RU2237218C2 - Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method - Google Patents
Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237218C2 RU2237218C2 RU2002133083/06A RU2002133083A RU2237218C2 RU 2237218 C2 RU2237218 C2 RU 2237218C2 RU 2002133083/06 A RU2002133083/06 A RU 2002133083/06A RU 2002133083 A RU2002133083 A RU 2002133083A RU 2237218 C2 RU2237218 C2 RU 2237218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- nozzle
- burner
- torch
- primary
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
Description
Одним из основных требований, предъявляемых к горелочным устройствам современных вращающихся печей, является возможность изменения в широких пределах размеров факела, в особенности его длины. Это необходимо для изменения режима обжига при постоянной тепловой нагрузке, например, для изменения длины зоны спекания при изменении свойств обжигаемого материала, а также для подавления процесса образования настылей (колец) на огнеупорной футеровке печи, т.е. налипания материала на футеровку в результате его размягчения и частичного подплавления. Для борьбы с этим явлением, существенно сокращающим срок службы футеровки, необходимо иметь возможность перемещать высокотемпературную зону факела вдоль печи, т.е. изменять длину факела.One of the main requirements for burners of modern rotary kilns is the possibility of changing over a wide range of sizes of the torch, especially its length. This is necessary to change the firing regime under constant heat load, for example, to change the length of the sintering zone when changing the properties of the fired material, as well as to suppress the formation of nastily (rings) on the refractory lining of the furnace, i.e. sticking of the material to the lining as a result of its softening and partial melting. To combat this phenomenon, which significantly reduces the lining life, it is necessary to be able to move the high-temperature zone of the torch along the furnace, i.e. change the length of the torch.
В то же время изменять геометрические размеры, в частности длину факела при постоянной тепловой нагрузке можно лишь путем воздействия на характер смешения горючего газа с окислителем (воздухом или кислородом), т.е. на интенсивность этого процесса.At the same time, it is possible to change the geometric dimensions, in particular, the length of the flame under constant heat load, by affecting the nature of the mixing of combustible gas with an oxidizing agent (air or oxygen), i.e. on the intensity of this process.
Известны способы изменения интенсивности смешения газа с окислителем с помощью различных подвижных элементов, расположенных вблизи горячего (выходного) торца горелки. Например, путем перемещения в осевом направлении конического подвижного элемента, расположенного внутри конфузорного сопла, изменяют выходное сечение горелки и тем самым скорость газа или первичного (принудительно подаваемого в горелку) окислителя на выходе из нее. Путем изменения угла наклона лопаток завихрителя, установленного вблизи выходного сечения, изменяют степень крутки потока газа или первичного окислителя.Known methods for changing the intensity of mixing gas with an oxidizing agent using various moving elements located near the hot (output) end of the burner. For example, by moving in the axial direction a conical movable element located inside the confuser nozzle, the output section of the burner and thereby the speed of the gas or primary (forced into the burner) oxidizer at its outlet are changed. By varying the angle of inclination of the blades of the swirler installed near the outlet section, the degree of twist of the gas stream or primary oxidizer is changed.
Известен разработанный фирмой "UNITERM-CEMCON Gmbh" (Австрия) способ изменения интенсивности смешения газа с воздухом, заключающийся в том, что изменяют угол наклона гибких бронированных шлангов, подводящих газ к выходным газовым соплам многосопловой горелки, и тем самым изменяют интенсивность крутки газовых струй, а следовательно, и интенсивность смешения (UNITERM-CEMCON Gmbh. Горелка для вращающейся печи. Тип M.A.S. /3/ EG. Техническая документация).A known method developed by UNITERM-CEMCON Gmbh (Austria) for changing the intensity of gas-air mixing is that the angle of inclination of the flexible armored hoses supplying gas to the outlet gas nozzles of the multi-nozzle burner is changed, and thereby the intensity of twisting of the gas jets is changed, and consequently the mixing intensity (UNITERM-CEMCON Gmbh. Burner for a rotary kiln. Type MAS / 3 / EC. Technical documentation).
Однако использование подвижных элементов, расположенных в высокотемпературной зоне, является существенным недостатком этого способа управления размерами факела, создаваемого многосопловой горелкой: воздействие высоких температур делает работу этих устройств ненадежной, а применение теплозащиты из огнеупорного бетона значительно усложняет конструкцию и эксплуатацию горелки.However, the use of movable elements located in the high-temperature zone is a significant drawback of this method of controlling the size of a torch created by a multi-nozzle burner: exposure to high temperatures makes the operation of these devices unreliable, and the use of thermal protection from refractory concrete greatly complicates the design and operation of the burner.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ изменения интенсивности смешения газа с воздухом и тем самым изменения длины факела в результате перераспределения расхода газа между центральным и периферийными газовыми соплами многосопловой горелки (Винтовкин А.А., Ладыгичев М.Г., Гусовский В.Л., Усачев А.Б. Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики). Справочник. М.: Машиностроение-1, 2001, стр.105-107). Горелка, предназначенная для реализации этого способа, содержит периферийные газовые сопла, установленные на наконечниках, снабженных лопатками, закручивающими потоки вентиляторного воздуха, коаксиально обтекающие каждый наконечник.Closest to the proposed invention, the technical solution is a method of changing the intensity of mixing gas with air and thereby changing the length of the flame as a result of redistribution of gas flow between the central and peripheral gas nozzles of a multi-nozzle burner (Vintovkin A.A., Ladygichev M.G., Gusovsky V. L., Usachev AB, Modern Burner Devices (Designs and Technical Specifications), Reference, Moscow: Mashinostroenie-1, 2001, pp. 105-107). The burner, designed to implement this method, contains peripheral gas nozzles mounted on the tips, equipped with blades, swirling flow of fan air, coaxially flowing around each tip.
Предлагается способ управления размерами факела во вращающейся печи при постоянном расходе горючего газа путем изменения интенсивности смешения газа с окислителем в результате перераспределения расхода горючего газа между периферийными соплами газовой горелки и ее центральным соплом, отличающийся тем, что часть расхода горючего газа, подаваемую через ряд периферийных сопел, закручивают, а другую часть подают в виде прямоструйного потока через центральное сопло. Таким образом, в отличие от известного способа закручивается не поток воздуха, обтекающего каждое периферийное сопло, а поток горючего газа, истекающего из этого сопла, что повышает эффективность крутки в связи с высокой скоростью горючего газа.A method for controlling the size of a torch in a rotary kiln at a constant flow of combustible gas by changing the intensity of mixing gas with an oxidizing agent as a result of the redistribution of the flow of combustible gas between the peripheral nozzles of the gas burner and its central nozzle is proposed, characterized in that a part of the flow of combustible gas supplied through a series of peripheral nozzles , twist, and the other part is served as a straight stream through a central nozzle. Thus, in contrast to the known method, it is not the air flow flowing around each peripheral nozzle that is swirling, but the flow of combustible gas flowing out of this nozzle, which increases the twisting efficiency due to the high speed of the combustible gas.
В отличие от известного способа в предлагаемом способе в качестве первичного окислителя предлагается использовать сжатый воздух, подаваемый под высоким давлением (компрессорный, а не вентиляторный воздух, который подается под низким давлением), или кислород.In contrast to the known method, in the proposed method, it is proposed to use compressed air supplied under high pressure (compressor rather than fan air that is supplied under low pressure) or oxygen as the primary oxidizing agent.
Другим отличием предлагаемого способа является применение горелки, имеющей два кольцевых сопла - внутреннее и наружное - для подачи первичного окислителя, благодаря чему в качестве дополнительного средства управления интенсивностью смешения и, следовательно, размерами факела используют перераспределение расхода первичного окислителя между наружным и внутренним кольцевыми соплами, осуществляя увеличение доли первичного окислителя, подаваемого через наружное кольцевое сопло, для увеличения интенсивности смешения (и уменьшения длины факела), и наоборот, осуществляя уменьшение доли первичного окислителя, подаваемого через наружное кольцевое сопло, для уменьшения интенсивности смешения (и увеличения длины факела). При этом расход первичного окислителя через наружное кольцевое сопло, обеспечивающий охлаждение горелки, должен составлять не менее 20% от общего расхода первичного окислителя на горелку.Another difference of the proposed method is the use of a burner having two annular nozzles - internal and external - for supplying the primary oxidizer, due to which, as an additional means of controlling the mixing intensity and, therefore, the size of the torch, redistribution of the primary oxidizer flow between the outer and inner ring nozzles is used, by increasing the proportion of primary oxidizing agent supplied through the outer annular nozzle to increase the mixing intensity (and reduce the length flare), and vice versa, by reducing the proportion of the primary oxidizing agent supplied through the outer annular nozzle to reduce the mixing intensity (and increase the length of the flare). In this case, the flow rate of the primary oxidizer through the outer annular nozzle providing cooling of the burner should be at least 20% of the total flow rate of the primary oxidizer to the burner.
На фиг.1 изображена газовая горелка, общий вид;Figure 1 shows a gas burner, a General view;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;figure 2 is a view of figure 1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.figure 3 is a section bB in figure 2.
Корпус газовой горелки для вращающихся печей состоит из центрального канала 7 для подачи горючего газа (газообразного топлива), заканчивающегося центральным соплом 2, канала для подачи первичного окислителя 3, завершающегося внутренним кольцевым соплом 4, периферийного канала для подачи газообразного топлива 5, завершающегося периферийными соплами 6, расположенными под углом к оси горелки, а также наружного канала для подачи первичного окислителя 7, завершающегося наружным кольцевым соплом 8. Таким образом, предлагаемая конструкция предусматривает отдельный подвод горючего газа к центральному соплу 2 и к ряду периферийных сопел 6, а также отдельный подвод первичного окислителя к внутреннему 4 и наружному 8 кольцевым соплам.The gas burner housing for rotary kilns consists of a central channel 7 for supplying combustible gas (gaseous fuel), ending with a central nozzle 2, a channel for supplying a primary oxidizer 3, ending with an inner ring nozzle 4, and a peripheral channel for supplying gaseous fuel 5, ending with
Конструкцию горелки целесообразно изготовить из четырех коаксиальных труб для подвода горючего газа и первичного окислителя к соплам, а периферийные сопла для подачи горючего газа выполнить в виде сопла Лаваля. В отличие от известной горелки периферийные сопла зафиксированы в таком положении, что ось каждого из них составляет с продольной осью горелки постоянный угол, отсчитываемый в направлении окружности, на которой расположены центры периферийных сопел, и находящийся в интервале от 5 до 30°. Выбранный диапазон объясняется тем, что при угле наклона меньше 5° поток практически не закручивается и поэтому не достигается хорошего смешения горючего газа с окислителем; при угле наклона выше 30° в приосевой области факела возникает обширная зона обратных токов, что приводит к размыканию факела на стенки печи и к пережогу обрабатываемого материала.It is advisable to make the design of the burner from four coaxial pipes for supplying combustible gas and a primary oxidizer to the nozzles, and the peripheral nozzles for supplying combustible gas in the form of a Laval nozzle. Unlike the known burner, the peripheral nozzles are fixed in such a way that the axis of each of them makes a constant angle with the longitudinal axis of the burner, counted in the direction of the circle on which the centers of the peripheral nozzles are located, and in the range from 5 to 30 °. The selected range is explained by the fact that when the angle of inclination is less than 5 °, the flow practically does not twist and therefore good mixing of the combustible gas with the oxidizing agent is not achieved; when the angle of inclination is higher than 30 ° in the axial region of the torch, an extensive reverse current zone arises, which leads to the torch opening to the furnace walls and to burnout of the processed material.
Целесообразно выполнить сопловую часть горелки съемной, что позволит устанавливать различные варианты периферийных сопел, отличающиеся углами наклона к оси горелки в указанном диапазоне. Чем больше этот угол, тем меньше нижний предел длины факела, регулируемой описанным выше способом. Необходимость изменения этого нижнего предела длины факела может возникать при изменении технологии обжига, либо при изменении характеристик используемого топлива.It is advisable to make the nozzle part of the burner removable, which will allow you to install various options for peripheral nozzles, differing in angles of inclination to the axis of the burner in the specified range. The larger this angle, the smaller the lower limit of the length of the torch, adjustable as described above. The need to change this lower limit of the length of the torch may arise when changing the firing technology, or when changing the characteristics of the fuel used.
В трубе, подводящей горючий газ к центральному соплу, может устанавливаться запальная горелка, либо форсунка для сжигания других видов топлива, что облегчит эксплуатацию горелки и расширит возможности ее применения.In the pipe supplying combustible gas to the central nozzle, a pilot burner or nozzle for burning other types of fuel can be installed, which will facilitate the operation of the burner and expand the possibilities of its use.
При работе горелки горючий газ, подаваемый в центральный канал 1, выходит прямоструйным потоком из центрального сопла 2, а подаваемый в периферийный канал 5 - закрученным потоком через периферийные сопла 6. При этом происходит интенсивное смешение горючего газа с первичным окислителем, подаваемым в каналы 3 и 7 и выходящим из кольцевых сопел 4 и 8, а также вторичным окислителем - воздухом, подсасываемым из окружающей среды или из холодильника через разгрузочный торец печи под действием разрежения. Конфигурация факела, образующегося при горении газа, зависит как от распределения горючего газа между центральным 2 и периферийными 6 соплами, так и от распределения первичного окислителя между внутренним 4 и наружным 8 кольцевыми соплами.During operation of the burner, the combustible gas supplied to the central channel 1 exits a straight stream from the central nozzle 2, and the supplied to the peripheral channel 5 swirls through the
Проведено математическое моделирование конфигурации факела в зависимости от доли газообразного топлива, поступающего через периферийные сопла. Результаты моделирования для горелки с диаметром центрального сопла d1=50 мм, работающей на природном газе и использующей в качестве окислителя воздух, приведены в таблице.Mathematical modeling of the flare configuration was carried out depending on the fraction of gaseous fuel entering through peripheral nozzles. The simulation results for a burner with a central nozzle diameter d 1 = 50 mm, operating on natural gas and using air as an oxidizing agent, are given in the table.
Получено, что увеличение доли расхода газа, подаваемой через периферийные сопла, вследствие крутки газового потока и большой поверхности контакта с потоками первичного и вторичного воздуха интенсифицирует смешение, что приводит к сокращению длины факела с 25 м (при отсутствии подачи через периферийные газовые сопла) до 12 м (при 100% подачи через периферийные газовые сопла). Ширина факела при этом увеличивается.It was found that an increase in the proportion of the gas flow rate supplied through the peripheral nozzles, due to the twisting of the gas stream and the large contact surface with the primary and secondary air flows, intensifies mixing, which leads to a reduction in the length of the flame from 25 m (in the absence of supply through the peripheral gas nozzles) to 12 m (at 100% feed through peripheral gas nozzles). The width of the torch increases.
Дополнительное регулирование длины факела может быть достигнуто изменением доли первичного окислителя, подаваемого через наружное кольцевое сопло 8 - ее увеличение позволяет дополнительно сократить длину факела, а уменьшение приводит к возрастанию этой величины. При этом во всех случаях использование сжатого (компрессорного) воздуха обеспечивает получение жесткого факела с напряженным интенсивным горением.Additional control of the torch length can be achieved by changing the proportion of the primary oxidizer supplied through the outer ring nozzle 8 - its increase allows to further reduce the torch length, and a decrease leads to an increase in this value. Moreover, in all cases, the use of compressed (compressor) air provides a hard flame with intense intense combustion.
Таким образом, предлагаемые способ управления размерами газового факела и устройство горелки для его осуществления позволяют изменять конфигурацию факела во вращающейся печи без использования подвижных элементов, расположенных в области высоких температур.Thus, the proposed method of controlling the size of the gas torch and the device of the burner for its implementation allow you to change the configuration of the torch in a rotary kiln without the use of movable elements located in the high temperature region.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002133083/06A RU2237218C2 (en) | 2002-12-11 | 2002-12-11 | Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002133083/06A RU2237218C2 (en) | 2002-12-11 | 2002-12-11 | Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002133083A RU2002133083A (en) | 2004-08-20 |
RU2237218C2 true RU2237218C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33433255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002133083/06A RU2237218C2 (en) | 2002-12-11 | 2002-12-11 | Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237218C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517463C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method to regulate parameters of gaseous fuel combustion |
RU2791362C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Device for regulating the length of flame of burners of rotary kilns |
-
2002
- 2002-12-11 RU RU2002133083/06A patent/RU2237218C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517463C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method to regulate parameters of gaseous fuel combustion |
RU2791362C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Device for regulating the length of flame of burners of rotary kilns |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2588355B2 (en) | Oxy-fuel combustion equipment | |
US11226094B2 (en) | Burners and methods for use thereof | |
AU718598B2 (en) | Method and burner for introducing fuel to a kiln | |
TW200404137A (en) | Tubular flame burner, combustion controlling apparatus thereof and method for controlling combustion thereby | |
KR20060052396A (en) | After-air nozzle for two-stage combustion boiler, and a two-stage combustion boiler, boiler and combustion method using the same | |
EP0605968A1 (en) | Burner apparatus for metal processing furnaces | |
US6220852B1 (en) | Variable exit high velocity burner | |
US4154571A (en) | Premix gas burner assembly | |
US6176702B1 (en) | Simple remotely tuned solid core fuel jet, low NOx fuel gas burner | |
RU2237218C2 (en) | Method of control of sizes of gas torch and gas burner for realization of this method | |
ES2648462T3 (en) | Adjustable gas or air injection burner | |
CN110073145B (en) | Fluid burner with flame stability | |
RU2791362C1 (en) | Device for regulating the length of flame of burners of rotary kilns | |
KR20010045378A (en) | Oil burner used with gas fuel | |
RU14068U1 (en) | GAS BURNER FOR ROTATING FURNACES | |
CN205782895U (en) | A kind of modular multijet combustible powder burner | |
CN108700287B (en) | Method for injecting particulate solid fuel and oxidant and injector therefor | |
CN218914919U (en) | Low-emission high-speed combustor and flameless combustion device | |
RU58660U1 (en) | GAS BURNER FOR ROTATING FURNACES | |
SU781501A1 (en) | Gas burner | |
RU2317499C2 (en) | Mode and a burner for rotating furnaces | |
RU59211U1 (en) | GAS-BURNER | |
RU2002133083A (en) | METHOD OF GAS TORCH SIZE MANAGEMENT AND GAS BURNER FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU32862U1 (en) | Gas-burner | |
JPH01179812A (en) | Venturi-type burner for combustion equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081212 |