RU2234029C2

RU2234029C2 - Gas multi-jet burner

Info

Publication number: RU2234029C2
Application number: RU2001133260/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Егоров (RU); В.А. Егоров; Э.Д. Минаев (RU); Э.Д. Минаев; А.В. Гажев (RU); А.В. Гажев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "РУМО"
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: gas multi-jet burner has chamber for air supply, flame tube, and chamber for gas supply interposed between them. The face of the gas supply chamber faced the flame tube is provided with the central opening, which tightly receives the cylindrical pin made of a sleeve. The side of the sleeve has a row of radial holes. The igniting burner is mounted outside of the sleeve. The mixing pipes are tightly mounted in the faces of the gas supply chamber. The sides of the mixing pipes are provided with holes, which communicate the chamber for air supply with the space of the flame tube. The holes are arranged at least in one row around the central longitudinal axis of the burner.

EFFECT: enhanced stability and reliability of operation.

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам, работающим на природном газе с принудительной подачей воздуха, предназначенным преимущественно для использования в топках водогрейных котлов.The invention relates to power engineering, in particular to burners operating on natural gas with forced air supply, intended primarily for use in the furnaces of hot water boilers.

Известно горелочное устройство (см. SU 1768871 А, кл. F 23 D 14/00, опубл. 1992), содержащее смесительные трубы, каждая из которых установлена в корпусе с образованием полости, подключенной к топливопроводу, воздухоподводящие патрубки, тангенциально прикрепленные одним концом к смесительной трубе, а другим - к корпусу. Одна из смесительных труб снабжена запальным устройством, закрепленным в корпусе. В стенках оснований каждого воздушного патрубка выполнены ряды отверстий.A burner device is known (see SU 1768871 A, class F 23 D 14/00, publ. 1992), containing mixing pipes, each of which is installed in the housing with the formation of a cavity connected to the fuel line, air supply pipes tangentially attached at one end to mixing pipe, and the other to the body. One of the mixing pipes is equipped with an ignition device fixed in the housing. Rows of holes are made in the walls of the bases of each air nozzle.

За счет предварительного перемешивания топлива и воздуха в патрубках температура горения газовоздушной смеси приближается к средней, что позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах сгорания.Due to the preliminary mixing of fuel and air in the nozzles, the combustion temperature of the gas-air mixture approaches the average, which allows to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products.

К недостаткам известного горелочного устройства следует отнести сложность конструкции, а также сложность обеспечения плавного розжига, так как газовоздушная смесь поступает одновременно во все смесительные трубы, а запальным устройством снабжена лишь одна из них. Избыток газовоздушной смеси, поступающий в выходное сечение горелки из смесительных труб, не оснащенных запальным устройством, во время розжига может привести к “хлопкам” и неустойчивой работе горелки в ее начальной стадии.The disadvantages of the known burner device include the complexity of the design, as well as the difficulty of providing a smooth ignition, since the gas-air mixture enters simultaneously into all the mixing pipes, and only one of them is equipped with an ignition device. Excess gas-air mixture entering the outlet section of the burner from mixing pipes that are not equipped with an ignition device during ignition can lead to “popping” and unstable operation of the burner in its initial stage.

Наиболее близкой к заявляемой горелке по совокупности существенных признаков является газовая многофакельная горелка (см. проспект фирмы “WALTER DRE IZLER GMBH, Германия, 1998).The closest to the claimed burner in terms of essential features is a gas multi-torch burner (see prospectus of the company “WALTER DRE IZLER GMBH, Germany, 1998).

К недостаткам известной горелки следует отнести ненадежность работы при розжиге.The disadvantages of the known burner include the unreliability of operation during ignition.

Техническим результатом изобретения является обеспечение плавного розжига горелки, повышение стабильности и надежности ее работы.The technical result of the invention is to ensure smooth ignition of the burner, increasing the stability and reliability of its operation.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой многофакельной горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа, в торцевой стенке которой, обращенной к жаровой трубе, выполнено центральное отверстие, герметично установленные в торцевых стенках камеры для подачи газа смесительные трубки с отверстиями в боковых стенках, сообщающие камеру для подвода воздуха с полостью жаровой трубы и расположенные в по крайней мере один цилиндрический ярус вокруг центральной продольной оси горелки, и запальную горелку с электродом, согласно изобретению в центральном отверстии торцевой стенки камеры для подачи газа со стороны жаровой трубы герметично установлен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, при этом запальная горелка расположена вне стакана.The specified technical result is achieved by the fact that in a gas multi-torch burner with forced air supply containing a chamber for supplying air, a flame tube and a chamber for supplying gas placed between them, in the end wall of which is facing the flame tube, a central hole is made, hermetically installed in the end walls of the chamber for supplying gas mixing tubes with holes in the side walls, communicating chamber for supplying air with the cavity of the flame tube and located in at least one cylinder a cylindrical tip in the form of a cup, an annular row of radial holes is made in the side wall of which is arranged around the central longitudinal axis of the burner, and an ignition burner with an electrode, according to the invention, in the central hole of the end wall of the chamber for supplying gas from the side of the flame tube the burner is located outside the glass.

Запальная горелка может быть установлена в месте одной из смесительных трубок внутреннего яруса, при этом расстояние от оси электрода запальной горелки до боковой поверхности стакана составляет 1-2 внутреннего диаметра смесительной трубки.The ignition burner can be installed in place of one of the mixing tubes of the inner tier, while the distance from the axis of the electrode of the ignition burner to the side surface of the cup is 1-2 internal diameters of the mixing tube.

Кроме того, плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана, находится на расстоянии 4-8 мм от выходного сечения смесительных трубок.In addition, the plane in which the axes of the radial holes of the glass lie is located at a distance of 4-8 mm from the output section of the mixing tubes.

Суммарная площадь отверстий, выполненных в боковой стенке стакана, составляет 20-30% общей площади отверстий в боковых стенках всех смесительных трубок.The total area of the holes made in the side wall of the glass is 20-30% of the total area of the holes in the side walls of all the mixing tubes.

Вынесение запальной горелки из зоны наибольшей температурной нагрузки само по себе хотя и увеличивает срок ее эксплуатации и улучшает предварительный нагрев жаровой трубы, но в полной мере не решает проблему плавного розжига. Это обусловлено тем, что при розжиге горелки пламя запальной горелки зажигает газовоздушную смесь соседних смесительных трубок, а от них огонь последовательно распространяется к наиболее удаленным от запальной горелки смесительным трубкам, а поскольку газовоздушная смесь при розжиге горелки подается во все смесительные трубки одновременно, возможно образование ее излишков в полости жаровой трубы в зонах, наиболее удаленных от запальной горелки смесительных трубок и, как следствие, неустойчивый характер работы горелки в начальный период.The removal of the ignition burner from the zone of the highest temperature load in itself, although it increases the period of its operation and improves the preheating of the flame tube, does not fully solve the problem of smooth ignition. This is due to the fact that when the burner is ignited, the flame of the ignition burner ignites the gas-air mixture of adjacent mixing tubes, and from them the fire sequentially propagates to the mixing tubes farthest from the ignition burner, and since the gas-air mixture is fed to all mixing tubes at the same time, it can form excess in the cavity of the flame tube in the areas farthest from the pilot burner of the mixing tubes and, as a consequence, the unstable nature of the burner in the initial iodine.

Снабжение горелки цилиндрическим наконечником в виде стакана, в боковой стенке которого выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, установленного со стороны жаровой трубы в центральном отверстии торцевой стенки камеры для подачи газа, в совокупности с вышеуказанным размещением запальной горелки позволяет обеспечить плавный розжиг.The burner is supplied with a cylindrical tip in the form of a cup, in the side wall of which an annular row of radial holes is made, installed on the side of the flame tube in the central hole of the end wall of the gas supply chamber, in combination with the above-mentioned placement of the ignition burner, allows for smooth ignition.

Расстояние между электродом запальной горелки и стаканом выбрано таким образом, что при работе запальной горелки ее пламя, “притягиваясь” к боковой цилиндрической поверхности стакана, обтекает его, и в момент подачи газовоздушной смеси при розжиге горелки вокруг стакана образуется слой мощного поджигающего пламени цилиндрической формы, что обеспечивает синхронный поджиг газовоздушной смеси из всех смесительных трубок, плавный розжиг горелки и ее стабильную работу. В то же время указанное расстояние должно быть достаточным, чтобы в дальнейшем не мешать процессу горения в основном пламени.The distance between the ignition burner electrode and the cup is chosen so that when the pilot burner is working, its flame “attracts” to the side cylindrical surface of the cup and wraps around it, and when the gas-air mixture is supplied when the burner is ignited, a layer of a powerful igniting cylindrical flame is formed around the cup, that provides simultaneous ignition of the gas-air mixture from all mixing tubes, smooth ignition of the burner and its stable operation. At the same time, the indicated distance should be sufficient so as not to interfere with the combustion process in the main flame.

Плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана, должна быть максимально приближена к плоскости выходных сечений смесительных трубок. Минимальный размер этого расстояния ограничивается технологией изготовления и сборки горелки.The plane in which the axes of the radial holes of the glass lie should be as close as possible to the plane of the outlet sections of the mixing tubes. The minimum size of this distance is limited by the technology of manufacture and assembly of the burner.

Указанное соотношение площадей отверстий, выполненных в боковой стенке стакана и в боковых стенках смесительных трубок, получено экспериментальным путем и является достаточным для обеспечения “мягкого” розжига горелки без значительного импульса давления в топке.The indicated ratio of the area of the holes made in the side wall of the glass and in the side walls of the mixing tubes was obtained experimentally and is sufficient to provide a “soft” ignition of the burner without a significant pressure impulse in the furnace.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена газовая многофакельная горелка, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The invention is illustrated by graphic materials, where figure 1 shows a gas multi-torch burner, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором 2, камеру 3 для подачи газа, расположенную между камерой 1 и жаровой трубой 4. В торцевых стенках 5 и 6 камеры 3 для подачи газа герметично установлены смесительные трубки 7, сообщающие камеру 1 для подвода воздуха с полостью внутри жаровой трубы 4.The burner comprises a chamber 1 for supplying air pumped by the fan 2, a chamber 3 for supplying gas located between the chamber 1 and the flame tube 4. In the end walls 5 and 6 of the chamber 3 for supplying gas, the mixing tubes 7 are connected tightly, communicating the chamber 1 for supplying air with a cavity inside the flame tube 4.

В боковых стенках смесительных трубок 7 выполнены отверстия 8, расположенные внутри камеры 3 для подачи газа. Смесительные трубки 7 расположены в два цилиндрических яруса вокруг центральной продольной оси горелки. На выходе смесительных трубок 7 установлены антифламинговые сетки 9, препятствующие проскоку пламени в смесители.In the side walls of the mixing tubes 7 are made holes 8 located inside the chamber 3 for gas supply. The mixing tubes 7 are arranged in two cylindrical tiers around the central longitudinal axis of the burner. At the exit of the mixing tubes 7, anti-flaming nets 9 are installed that prevent the passage of flame into the mixers.

В торцевой стенке 6 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором со стороны жаровой трубы 4 установлен цилиндрический наконечник в виде стакана 10. В боковой стенке стакана 10 выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 11.A central hole is made in the end wall 6 of the gas supply chamber 3, in which a cylindrical tip in the form of a glass 10 is mounted on the side of the flame tube 4. An annular row of radial holes 11 is made in the side wall of the glass 10.

Горелка снабжена запальной горелкой 12 с электродом 13. Запальная горелка 12 установлена на месте одной из смесительных трубок 7 внутреннего яруса, при этом расстояние Н от оси электрода 13 запальной горелки 12 до боковой поверхности стакана 10 составляет 1-2 внутреннего диаметра смесительной трубки 7.The burner is equipped with a pilot burner 12 with an electrode 13. The pilot burner 12 is installed in place of one of the mixing tubes 7 of the inner tier, while the distance H from the axis of the electrode 13 of the pilot burner 12 to the side surface of the cup 10 is 1-2 of the inner diameter of the mixing tube 7.

Плоскость, в которой лежат оси радиальных отверстий стакана 10, находится на расстоянии L, равном 4-8 мм от выходного сечения смесительных трубок 7. Суммарная площадь отверстий 11, выполненных в боковой стенке стакана 10, составляет 20-30% общей площади отверстий 8 в боковых стенках всех смесительных трубок 7.The plane in which the axes of the radial holes of the cup 10 lie is located at a distance L equal to 4-8 mm from the output section of the mixing tubes 7. The total area of the holes 11 made in the side wall of the cup 10 is 20-30% of the total area of the holes 8 in side walls of all mixing tubes 7.

Газовая многофакельная горелка работает следующим образом.Gas multi-torch burner operates as follows.

Включают вентилятор 2, нагнетающий воздух в камеру 1. Подают газ в запальную горелку 12 и осуществляют ее розжиг, добиваясь устойчивого горения факела. Факел пламени запальной горелки 12, прижимаясь к боковой поверхности стакана 10 и обтекая его, осуществляет предварительный нагрев как поверхности стакана 10, так и боковой поверхности жаровой трубы 4. Затем газ подают в камеру 3. Газ, поступая в полость жаровой трубы 4 через отверстия 11 в боковой поверхности стакана 10, смешивается с воздухом, поступающим из смесительных трубок 7, и воспламеняется от факела запальной горелки 12, образуя слой поджигающего пламени цилиндрической формы. Одновременно воздух, подаваемый на горение из камеры 1, перемешивается в смесительных трубках 7 с газом, поступающим из камеры 3 в трубки 7 через отверстия 8, расход которого уменьшен на величину расхода газа через отверстия 11 стакана 10. Образующаяся обедненная газовоздушная смесь поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 4, где поджигается от факела пламени, образующегося вокруг стакана 10, при этом обеспечиваются плавный розжиг и стабильная работа горелки.Turn on the fan 2, forcing air into the chamber 1. They supply gas to the ignition burner 12 and carry out its ignition, achieving stable burning of the torch. The flame of the ignition burner 12, pressing against the side surface of the glass 10 and flowing around it, preheats both the surface of the glass 10 and the side surface of the flame tube 4. Then the gas is fed into the chamber 3. Gas entering the cavity of the flame tube 4 through the holes 11 in the side surface of the glass 10, is mixed with air coming from the mixing tubes 7, and ignites from the torch of the ignition burner 12, forming a layer of igniting flame of a cylindrical shape. At the same time, the air supplied to the combustion from the chamber 1 is mixed in the mixing tubes 7 with the gas entering from the chamber 3 into the tubes 7 through the openings 8, the flow rate of which is reduced by the amount of gas flow through the openings 11 of the glass 10. The resulting depleted gas-air mixture enters the internal cavity the flame tube 4, where it is ignited by the flame that forms around the cup 10, while providing a smooth ignition and stable operation of the burner.

Claims

1. Gas multi-torch burner with forced air supply, containing a chamber for supplying air, a flame tube and a chamber for supplying gas placed between them, in the end wall of which, facing the flame tube, a Central hole is made, hermetically installed in the end walls of the chamber for supplying gas mixing tubes with holes in the side walls, communicating the chamber for supplying air with the cavity of the flame tube and located in at least one cylindrical tier around the central longitudinal axis of the burners and, and an ignition burner with an electrode, characterized in that in the central hole of the end wall of the chamber for supplying gas from the side of the flame tube, a cylindrical tip is sealed in the form of a cup, in the side wall of which an annular row of radial holes is made, while the pilot burner is located outside the cup .

2. The burner according to claim 1, characterized in that the ignition burner is installed in place of one of the mixing tubes of the inner tier, while the distance from the axis of the electrode of the ignition burner to the side surface of the cup is 1-2 internal diameters of the mixing tube.

3. The burner according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity in which the axes of the radial holes of the glass lie is located at a distance of 4-8 mm from the outlet section of the mixing tubes.

4. The burner according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the total area of the holes made in the side wall of the glass is 20-30% of the total area of the holes in the side walls of all the mixing tubes.