных по радиусам и наклоненных к продольной оси горелки, центральный коллектор с газовой форсункой, раздающей газ в виде отдельных струй, каждая из которых располагается за соответствующим стабилизатором, развиваясь вдоль его оси. Оси сопловых отверстий и оси стабилизаторов параллельны. К недостаткам подобной конструкции горелок можно отнести ограничение по тепловой мощности, связанное с дальнобойностью газовых струй, выходящих из сопловых отверстий газовой форсунки, и необходимость обеспечения номинального расхода воздуха через горелку при снижении нагрузки.A device for burning gas (Isserlin AS Gas burners. - L .: Nedra, 1973, p.160), including a housing with an air channel, in which there is a stabilizing device made of corner stabilizers installed along radii and inclined to the longitudinal axis of the burner, a central manifold with a gas nozzle distributing gas in the form of separate jets, each of which is located behind the corresponding stabilizer, developing along its axis. The axis of the nozzle holes and the axis of the stabilizers are parallel. The disadvantages of this design of the burners include the limitation in thermal power associated with the range of the gas jets emerging from the nozzle openings of the gas nozzle, and the need to ensure a nominal air flow through the burner while reducing the load.
Также известны устройства для сжигания газа - горелки газомазутные со смешанной подачей топливного газа (ОСТ 108.836.05 - 82). Конструкция этих горелок содержит расположенные в корпусе воздушные каналы с завихрителями, центральный газовый коллектор с газовым насадком (центральная раздача газа) и имеющий форму тора коллектор снаружи корпуса горелки, подающий газ в периферийный воздушный канал горелки (периферийная раздача газа). Недостатком этих горелок является несовершенное смесеобразование топливного газа с воздухом, приводящее к высокому уровню концентрации оксидов азота в продуктах сгорания.Also known devices for burning gas - gas-oil burners with a mixed supply of fuel gas (OST 108.836.05 - 82). The design of these burners comprises air channels with swirls located in the housing, a central gas manifold with a gas nozzle (central gas distribution) and a torus-shaped collector outside the burner body, supplying gas to the peripheral air channel of the burner (gas peripheral distribution). The disadvantage of these burners is the imperfect mixture of fuel gas with air, leading to a high concentration of nitrogen oxides in the combustion products.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и по достигаемому результату является устройство для сжигания газообразного топлива (патент России №2076271, F 23 D 14/24), содержащее цилиндрический корпус, центральный воздушный канал с завихрителем и газораздающие трубки, объединенные в два газовых коллектора, периферийный кольцевой воздушный канал с завихрителем и поворотную заслонку для распределения воздуха между каналами. Установленные между воздушными каналами поворотные газораздающие трубки имеют выходные отверстия, которые расположены тангенциально и радиально к оси воздушных каналов. Отношение диаметра окружности, на которой расположены поворотные газораздающие трубки, к внутреннему диаметру корпуса горелки составляет 0,45-0,70, а соотношение суммарной площади выходных тангенциально и радиально расположенных отверстий поворотных газораздающих трубок равно 0,5-1,0.The closest to the invention in technical essence and in the achieved result is a device for burning gaseous fuels (Russian patent No. 2076271, F 23
Устройство для сжигания газообразного топлива работает следующим образом. В цилиндрический корпус горелки подают воздух, который, распределяясь между каналами, закручивается их завихрителями, причем закрученный воздух центрального канала смешивается с топливным газом, выходящим струями из выходных отверстий газораздающих трубок таким образом, что образовавшаяся газовоздушная смесь имеет избыток газа, поэтому при воспламенении на начальном участке факела выгорает не весь газ. Несгоревший газ догорает на последующих участках факела после смешения с воздухом из периферийного канала горелки.A device for burning gaseous fuels works as follows. Air is supplied to the cylindrical body of the burner, which, distributed between the channels, is swirled by their swirls, and the swirling air of the central channel is mixed with fuel gas exiting jets from the outlet openings of the gas distribution tubes so that the resulting air-gas mixture has an excess of gas, therefore, when igniting at the initial A portion of the torch does not burn out all the gas. Unburned gas burns out in subsequent sections of the torch after mixing with air from the peripheral channel of the burner.
Недостатком этого устройства является необходимость дополнительной регулировки поворотных газораздающих трубок для достижения наиболее полного смешения выходящего струями топливного газа с закрученным воздухом, для обеспечения допустимого уровня концентрации оксидов азота в продуктах сгорания при изменении вида газообразного топлива, например при работе на топливном газе более низкой калорийности.The disadvantage of this device is the need for additional adjustment of the rotary gas distribution tubes to achieve the most complete mixing of the fuel gas emitted by the jets with swirling air, to ensure an acceptable level of concentration of nitrogen oxides in the combustion products when changing the type of gaseous fuel, for example, when working on fuel gas of lower calorific value.
Предлагаемым изобретением решается задача упрощения эксплуатации устройства для сжигания газообразного топлива, обеспечивающего допустимый уровень концентрации оксидов азота в продуктах сгорания при сжигании разных видов газообразного топлива.The present invention solves the problem of simplifying the operation of a device for burning gaseous fuels, providing an acceptable level of concentration of nitrogen oxides in the combustion products when burning various types of gaseous fuels.
Указанная задача решается в заявляемом устройстве для сжигания газообразного топлива, содержащем расположенные в корпусе периферийный воздушный канал, центральный воздушный канал с завихрителем воздуха, поворотную заслонку, распределяющую воздух между каналами, и газовые коллекторы, к которым подсоединены газораздающие трубки с газовыпускными отверстиями, за счет того, что газораздающие трубки расположены поперек воздушного потока центрального канала вдоль выходных кромок лопаток завихрителя воздуха, а газовыпускные отверстия на газораздающих трубках выполнены вдоль последних со стороны, противоположной набегающему потоку воздуха, причем газораздающие трубки одним концом подсоединены к первому газовому коллектору, а другим концом к установленному за завихрителем воздуха второму газовому коллектору, имеющему тороидальную форму.This problem is solved in the inventive device for burning gaseous fuels, comprising a peripheral air channel located in the housing, a central air channel with an air swirl, a rotary damper distributing air between the channels, and gas manifolds to which gas distribution tubes with gas outlets are connected, thereby that the gas distribution tubes are located across the air flow of the central channel along the outlet edges of the blades of the air swirl, and the gas outlets on azorazdayuschih tubes provided along the latter on the side opposite to the incoming air stream, wherein gazorazdayuschie tube with one end connected to the first gas manifold and the other end to the set of air swirler second gas manifold having a toroidal shape.
В центральном воздушном канале между газораздающими трубками равномерно по окружности могут быть дополнительно установлены газораздающие трубки, подсоединенные ко второму газовому коллектору и заглушенные со свободного конца, имеющие длину, рассчитанную из условия равенства площадей кольцевых секторов между соседними газораздающими трубками.In the central air channel between the gas distribution tubes evenly around the gas distribution tubes can be additionally installed, connected to the second gas manifold and plugged from the free end, having a length calculated from the condition of equal areas of the annular sectors between adjacent gas distribution tubes.
Устройство может содержать пилотную горелку, снабженную своим газовым коллектором с газовым насадком и собственным внутренним воздушным каналом, в котором установлена центральная труба, выходной конец которой выполнен в виде пустотелого расширяющегося конуса.The device may include a pilot burner equipped with its own gas manifold with a gas nozzle and its own internal air channel, in which a central pipe is installed, the outlet end of which is made in the form of a hollow expanding cone.
При этом во внутреннем воздушном канале может быть установлен завихритель воздуха.In this case, an air swirl can be installed in the internal air channel.
Сохраняя способ последовательного сжигания частей газа по длине факела, предлагаемая совокупность признаков позволяет решить поставленные задачи за счет того, что расположение газораздающих трубок вдоль выходных кромок лопаток завихрителя воздуха, то есть поперек потока закрученного воздуха, приводит к образованию за ними местных вихревых циркуляционных зон, в которые направлены струи газа из газовыпускных отверстий, расположенных со стороны, противоположной набегающему потоку воздуха, что интенсифицирует процесс смешения газа с воздухом и дает возможность организовать микрофакельное сжигание части газа на начальном участке общего факела и тем самым снизить температуру горения газовоздушной смеси, что при равномерном распределении газовыпускных отверстий газораздающих трубок по площади поперечного сечения центрального воздушного канала, способствующем наиболее полному перемешиванию струй газа с закрученным воздухом, обеспечивает низкий уровень выбросов оксидов азота в атмосферу с продуктами сгорания независимо от вида газообразного топлива, в том числе от его калорийности, без дополнительной регулировки газораздающих трубок в процессе эксплуатации.Keeping the method of sequential burning of gas parts along the torch length, the proposed set of features allows us to solve the problems due to the fact that the location of the gas distribution tubes along the outlet edges of the air swirl blades, i.e. across the swirling air flow, leads to the formation of local vortex circulation zones behind them, in which are directed by gas jets from gas outlets located on the side opposite to the incoming air flow, which intensifies the process of gas mixing with with air and makes it possible to organize microflare burning of a part of the gas in the initial section of the common flame and thereby reduce the combustion temperature of the gas-air mixture, which, with uniform distribution of the gas outlet openings of the gas distribution tubes over the cross-sectional area of the central air channel, which facilitates the most complete mixing of gas jets with swirling air, provides low level of nitrogen oxide emissions into the atmosphere with combustion products, regardless of the type of gaseous fuel, including its caloric content, without additional adjustment of gas distribution tubes during operation.
На фиг.1 приведен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 приведен вид устройства с фронта.Figure 1 shows a General view of the inventive device, figure 2 shows a view of the device from the front.
Устройство для сжигания газообразного топлива содержит корпус 1, центральный воздушный канал 2 с завихрителем 3 воздуха, периферийный воздушный канал 4, поворотную заслонку 5, распределяющую дутьевой воздух между центральным 2 и периферийным 4 воздушными каналами, подключенный штуцером 6 к источнику топливного газа первый газовый коллектор 7 с подсоединенными к нему одним концом газораздающими трубками 8 с газовыпускными отверстиями 9, которые другим концом подключены ко второму газовому коллектору 10, выполненному в виде тора и расположенному за завихрителем 3 воздуха. Газораздающие трубки 8 установлены равномерно по окружности и поперек потока центрального воздушного канала 2 вдоль выходных кромок лопаток 11 завихрителя 3 воздуха, а газовыпускные отверстия 9, расположены вдоль газораздающих трубок 8 со стороны, противоположной набегающему потоку воздуха центрального воздушного канала 2. В данном примере устройство для сжигания газообразного топлива содержит трубу 12 под запальник, трубу 13 под фотодатчик.A device for burning gaseous fuel comprises a housing 1, a central air channel 2 with an
С целью сохранения равномерной раздачи топливного газа (равномерного распределения газовыпускных отверстий) по площади сечения центрального воздушного канала более мощных (имеющих большую площадь поперечного сечения центрального воздушного канала) устройств для сжигания газообразного топлива, в последнем между газораздающими трубками 8 равномерно по окружности могут быть дополнительно установлены газораздающие трубки 14, подсоединенные ко второму тороидальному газовому коллектору 10 и заглушенные со свободного конца, имеющие длину, рассчитанную из условия равенства площадей кольцевых секторов 15 и 16 между соседними газораздающими трубками. При этом сектор 15 образован соседними газораздающими трубками 8 и 14 с высотой, равной длине газораздающей трубки 14, а сектор 16 - соседними газораздающими трубками 8 с высотой, равной разнице длин газораздающих трубок 8 и 14.In order to maintain uniform distribution of fuel gas (uniform distribution of gas outlets) over the cross-sectional area of the central air channel, more powerful (having a larger cross-sectional area of the central air channel) devices for burning gaseous fuel, in the latter between the
Сжигание топливного газа с низкой калорийностью (малым процентным содержанием горючих составляющих) часто требует дополнительных мероприятий для розжига, стабилизации и устойчивости горения этого газа. С этой целью устройство может содержать пилотную (растопочную) горелку 17, снабженную своим газовым коллектором 18 со штуцером 19 для подачи природного газа, с газовым насадком 20, имеющим газовыпускные отверстия 21 и подключенным к воздуху штуцером 22 собственным внутренним воздушным каналом 23, в котором установлена центральная труба 24, выходной конец которой выполнен в виде пустотелого расширяющегося конуса 25.The burning of fuel gas with low calorific value (low percentage of combustible components) often requires additional measures for ignition, stabilization and stability of combustion of this gas. For this purpose, the device may include a pilot (kindling) burner 17, equipped with its own gas manifold 18 with a nozzle 19 for supplying natural gas, with a
При этом во внутреннем воздушном канале может быть установлен завихритель 26 воздуха.In this case, an
Устройство для сжигания газообразного топлива работает следующим образом.A device for burning gaseous fuels works as follows.
Подаваемый в корпус 1 воздух параллельными потоками поступает в центральный 2 и периферийный 4 воздушные каналы устройства. В центральный газовый коллектор 7 посредством штуцера 6 подается топливный газ, который затем поступает в газораздающие трубки 8 и выходит через газовыпускные отверстия 9 последних. Для наиболее полного перемешивания газа с воздухом необходимо равномерно раздать газ по сечению центрального воздушного канала 2. С этой целью надо не только расположить газовыпускные отверстия 9 наиболее равномерно по сечению центрального воздушного канала 2, что в данном случае достигается установкой газораздающих трубок 8 в центральном воздушном канале 2 в радиальных направлениях равномерно по окружности и расположением на них газовыпускных отверстий 9 в продольный ряд по всей длине, но и обеспечить, по возможности, одинаковый расход газа, выходящего из газовыпускных отверстий 9 как на одной трубке, так и на всех газораздающих трубках 8 в целом. Выходящие из первого газового коллектора 7 газораздающие трубки 8 другим концом замкнуты на второй тороидальный газовый коллектор 10, что позволяет в процессе работы выровнять давление газа между газораздающими трубками 8 и внутри каждой трубки по ее длине (исключить коллекторный эффект), а, значит, и выровнять расходы газа из газовыпускных отверстий 9. Поступающий в центральный канал 2 воздух, закрученный завихрителем 3, смешивается с топливным газом, истекающим струями из газовыпускных отверстий 9 газораздающих трубок 8. Образовавшаяся газовоздушная смесь воспламеняется от запального устройства, размещенного в трубе 12. Через центральный воздушный канал 2 подают воздух в таком количестве, чтобы образовавшаяся газовоздушная смесь имела избыток топливного газа с концентрацией не более 15% - предельной верхней концентрацией газа в смеси, при которой еще происходит ее воспламенение. Поскольку образовавшаяся на выходе из центрального воздушного канала 2 газовоздушная смесь имеет избыток газа, то на начальном участке общего факела выгорает не весь газ, а только его часть. Остальной газ смешивается с воздухом, выходящим из периферийного канала 4 и вновь образовавшаяся газовоздушная смесь догорает в последующих участках факела. Регулирование количества воздуха между центральным 2 и периферийным 4 воздушными каналами устройства производится с помощью поворотной заслонки 5 путем ее поворота вокруг своей оси. Контроль за горящим факелом осуществляется посредством фотодатчика, размещенного в трубе 13.The air supplied to the housing 1 in parallel streams enters the central 2 and peripheral 4 air channels of the device. Fuel gas is supplied to the central gas manifold 7 through the nozzle 6, which then enters the
В случае использования более мощных устройств для сжигания газообразного топлива газ из первого газового коллектора 7 поступает в газораздающие трубки 8 и частично выходит из их газовыпускных отверстий 9. Остальной газ, пройдя по газораздающим трубкам 8 во второй - тороидальный - газовый коллектор 10, а из него в газораздающие трубки 14, выходит через газовыпускные отверстия 9 последних.In the case of using more powerful devices for burning gaseous fuels, gas from the first gas manifold 7 enters the
При работе устройства с пилотной горелкой 17 подаваемый в корпус 1 воздух параллельными потоками поступает во все воздушные каналы устройства. На выходе из внутреннего воздушного канала 23 подаваемый через штуцер 22 воздух, благодаря выполненному в виде пустотелого расширяющегося конуса 25 выходному концу центральной трубы 24, расходится от оси канала в стороны и смешивается с частью топливного газа (~ 10% -15%), подаваемого через штуцер 19 в газовый коллектор 18 и выходящего струями из газовыпускных отверстий 21 газового насадка 20. Образующаяся смесь воспламеняется от запального устройства, размещенного в трубе 12. При этом формируется конусный пилотный факел из горящей газовоздушной смеси с внутренней зоной рециркуляции раскаленных топочных газов. Для организации более эффективной зоны рециркуляции, то есть более надежной стабилизации горения газа, при недостаточном давлении воздуха на входе во внутренний воздушный канал 23, в последнем дополнительно может быть установлен завихритель 26. Поступающий в центральный воздушный канал 2 воздух, закрученный завихрителем 3, смешивается с остальным топливным газом, истекающим струями из газовыпускных отверстий 9 газораздающих трубок 8 и 14. Образовавшаяся газовоздушная смесь воспламеняется от горящего пилотного факела, формируя общий факел устройства для сжигания газообразного топлива.When the device is operated with a pilot burner 17, the air supplied to the housing 1 in parallel streams enters all the air channels of the device. At the exit from the internal air channel 23, the air supplied through the nozzle 22, due to the outlet end of the central pipe 24 made in the form of a hollow expanding cone 25, diverges from the channel axis to the sides and mixes with part of the fuel gas (~ 10% -15%) supplied through the nozzle 19 into the gas manifold 18 and the
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает низкий уровень выбросов оксидов азота в атмосферу, независимо от вида топливного газа, без дополнительной регулировки устройства в процессе его эксплуатации.Thus, the use of the proposed device provides a low level of nitrogen oxide emissions into the atmosphere, regardless of the type of fuel gas, without additional adjustment of the device during its operation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114393/06A RU2230257C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Device for burning gaseous fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002114393/06A RU2230257C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Device for burning gaseous fuel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002114393A RU2002114393A (en) | 2003-12-20 |
RU2230257C2 true RU2230257C2 (en) | 2004-06-10 |
Family
ID=32845700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002114393/06A RU2230257C2 (en) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | Device for burning gaseous fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230257C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464495C2 (en) * | 2008-02-21 | 2012-10-20 | Николай Николаевич Жарников | Burner device |
RU2485398C1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Device for fuel burning and method of fuel burning |
RU2516773C2 (en) * | 2009-08-13 | 2014-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Gas turbine engine |
RU2518759C1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Oil-gas burner |
-
2002
- 2002-05-31 RU RU2002114393/06A patent/RU2230257C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464495C2 (en) * | 2008-02-21 | 2012-10-20 | Николай Николаевич Жарников | Burner device |
RU2516773C2 (en) * | 2009-08-13 | 2014-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Gas turbine engine |
RU2485398C1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Device for fuel burning and method of fuel burning |
RU2518759C1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Энерго Эстейт" | Oil-gas burner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5836164A (en) | Gas turbine combustor | |
US8607568B2 (en) | Dry low NOx combustion system with pre-mixed direct-injection secondary fuel nozzle | |
US5361586A (en) | Gas turbine ultra low NOx combustor | |
JP2713627B2 (en) | Gas turbine combustor, gas turbine equipment including the same, and combustion method | |
US9869469B2 (en) | Combustion burner and boiler including the same | |
CN106090907B (en) | A kind of strong swirl flame diffusion burner of premix | |
CN102454993A (en) | Fuel nozzle for combustor | |
EP1123477A1 (en) | Gas burner | |
US6652268B1 (en) | Burner assembly | |
US5458483A (en) | Oxygen-fuel burner with integral staged oxygen supply | |
US4805411A (en) | Combustion chamber for gas turbine | |
RU2230257C2 (en) | Device for burning gaseous fuel | |
JPH07293886A (en) | Method and equipment for operating combustion chamber for gas turbine | |
KR20010045378A (en) | Oil burner used with gas fuel | |
RU2121113C1 (en) | Gas turbine combustion chamber | |
RU2197685C1 (en) | Burner | |
US11421872B2 (en) | Premixing method, combustion principle using said method and premixing device and burner provided therewith | |
USRE39425E1 (en) | Oxygen-fuel burner with integral staged oxygen supply | |
RU198622U1 (en) | GAS BURNER WITH FORCED AIR SUPPLY | |
CN115839506B (en) | Hydrogen-rich fuel low-emission layered swirl combustion chamber | |
RU2050511C1 (en) | Method for burning organic fuel | |
CN203116019U (en) | Combustion gas short-flame and high-temperature industrial combustor | |
EP4253838A1 (en) | Gas burner with low nox emission | |
US20240019118A1 (en) | Burner, System, and Method for Hydrogen-Enhanced Pulverized Coal Ignition | |
JP4622100B2 (en) | Low NOx combustor for gas turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060601 |