RU2242674C2 - Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions - Google Patents

Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions Download PDF

Info

Publication number
RU2242674C2
RU2242674C2 RU2002113913/06A RU2002113913A RU2242674C2 RU 2242674 C2 RU2242674 C2 RU 2242674C2 RU 2002113913/06 A RU2002113913/06 A RU 2002113913/06A RU 2002113913 A RU2002113913 A RU 2002113913A RU 2242674 C2 RU2242674 C2 RU 2242674C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burner
secondary air
fuel
air
clause
Prior art date
Application number
RU2002113913/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002113913A (en
Inventor
Стивен П. ПИСАНО (US)
Стивен П. ПИСАНО
Энтони Г. ФИНЕЛЛ (US)
Энтони Г. ФИНЕЛЛ
Джон Р. ХЕММЕРЛИН (US)
Джон Р. ХЕММЕРЛИН
Гленн В. БЭГГЛИ (US)
Гленн В. БЭГГЛИ
Джон С. ДОРМИР (US)
Джон С. ДОРМИР
Original Assignee
Блюм Енджиниринг Компани, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блюм Енджиниринг Компани, Инк. filed Critical Блюм Енджиниринг Компани, Инк.
Publication of RU2002113913A publication Critical patent/RU2002113913A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2242674C2 publication Critical patent/RU2242674C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
    • F23C7/06—Disposition of air supply not passing through burner for heating the incoming air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F23M5/025—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/20—Burner staging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041—Staged supply of oxidant

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: burner has body 10 attached to outlet unit 42 and fuel duct 12 passing through body 10 to fuel nozzle 22 that functions to inject fuel to burner throat 40. Jets 20 are configured for primary air injection to primary combustion zone 24 which is usually found in throat 40. Disk with surface 28 is joined to throat 40 and runs at certain divergence angle relative to center line 35 of burner. Jets 34 communicate with air duct 14; they are passed through outlet unit 42 and inject secondary air to secondary combustion zone 38 that can be found on disk surface 28 or on hot surface 30 of burner.
EFFECT: reduced emission of pollutants.
40 cl, 12 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к горелкам с низким выбросом NOx и, в частности, к горелкам с многоэтапным сгоранием топлива в воздухе, обеспечивающим низкий выброс NOx.The present invention relates to burners with a low emission of NO x and, in particular, to burners with multi-stage combustion of fuel in air, providing a low emission of NO x .

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

При сгорании топлива в процессе нормальной работы типовой горелки выделяются окислы азота (NOx). Эти окислы соединяются с углеводородами в атмосфере, образуя "смог", который затем при вдыхании может оказать вредное воздействие. Кроме того, Управление по охране окружающей среды в США, а также государственные и местные агентства по борьбе с загрязнением воздушной среды пропустили некоторые законы по охране окружающей среды, обеспечивающие ограничения и технологические стандарты на количество NOx, которое могут выделять технические средства. Эти стандарты продолжают становиться все более жесткими, создавая технологическую необходимость в горелках с низким выбросом NOx.During fuel combustion during normal operation of a typical burner, nitrogen oxides (NO x ) are released. These oxides combine with hydrocarbons in the atmosphere to form a “smog,” which can then be harmful if inhaled. In addition, the United States Environmental Protection Agency, as well as state and local air pollution control agencies, have omitted some environmental laws that provide restrictions and technological standards on the amount of NO x that technology can release. These standards continue to become more stringent, creating the technological need for low NO x burners.

Уменьшение выбросов NOx из горелки является хорошо известной необходимостью. Например, в патенте США №4004875, выданном Цинку и др. (ниже указываемом как "патент Цинка"), описана концепция горелки с низким выбросом NOx, в которой помимо первичного воздуха обеспечивается подача вторичного воздуха на горячую поверхность горелки. В патенте Цинка первичный воздух подают в количестве, которого недостаточно для полного сгорания топлива. Вторичный воздух вводят на втором этапе для обеспечения полного сгорания топлива. В целом, использование многоэтапного сгорания топлива в воздухе таким образом ведет к уменьшенным выбросам NOx из горелки. Аналогичным образом, в патенте США №4347052, выданном Риду и др., описано использование первичного, вторичного и третичного воздуха в заданных стехиометрических пропорциях для обеспечения многоэтапного сгорания топлива и, таким образом, уменьшения выбросов NOx из горелки. Наконец, в патенте США №4983118, выданном Ховису и др., описано многоэтапное сгорание топлива в воздухе для уменьшения выбросов NOx из регенеративной горелки. Введение вторичного или третичного воздуха во всех этих концепциях горелки демонстрирует хорошо известное использование неполного сгорания для замедления выделения NOx из горелки. Такое замедление имеет место вследствие избытка углекислого газа, водяного пара и метана в горючей смеси в горелке на начальном этапе сгорания.Reducing NO x emissions from the burner is a well-known necessity. For example, U.S. Patent No. 4,004,875 to Zinc et al. (Hereinafter referred to as the "Zinc Patent") describes a low NO x burner concept in which secondary air is supplied to the hot surface of the burner in addition to primary air. In the Zinc patent, primary air is supplied in an amount that is not sufficient for complete combustion of the fuel. Secondary air is introduced in the second stage to ensure complete combustion of the fuel. In general, the use of multi-stage combustion of fuel in air in this way leads to reduced NO x emissions from the burner. Similarly, US Pat. No. 4,347,052 to Reed et al. Describes the use of primary, secondary, and tertiary air in predetermined stoichiometric proportions to provide multi-stage combustion of fuel and thus reduce NO x emissions from the burner. Finally, US Pat. No. 4,983,118 to Howis et al. Describes multi-stage combustion of fuel in air to reduce NO x emissions from a regenerative burner. The introduction of secondary or tertiary air in all of these burner concepts demonstrates the well-known use of incomplete combustion to slow the release of NO x from the burner. Such a slowdown occurs due to an excess of carbon dioxide, water vapor and methane in the combustible mixture in the burner at the initial stage of combustion.

При ужесточении законов по охране окружающей среды на современном уровне развития техники в технологии еще имеется достаточно возможностей для дополнительного уменьшения выбросов NOx из промышленных горелок. Хотя в вышеуказанных патентах среди всего прочего используется неполное сгорание для уменьшения выбросов NOx, существует необходимость улучшения этой концепции конструкции.With toughening laws on environmental protection at the current level of technological development in the technology, there is still enough room to further reduce NO x emissions from industrial burners. Although the above patents use, among other things, incomplete combustion to reduce NO x emissions, there is a need to improve this design concept.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE SUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение использует многоэтапное сгорание топлива в воздухе для уменьшения выбросов NOx из горелки и содержит корпус горелки, смежный выходному блоку. Настоящее изобретение также включает в себя топливный канал, соединяющий источник топлива с амбразурой горелки. Жиклеры первичного воздуха соединены с источником воздуха и инжектируют воздух в область первичного сгорания. Этой областью первичного сгорания является амбразура горелки. Жиклеры первичного воздуха могут быть конфигурированы так, чтобы воздух вводился в область первичного сгорания в закрученном состоянии. Поверхность тарелки расположена в выходном блоке, причем поверхность тарелки проходит в угловом расхождении относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки. Наконец, настоящее изобретение использует жиклеры вторичного воздуха, соединенные с источником воздуха. Эти жиклеры вторичного воздуха проходят через выходной блок и инжектируют вторичный воздух в область вторичного сгорания, расположенную ниже по технологической цепочке от области первичного сгорания.The present invention utilizes multi-stage combustion of fuel in air to reduce NO x emissions from the burner and comprises a burner body adjacent to the output unit. The present invention also includes a fuel channel connecting the fuel source to the burner port. Primary air jets are connected to an air source and inject air into the primary combustion region. This area of primary combustion is the embrasure of the burner. Primary air jets can be configured so that air is introduced into the primary combustion region in a swirling state. The surface of the plate is located in the output unit, and the surface of the plate passes in an angular divergence relative to the midline passing through the embrasure of the burner. Finally, the present invention uses secondary air jets connected to an air source. These secondary air jets pass through the outlet unit and inject secondary air into the secondary combustion region located downstream of the primary combustion region.

Настоящее изобретение также предусматривает способ уменьшения выбросов NOx из горелки, в соответствии с которым топливо берут из источника топлива и инжектируют в амбразуру горелки через посредство топливного канала, а первичный воздух инжектируют из источника воздуха в область первичного сгорания в амбразуре горелки. Кроме того, это первичное сгорание, потребляющее доступный кислород, осуществляют в среде с большим недостатком воздуха, ограничивающей температуру факела и термовыделение NOx. Топливо подают в горелку и направляют к амбразуре, где первичный воздух и топливо смешиваются друг с другом для образования начальной стадии сгорания. Реакцию горения инициируют в амбразуре горелки. Предпочтительное конвергентное угловое введение воздуха через жиклеры первичного воздуха создает закрученную циклонную конфигурацию, которая образуется вдоль стенок выходного блока и вытягивает и смешивает топливо и рециркулируемые продукты сгорания в циклоне. После этапа первичного сгорания топливовоздушная смесь входит в область вторичного сгорания. Воздух вводят в область вторичного сгорания так, чтобы обеспечить возможность полного сгорания. Продукты сгорания втягиваются в вихрь, образуемый смесью топлива и воздуха в процессе сгорания. Благодаря этому уменьшается общее выделение NOx.The present invention also provides a method for reducing NO x emissions from a burner, in which fuel is taken from a fuel source and injected into the burner inlet through the fuel channel, and primary air is injected from the air source into the primary combustion region in the burner inlet. In addition, this primary combustion, consuming available oxygen, is carried out in an environment with a large lack of air, limiting the temperature of the flame and the thermal evolution of NO x . The fuel is fed into the burner and sent to the embrasure, where the primary air and fuel are mixed with each other to form the initial stage of combustion. The combustion reaction is initiated in the embrasure of the burner. The preferred convergent angular introduction of air through the primary air jets creates a swirling cyclone configuration that forms along the walls of the outlet unit and draws and mixes the fuel and recycled combustion products in the cyclone. After the primary combustion step, the air-fuel mixture enters the secondary combustion region. Air is introduced into the secondary combustion region so as to allow complete combustion. Combustion products are drawn into a vortex formed by a mixture of fuel and air during the combustion process. Due to this, the total release of NO x is reduced.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 - вид сбоку конструкции горелки одноэтапного сгорания топлива, соответствующей предшествующему уровню техники.Figure 1 is a side view of the design of the burner single-stage combustion of fuel corresponding to the prior art.

Фиг.2 - вид сбоку первого варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.2 is a side view of a first embodiment according to the present invention.

Фиг.3 - вид сбоку второго варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.3 is a side view of a second embodiment according to the present invention.

Фиг.4 - вид сбоку третьего варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.4 is a side view of a third embodiment according to the present invention.

Фиг.5 - вид спереди варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий конфигурацию отверстий жиклеров вторичного воздуха в поверхности тарелки на горелке.5 is a front view of an embodiment of the present invention, illustrating the configuration of the openings of the secondary air jets in the surface of the burner plate.

Фиг.6 - вид спереди варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий дополнительную конфигурацию отверстий жиклеров вторичного воздуха в горячей поверхности горелки.6 is a front view of an embodiment of the present invention, illustrating an additional configuration of the openings of the secondary air jets in the hot surface of the burner.

Фиг.7 - вид спереди варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий еще одну дополнительную конфигурацию отверстий жиклеров вторичного воздуха в горячей поверхности горелки.Fig. 7 is a front view of an embodiment of the present invention, illustrating yet another additional configuration of the secondary air nozzle openings in the hot surface of the burner.

Фиг.8 - вид сбоку варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий использование множества подач воздуха, применяемых для нерегенеративной горелки.FIG. 8 is a side view of an embodiment of the present invention illustrating the use of a plurality of air supplies used for a non-regenerative burner.

Фиг.9 - вид спереди варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий закручивающую конфигурацию отверстий жиклеров первичного воздуха.Fig. 9 is a front view of an embodiment of the present invention, illustrating a twisting configuration of the openings of the primary air jets.

Фиг.10 - вид сбоку варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрирующий конфигурацию газового сопла, конфигурированного для инжектирования топлива в двух направлениях.10 is a side view of an embodiment of the present invention, illustrating a configuration of a gas nozzle configured to inject fuel in two directions.

Фиг.11 - таблица, иллюстрирующая выбросы NOx варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, по сравнению со стандартными горелками, в которых используется эффект флотации.11 is a table illustrating NO x emissions of an embodiment of the present invention, compared to standard burners that utilize the flotation effect.

Фиг.12 - вид сбоку дополнительного варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.12 is a side view of a further embodiment according to the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

Как следует из фиг.1, конструкция типовой горелки, соответствующей предшествующему уровню техники, содержит корпус 10 горелки, который имеет воздушный канал 14 и топливный канал 12. В зависимости от случая применения воздушный канал 14 может иметь вспомогательную область для средств 18 сохранения тепла. Топливо вводят в топливный канал 12, который направляет топливо через корпус 10 топлива и топливное сопло 22. Весь воздух, требуемый для сгорания топлива, поступает через воздуховвод 16, проходит по воздушному каналу 14 и входит в область сгорания через жиклеры 20 первичного воздуха. Корпус 10 горелки прикреплен к входному блоку 42. Топливо и воздух первоначально смешиваются в амбразуре 40 горелки. Сгорание имеет место в амбразуре 40 горелки и продолжается в манжете 26 и от нее до промежутка, окруженного поверхностью 28 тарелки.As follows from figure 1, the design of a typical burner corresponding to the prior art, contains a burner housing 10, which has an air channel 14 and a fuel channel 12. Depending on the application, the air channel 14 may have an auxiliary area for means 18 of heat storage. Fuel is introduced into the fuel channel 12, which directs the fuel through the fuel casing 10 and the fuel nozzle 22. All of the air required for fuel combustion enters through the air inlet 16, passes through the air channel 14, and enters the combustion region through the primary air nozzles 20. The burner body 10 is attached to the inlet 42. The fuel and air are initially mixed in the burner port 40. Combustion takes place in the embrasure 40 of the burner and continues in the cuff 26 and from it to the gap surrounded by the surface 28 of the plate.

Настоящее изобретение относится к устройству и способу обеспечения многоэтапного сгорания топлива в атмосфере воздуха в горелке с низким выбросом NOx. На фиг.2 иллюстрируется первый вариант осуществления настоящего изобретения. Жидкое или газообразное топливо вводят в корпус 10 горелки через топливный канал 12, где оно проходит через топливное сопло 22 в амбразуру 40 горелки на этапе 24 первичного сгорания. Воздух поступает через воздуховвод 16, где он может проходить или может не проходить через средства 18 сохранения тепла. Воздух проходит через воздушные каналы 14 и разделяется на первичный воздух (то есть первый воздух, вводимый в топливо), который выходит через жиклеры 20 первичного воздуха, и вторичный воздух, который выходит через жиклеры 34 вторичного воздуха.The present invention relates to a device and method for providing multi-stage combustion of fuel in an atmosphere of air in a burner with a low emission of NO x . 2 illustrates a first embodiment of the present invention. Liquid or gaseous fuel is introduced into the burner body 10 through the fuel channel 12, where it passes through the fuel nozzle 22 into the burner inlet 40 in the primary combustion step 24. Air enters through duct 16, where it may or may not pass through heat storage means 18. Air passes through the air passages 14 and is separated into primary air (i.e., the first air introduced into the fuel) that exits through the primary air nozzles 20 and the secondary air that exits through the secondary air nozzles 34.

Как показано на фиг.2 линией 21, из-за струйного действия и угловой ориентации жиклеров 20 первичного воздуха воздух входит в амбразуру 40 горелки закрученным. Такая закрученная конфигурация создается тангенциальными силами и побуждает закрученный воздух проходить вдоль поверхности 28 тарелки выходного блока 42. Такое явление закручивания и адгезии (линия 21) называют "эффектом флотации", которое также создает отрицательный вихрь в центре закрученного воздушного потока. Этот отрицательный вихрь втягивает поток топлива и рециркулируемые продукты полного сгорания в закрученный воздух 21, перемешивая компоненты вместе. На фиг.9 иллюстрируется предпочтительная угловая ориентация жиклеров 20 первичного воздуха.As shown in FIG. 2 by line 21, due to the jet action and the angular orientation of the primary air nozzles 20, air enters the burner inlet 40 through a swirl. This swirling configuration is created by tangential forces and causes swirling air to pass along the surface 28 of the plate of the output unit 42. This swirling and adhesion phenomenon (line 21) is called the “flotation effect”, which also creates a negative vortex in the center of the swirling air flow. This negative vortex draws in the fuel flow and the recirculated complete combustion products into the swirling air 21, mixing the components together. Figure 9 illustrates the preferred angular orientation of the primary air nozzles 20.

Технологический процесс сгорания инициируют посредством искры, пускового факела или другим пригодным способом. При зажигании сгорание имеет место в области 24 первичного сгорания. Однако количество топлива для образования смеси с первичным воздухом регулируют так, чтобы это сгорание осуществлялось с большим недостатком воздуха. Условие горения с недостатком воздуха позволяет обеспечить процесс сгорания при использовании всего доступного кислорода, не позволяя полного сгорания и предотвращая чрезмерные термовыделения NOx. Сгорание в условиях недостатка воздуха, связанных с рециркулируемыми продуктами сгорания, втянутыми вихрем, ограничивает температуру факела и уменьшает термовыделения NOx. Кроме того, "эффект флотации" побуждает сгораемую смесь продолжать двигаться по поверхности амбразуры 40 горелки, манжеты 26 и по поверхности 28 тарелки. Это также обеспечивает равномерную температуру и вращающийся факел в выходном блоке 42. Поверхность 28 тарелки проходит так, чтобы иметь угол расхождения относительно средней линии 35, проходящей через продольную ось амбразуры 40 горелки. Характерно, что в случае планарной или плоской поверхности 28 тарелки этот угол расхождения α между поверхностью 28 тарелки и средней линией 35 может иметь величину в диапазоне приблизительно между 25 и 89 градусами (то есть ±5 градусов от любого конца диапазона) при предпочтительном угле α, находящемся между приблизительно 25 градусов и приблизительно 50 градусов (то есть ±5 градусов).The combustion process is initiated by means of a spark, starting torch, or other suitable method. When ignited, combustion takes place in the primary combustion region 24. However, the amount of fuel to form a mixture with the primary air is controlled so that this combustion is carried out with a large lack of air. The lack of air combustion condition allows the combustion process to be carried out using all available oxygen, not allowing complete combustion and preventing excessive thermal emission of NO x . Combustion due to a lack of air associated with recirculated combustion products drawn in by a vortex limits the flame temperature and reduces the thermal emission of NO x . In addition, the "flotation effect" causes the combustible mixture to continue to move along the surface of the embrasure 40 of the burner, the cuff 26 and on the surface 28 of the plate. This also provides a uniform temperature and a rotating torch in the output unit 42. The surface 28 of the plate passes so as to have an angle of divergence relative to the middle line 35 passing through the longitudinal axis of the embrasure 40 of the burner. Characteristically, in the case of a planar or flat surface 28 of the plate, this angle of divergence α between the surface 28 of the plate and the middle line 35 may have a value in the range of approximately between 25 and 89 degrees (i.e. ± 5 degrees from either end of the range) with a preferred angle α, between approximately 25 degrees and approximately 50 degrees (i.e. ± 5 degrees).

Также предполагается, что поверхность 28 тарелки может иметь постоянно смещающийся угол расхождения α, приводя в результате к образованию рупорообразной поверхности 28 тарелки. Как иллюстрируется на фиг.12, угол расхождения α, измеряемый между средней линией 35 и линией, проходящей тангенциально к скругленной колоколообразной поверхности 28 тарелки, непрерывно смещается. Рупорообразная поверхность 28 тарелки, иллюстрируемая на фиг.12, еще позволяет обеспечивать требуемый эффект флотации с увеличением эффекта флотации жиклерами 34 вторичного воздуха.It is also contemplated that plate surface 28 may have a constantly shifting divergence angle α, resulting in the formation of a horn-shaped plate surface 28. As illustrated in FIG. 12, the divergence angle α, measured between the center line 35 and the line extending tangentially to the rounded bell-shaped surface 28 of the plate, is continuously shifted. The horn-shaped surface 28 of the plate, illustrated in FIG. 12, still provides the desired flotation effect with an increase in the flotation effect of the secondary air jets 34.

При выходе сгораемой смеси из манжеты 26 на поверхность 28 тарелки отрицательный вихрь продолжает протягивать продукты сгорания через смесь из атмосферы топки, в которой используют горелку. Затем эта смесь сталкивается с жиклерами 34 вторичного воздуха, которые открыты в поверхности 28 тарелки. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эти жиклеры 34 вторичного воздуха ориентированы под углом расхождения. Как иллюстрируется на фиг.2 и 3, жиклеры 34 вторичного воздуха расходятся относительно средней линии 35, проходящей через продольную ось амбразуры 40 горелки. Угол расхождения β между жиклерами 34 вторичного воздуха и средней линией 35 может составлять приблизительно от одного градуса до 89 градусов, однако оптимальный диапазон составляет приблизительно от 15 градусов до примерно 50 градусов (то есть ±5 градусов). Большие углы могут оказаться предпочтительными с точки зрения конфигурации факела, но становятся затруднительными с точки зрения изготовления. Предполагается, что в нормальной конфигурации горелки амбразура 40 горелки, а также топливный канал 12 проходят перпендикулярно выходному блоку 42. Ориентация жиклеров 34 вторичного воздуха под углом расхождения обеспечивает получение аналогичного "эффекта флотации", дополнительно поддерживая отрицательный вихрь. И в этом случае отрицательный вихрь продолжает втягивать воздух-топливо-продукты сгорания вместе в гомогенной смеси. Такая гомогенная смесь, создаваемая посредством использования жиклеров 34 вторичного воздуха, управляет технологическим процессом сгорания и ограничивает температуру факела, ограничивая благодаря этому термовыделения NOx в области 38 вторичного сгорания.When the combustible mixture exits the cuff 26 to the plate surface 28, a negative vortex continues to draw combustion products through the mixture from the furnace atmosphere in which the burner is used. This mixture then collides with the secondary air jets 34, which are open in the surface 28 of the plate. In a preferred embodiment of the present invention, these secondary air jets 34 are oriented at an angle of divergence. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the secondary air jets 34 diverge relative to the center line 35 passing through the longitudinal axis of the burner port 40. The angle of divergence β between the secondary air nozzles 34 and the center line 35 may be from about one degree to 89 degrees, however, the optimal range is from about 15 degrees to about 50 degrees (i.e., ± 5 degrees). Larger angles may be preferable from the point of view of the configuration of the torch, but become difficult from the point of view of manufacture. It is assumed that in the normal configuration of the burner, the burner port 40 of the burner, as well as the fuel channel 12 extend perpendicular to the output unit 42. The orientation of the secondary air nozzles 34 at an angle of divergence provides a similar “flotation effect”, further supporting a negative vortex. And in this case, the negative vortex continues to draw air-fuel-combustion products together in a homogeneous mixture. Such a homogeneous mixture created by using secondary air nozzles 34 controls the combustion process and limits the temperature of the flame, thereby limiting the thermal evolution of NO x in the secondary combustion region 38.

Жиклеры 20 первичного воздуха и жиклеры 34 вторичного воздуха контролируются как в отношении скорости, так и в отношении пропорции разделения воздуха. Обе эти характеристики управляют геометрией факела, конфигурацией сгорания и величиной выбросов, выделяемых из горелки. Более точно, предполагается, что пропорция разделения воздуха находится в пределах от 40/60 (первичный воздух/вторичный воздух) до 75/25 (первичный воздух/вторичный воздух). Как иллюстрируется на фиг.11, при использовании пропорции разделения воздуха 58% первичного воздуха / 42% вторичного воздуха вместе с вышеописываемым вариантом осуществления настоящего изобретения значительно уменьшаются выбросы NOx горелки. Однако эта пропорция разделения воздуха может изменяться в соответствии с использованием окружающего воздуха и других переменных факторов.Primary air jets 20 and secondary air jets 34 are monitored both in terms of speed and in proportion to the air separation. Both of these characteristics control the flame geometry, combustion configuration, and emissions from the burner. More specifically, it is assumed that the proportion of air separation is in the range of 40/60 (primary air / secondary air) to 75/25 (primary air / secondary air). As illustrated in FIG. 11, using an air separation ratio of 58% primary air / 42% secondary air together with the above-described embodiment of the present invention, the NO x emissions of the burner are significantly reduced. However, this proportion of air separation may vary in accordance with the use of ambient air and other variable factors.

На фиг.3 иллюстрируется другой вариант осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления работает по существу аналогичным образом, что и первый вариант осуществления, описываемый выше. Однако в противоположность жиклерам 34 вторичного воздуха, входящим в поверхность 28 тарелки в ориентации под углом расхождения, жиклеры 34 вторичного воздуха открыты на горячей поверхности 30 в ориентации под углом расхождения. В этом варианте осуществления область 38 вторичного сгорания дополнительно перемещена в топку. Конфигурация закручивания и отрицательный вихрь создаются вследствие углового входа первичного воздуха. Геометрия факела и общий процесс сгорания изменяются в новой ориентации. Смешивание вторичного воздуха с несгоревшим частично прореагировавшим топливом дополнительно задерживается (относительно фиг.2), давая дополнительное уменьшение NOx и увеличенный диаметр факела.Figure 3 illustrates another embodiment of the present invention. This embodiment works in essentially the same way as the first embodiment described above. However, in contrast to the secondary air nozzles 34 entering the plate surface 28 in an orientation at an angle of divergence, the secondary air nozzles 34 are open on the hot surface 30 in an orientation at an angle of divergence. In this embodiment, the secondary combustion region 38 is further moved to the furnace. The swirl configuration and negative vortex are created due to the angular inlet of the primary air. The torch geometry and the general combustion process are changing in a new orientation. The mixing of the secondary air with unburned partially reacted fuel is additionally delayed (relative to FIG. 2), giving an additional reduction in NO x and an increased flame diameter.

На фиг.4 иллюстрируется третий вариант осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления работает по существу аналогичным образом, что и первый вариант осуществления, описываемый выше. Однако в противоположность жиклерам 34 вторичного воздуха, входящим в поверхность 28 тарелки в ориентации под углом расхождения, жиклеры 34 вторичного воздуха входят в горячую поверхность 30 параллельно средней линии 35, проходящей через продольную ось амбразуры 40 горелки. Геометрия факела и общий процесс сгорания изменяются в новой ориентации. Факел будет более стабильным и даст только незначительно более высокую величину выбросов NOx (относительно первого и второго вариантов осуществления настоящего изобретения).4 illustrates a third embodiment of the present invention. This embodiment works in essentially the same way as the first embodiment described above. However, in contrast to the secondary air nozzles 34 entering the plate surface 28 in an orientation at an angle of divergence, the secondary air nozzles 34 enter the hot surface 30 parallel to the midline 35 passing through the longitudinal axis of the burner port 40. The torch geometry and the general combustion process are changing in a new orientation. The torch will be more stable and give only a slightly higher NO x emission (relative to the first and second embodiments of the present invention).

Хотя текущая подача первичного и вторичного воздуха описана как исходящая из общего источника воздуха, также предполагается, что для подачи жиклеров 34 вторичного воздуха может быть использован источник вторичного воздуха. Например, воздух может подаваться посредством прямых соединений с каналами в выходном блоке 42. Использование альтернативных подач воздуха дает возможность дополнительного управления геометрией факела и характеристиками сгорания посредством изменения стехиометрического состава. Как следует из фиг.8, при использовании нерегенеративной конфигурации грелки жиклеры 34 вторичного воздуха могут подаваться из другого источника воздуха. Например, может быть использовано впускное отверстие 46 вторичного воздуха, обеспечивающее возможность прохождения потока вторичного воздуха через канал 44 вторичного воздуха в жиклеры 34 вторичного воздуха. Это обеспечит возможность использования воздуха с различными качественными и количественными параметрами, чем первичный воздух, обеспечивая дополнительную возможность управления технологическим процессом. Кроме того, каждый из жиклеров 34 вторичного воздуха может иметь идентичный или другой источник воздуха, обеспечивая даже большую возможность управления технологическим процессом.Although the current supply of primary and secondary air is described as coming from a common air source, it is also contemplated that a secondary air source may be used to supply secondary air nozzles 34. For example, air can be supplied through direct connections to the channels in the output unit 42. The use of alternative air supplies makes it possible to further control the flame geometry and combustion characteristics by changing the stoichiometric composition. As follows from Fig. 8, when using the non-regenerative configuration of the heating pad, the secondary air jets 34 can be supplied from another air source. For example, a secondary air inlet 46 may be used to allow secondary air to flow through the secondary air channel 44 into secondary air nozzles 34. This will provide the possibility of using air with different qualitative and quantitative parameters than primary air, providing an additional opportunity to control the process. In addition, each of the secondary air nozzles 34 may have an identical or different air source, providing even greater process control capability.

В других вариантах осуществления число и местоположение жиклеров 34 вторичного воздуха может быть изменено, оказывая влияние на геометрию факела и технологический процесс сгорания топлива. На фиг.5 иллюстрируется первая конфигурация отверстий жиклеров вторичного воздуха, получаемая при использовании четырех жиклеров 34 вторичного воздуха, одинаково отстоящих друг от друга вокруг поверхности 28 тарелки. На фиг.6 иллюстрируется вторая конфигурация отверстий жиклеров вторичного воздуха, получаемая при использовании четырех жиклеров 34 вторичного воздуха, одинаково отстоящих друг от друга на горячей поверхности 30. На фиг.7 иллюстрируется третья конфигурация отверстий жиклеров вторичного воздуха, получаемая при использовании шести жиклеров 34 вторичного воздуха, одинаково отстоящих друг от друга на горячей поверхности 30. Квалифицированным специалистам в этой области техники будет очевидно, что число используемых жиклеров 34 вторичного воздуха и их относительное местоположение могут изменяться. Предпочтительным расположением является расположение жиклеров 34 вторичного воздуха одинаково отстоящими друг от друга, однако неравномерно отстоящие друг от друга жиклеры дадут незначительное изменение в выбросах NOx.In other embodiments, the number and location of secondary air jets 34 may be changed, affecting the flame geometry and the fuel combustion process. Figure 5 illustrates the first configuration of the openings of the secondary air nozzles obtained by using four secondary air nozzles 34 equally spaced from each other around the plate surface 28. Figure 6 illustrates the second configuration of the openings of the secondary air nozzles obtained by using four secondary nozzles 34 of the air equally spaced from each other on the hot surface 30. Figure 7 illustrates the third configuration of the openings of the secondary air nozzles obtained by using six secondary nozzles 34 air equally spaced from each other on a hot surface 30. It will be apparent to those skilled in the art that the number of secondary nozzles used 34 Ear and their relative location can be varied. The preferred arrangement is that the secondary air jets 34 are equally spaced from each other, however, the jets non-uniformly spaced from each other will produce a slight change in NO x emissions.

На фиг.10 иллюстрируется другое устройство для регулировки стабильности факела. Более конкретно, при использовании топливного сопла 48, конфигурированного для инжектирования топлива в двух направлениях, получают более равномерное распределение топлива в смеси топливо-первичный воздух. Это вспомогательное введение создаст даже более гомогенную смесь топлива и воздуха.Figure 10 illustrates another device for adjusting the stability of the torch. More specifically, when using a fuel nozzle 48 configured to inject fuel in two directions, a more uniform distribution of fuel in the fuel-primary air mixture is obtained. This auxiliary introduction will create an even more homogeneous mixture of fuel and air.

Квалифицированным специалистам в этой области техники будет очевидно, что без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения могут быть сделаны различные изменения и модификации. Например, эффект закручивания в амбразуре 40 горелки может быть осуществлен посредством закручивания потока топлива вместо закручивания первичного воздуха для горения, как описано выше. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение ограничено только прилагаемыми пунктами формулы изобретения или их эквивалентами.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the swirl effect in the burner port 40 can be achieved by swirling the fuel flow instead of swirling the primary combustion air, as described above. Therefore, it is intended that the present invention be limited only by the appended claims or their equivalents.

Claims (40)

1. Горелка с многоэтапным сгоранием топлива в воздухе, обеспечивающая низкий выброс NOх, содержащая корпус горелки, расположенный смежно выходному блоку; топливный канал, предназначенный для соединения источника топлива с амбразурой горелки в корпусе горелки; по меньшей мере, один жиклер первичного воздуха, конфигурированный для инжектирования воздуха, обеспечиваемого источником воздуха, в область первичного сгорания, расположенную в амбразуре горелки, причем, по меньшей мере, один жиклер первичного воздуха конфигурирован для создания эффекта закручивания в амбразуре горелки; поверхность тарелки в выходном блоке, причем поверхность тарелки расходится относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки так, чтобы вследствие эффекта флотации, по меньшей мере, часть смеси топлива и первичного воздуха оставалась смежной указанной поверхности тарелки; по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха, проходящий через выходной блок, причем, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха конфигурирован для инжектирования вторичного воздуха в область вторичного сгорания, расположенную ниже по технологической цепочке от области первичного сгорания.1. A burner with multi-stage combustion of fuel in air, providing a low NO x emission, comprising a burner body located adjacent to the output unit; a fuel channel for connecting a fuel source to a burner port in a burner body; at least one primary air nozzle configured to inject air provided by the air source into the primary combustion region located in the burner embrasure, wherein at least one primary air nozzle is configured to create a twisting effect in the burner embrasure; the surface of the plate in the output unit, the surface of the plate diverging relative to the midline passing through the embrasure of the burner so that due to the flotation effect, at least part of the mixture of fuel and primary air remains adjacent to the indicated surface of the plate; at least one secondary air nozzle passing through the outlet unit, wherein at least one secondary air nozzle is configured to inject secondary air into the secondary combustion region located downstream of the primary combustion region. 2. Горелка по п.1, в которой, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха конфигурирован для инжектирования вторичного воздуха к поверхности тарелки или горячей поверхности.2. The burner according to claim 1, in which at least one secondary air nozzle is configured to inject secondary air to the surface of the plate or hot surface. 3. Горелка по п.1, в которой, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха проходит с угловым расхождением относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.3. The burner according to claim 1, in which at least one secondary air jet passes with an angular divergence relative to the midline passing through the burner embrasure. 4. Горелка по п.3, в которой угол расхождения, по меньшей мере, одного жиклера вторичного воздуха составляет приблизительно 15 - 50°.4. The burner according to claim 3, in which the divergence angle of at least one secondary air jet is approximately 15-50 °. 5. Горелка по п.1, в которой по меньшей мере один жиклер вторичного воздуха проходит параллельно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.5. The burner according to claim 1, in which at least one secondary air nozzle runs parallel to the midline passing through the burner embrasure. 6. Горелка по п.1, дополнительно содержащая средство сохранения тепла, расположенное в корпусе горелки.6. The burner according to claim 1, further comprising a heat storage means located in the burner body. 7. Горелка по п.1, в которой топливный канал заканчивается в топливном сопле.7. The burner according to claim 1, in which the fuel channel ends in the fuel nozzle. 8. Горелка по п.7, в которой топливное сопло является топливным соплом, конфигурированным для инжектирования топлива в двух направлениях.8. The burner according to claim 7, in which the fuel nozzle is a fuel nozzle configured to inject fuel in two directions. 9. Горелка по п.1, в которой угол расхождения поверхности тарелки находится в диапазоне приблизительно 25 - 50°.9. The burner according to claim 1, in which the angle of divergence of the surface of the plate is in the range of approximately 25-50 °. 10. Горелка по п.1, выполненная с непрерывно регулируемым углом расхождения поверхности тарелки относительно средней линии, обеспечивающим образование рупорообразной поверхности тарелки.10. The burner according to claim 1, made with a continuously adjustable angle of divergence of the surface of the plate relative to the midline, providing the formation of a horn-shaped surface of the plate. 11. Горелка по п.1, дополнительно содержащая дискретный источник вторичного воздуха, причем этот источник вторичного воздуха обеспечивает вторичный воздух, по меньшей мере, для одного жиклера вторичного воздуха через посредство канала вторичного воздуха.11. The burner according to claim 1, additionally containing a discrete source of secondary air, and this source of secondary air provides secondary air for at least one secondary air nozzle through the secondary air channel. 12. Горелка по п.1, дополнительно содержащая четыре жиклера вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к поверхности тарелки.12. The burner according to claim 1, additionally containing four secondary air nozzles having secondary air nozzle openings equally spaced from each other in a circle and extending to the surface of the plate. 13. Горелка по п.1, дополнительно содержащая четыре жиклера вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к горячей поверхности горелки на выходном блоке.13. The burner according to claim 1, additionally containing four secondary air nozzles having secondary air nozzle openings equally spaced from each other in a circle and extending to the hot surface of the burner at the output unit. 14. Горелка по п.1, дополнительно содержащая шесть жиклеров вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к горячей поверхности горелки на выходном блоке.14. The burner according to claim 1, additionally containing six secondary air jets having secondary air nozzle openings equally spaced from each other in a circle and extending to the hot surface of the burner at the output unit. 15. Горелка по п.1, в которой, по меньшей мере, один жиклер первичного воздуха проходит при угловом схождении относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.15. The burner according to claim 1, in which at least one nozzle of primary air passes at an angular convergence relative to the midline passing through the embrasure of the burner. 16. Горелка с многоэтапным сгоранием топлива в воздухе, обеспечивающая низкий выброс NOх, содержащая корпус горелки, расположенный смежно выходному блоку; топливный канал, заканчивающийся в топливном сопле, предназначенный для соединения источника топлива с амбразурой горелки в корпусе горелки; по меньшей мере, один жиклер первичного воздуха, конфигурированный для инжектирования первичного воздуха в область первичного сгорания, расположенную в амбразуре горелки; поверхность тарелки в выходном блоке, причем поверхность тарелки расходится относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки; по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха, проходящий через выходной блок, причем, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха конфигурирован для инжектирования вторичного воздуха в область вторичного сгорания, расположенную ниже по технологической цепочке от области первичного сгорания; в которой, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха проходит при угловом расхождении относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.16. A burner with multi-stage combustion of fuel in air, providing a low NO x emission, comprising a burner body located adjacent to the output unit; a fuel channel ending in a fuel nozzle for connecting a fuel source to a burner port in a burner body; at least one primary air nozzle configured to inject primary air into the primary combustion region located in the burner embrasure; the surface of the plate in the output unit, and the surface of the plate diverges relative to the midline passing through the embrasure of the burner; at least one secondary air nozzle passing through the output unit, wherein at least one secondary air nozzle is configured to inject secondary air into the secondary combustion region located downstream of the primary combustion region; in which at least one secondary air nozzle passes at an angular divergence with respect to the midline passing through the burner embrasure. 17. Горелка по п.16, в которой, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха и топливное сопло конфигурированы для создания эффекта закручивания в амбразуре горелки.17. The burner according to clause 16, in which at least one secondary air nozzle and the fuel nozzle are configured to create a twisting effect in the burner embrasure. 18. Горелка по п.16, в которой, по меньшей мере, один жиклер вторичного воздуха конфигурирован для инжектирования вторичного воздуха к поверхности тарелки или горячей поверхности.18. The burner according to clause 16, in which at least one secondary air nozzle is configured to inject secondary air to the surface of the plate or hot surface. 19. Горелка по п.16, в которой угол расхождения, по меньшей мере, одного жиклера вторичного воздуха составляет приблизительно 15 - 50°.19. The burner according to clause 16, in which the angle of divergence of at least one secondary air jet is approximately 15-50 °. 20. Горелка по п.16, в которой по меньшей мере один жиклер вторичного воздуха проходит параллельно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.20. The burner according to clause 16, in which at least one secondary air nozzle runs parallel to the midline passing through the burner embrasure. 21. Горелка по п.16, дополнительно содержащая средство сохранения тепла, расположенное в корпусе горелки.21. The burner according to clause 16, further comprising a means of heat storage located in the burner body. 22. Горелка по п.16, в которой топливное сопло является топливным соплом, конфигурированным для инжектирования топлива в двух направлениях.22. The burner according to clause 16, in which the fuel nozzle is a fuel nozzle configured to inject fuel in two directions. 23. Горелка по п.16, в которой угол расхождения поверхности тарелки находится в диапазоне приблизительно 25 - 50°.23. The burner according to clause 16, in which the angle of divergence of the surface of the plate is in the range of approximately 25-50 °. 24. Горелка по п.16, выполненная с непрерывно регулируемым углом расхождения поверхности тарелки относительно средней линии, обеспечивающим образование рупорообразной поверхности тарелки.24. The burner according to clause 16, made with a continuously adjustable angle of divergence of the surface of the plate relative to the midline, providing the formation of a horn-shaped surface of the plate. 25. Горелка по п.16, дополнительно содержащая дискретный источник вторичного воздуха, причем данный источник вторичного воздуха обеспечивает вторичный воздух, по меньшей мере, для одного жиклера вторичного воздуха через посредство канала вторичного воздуха.25. The burner according to clause 16, further containing a discrete source of secondary air, and this source of secondary air provides secondary air for at least one secondary air nozzle through the secondary air channel. 26. Горелка по п.16, дополнительно содержащая четыре жиклера вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к поверхности тарелки.26. The burner according to clause 16, further comprising four secondary air nozzles having openings of the secondary air nozzle equally spaced from each other in a circle and extending to the surface of the plate. 27. Горелка по п.16, дополнительно содержащая четыре жиклера вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к горячей поверхности горелки на выходном блоке.27. The burner according to clause 16, further comprising four secondary air jets having secondary air nozzle openings equally spaced apart from one another and extending to the hot surface of the burner at the output unit. 28. Горелка по п.16, дополнительно содержащая шесть жиклеров вторичного воздуха, имеющих отверстия жиклера вторичного воздуха, одинаково отстоящие друг от друга по окружности и проходящие к горячей поверхности горелки на выходном блоке.28. The burner according to clause 16, further comprising six secondary air jets having secondary air nozzle openings equally spaced apart from one another and extending to the hot surface of the burner at the output unit. 29. Способ уменьшения выбросов NOх из горелки, предусматривающий (а) инжектирование топлива из источника топлива в амбразуру горелки через посредство топливного канала; (б) инжектирование первичного воздуха в область первичного сгорания, расположенную в амбразуре горелки, причем значение отношения топлива к первичному воздуху имеет такую величину, чтобы создавать смесь топлива и воздуха с недостатком воздуха; (в) индуцирование эффекта закручивания смеси топлива и первичного воздуха в амбразуре горелки; (г) сгорание смеси топлива первичного воздуха; (д) пропускание закрученной смеси топлива и первичного воздуха в выходной блок, причем, по меньшей мере, вследствие эффекта флотации, по меньшей мере, часть смеси топлива и первичного воздуха остается смежной поверхности тарелки в выходном блоке; (е) инжектирование вторичного воздуха в область вторичного сгорания, расположенную ниже по технологической цепочке от области первичного сгорания, в количестве, по меньшей мере, достаточном для полного сгорания топлива; (ж) втягивание продуктов сгорания в вихрь, создаваемый закручивающейся смесью топлива и воздуха в течение процесса сгорания, уменьшая в соответствии с этим количество NOх, образуемое в процессе сгорания.29. A method of reducing NO x emissions from a burner, comprising (a) injecting fuel from a fuel source into the burner inlet through a fuel channel; (b) injecting primary air into the primary combustion region located in the embrasure of the burner, the value of the ratio of fuel to primary air being such a value as to create a mixture of fuel and air with a lack of air; (c) inducing the effect of twisting the mixture of fuel and primary air in the embrasure of the burner; (d) combustion of the primary air fuel mixture; (e) passing a swirling mixture of fuel and primary air into the outlet block, wherein at least due to the flotation effect, at least a portion of the mixture of fuel and primary air remains on the adjacent surface of the plate in the outlet block; (f) injecting secondary air into the secondary combustion region located downstream of the primary combustion region in an amount at least sufficient to completely burn the fuel; (g) drawing the combustion products into a vortex created by a swirling mixture of fuel and air during the combustion process, accordingly reducing the amount of NO x generated during the combustion process. 30. Способ по п.29, в котором эффект закручивания в амбразуре горелки индуцируют посредством конфигурации, по меньшей мере, одного жиклера первичного воздуха.30. The method according to clause 29, in which the effect of twisting in the embrasure of the burner is induced by configuring at least one primary air jet. 31. Способ по п.29, дополнительно предусматривающий пропускание первичного и вторичного воздуха через средство сохранения тепла.31. The method according to clause 29, additionally providing for the passage of primary and secondary air through a means of preserving heat. 32. Способ по п.29, в котором вторичный воздух инжектируют, по меньшей мере, через один жиклер вторичного воздуха, расположенный под углом расхождения относительно средней линии, проходящей через амбразуру горелки.32. The method according to clause 29, in which the secondary air is injected through at least one secondary air jet located at an angle of divergence relative to the midline passing through the embrasure of the burner. 33. Способ по п.32, в котором угол расхождения, по меньшей мере, одного жиклера вторичного воздуха составляет приблизительно 15 - 50°.33. The method according to p, in which the angle of divergence of at least one secondary air jet is approximately 15-50 °. 34. Способ по п.30, в котором вторичный воздух инжектируют к поверхности тарелки.34. The method according to clause 30, in which the secondary air is injected to the surface of the plate. 35. Способ по п.29, в котором вторичный воздух инжектируют к горячей поверхности горелки на выходном блоке.35. The method according to clause 29, in which secondary air is injected to the hot surface of the burner at the output unit. 36. Способ по п.29, в котором вторичный воздух подают из дискретного источника вторичного воздуха, который соединяется, по меньшей мере, с одним жиклером вторичного воздуха через посредство канала вторичного воздуха.36. The method according to clause 29, in which the secondary air is supplied from a discrete source of secondary air, which is connected to at least one secondary air nozzle through the secondary air channel. 37. Способ по п.29, в котором топливо инжектируют через топливное сопло на конце топливного канала.37. The method according to clause 29, in which the fuel is injected through the fuel nozzle at the end of the fuel channel. 38. Способ по п.37, в котором топливное сопло конфигурировано для инжектирования топлива более чем в одном направлении.38. The method according to clause 37, in which the fuel nozzle is configured to inject fuel in more than one direction. 39. Способ по п.37, в котором топливо побуждают закручиваться в амбразуре горелки посредством топливного сопла.39. The method according to clause 37, in which the fuel is encouraged to twist in the embrasure of the burner through the fuel nozzle. 40. Способ по п.29, в котором отношение разделения воздуха на первичный воздух и вторичный воздух находится в диапазоне 40:60 - 75:25.40. The method according to clause 29, in which the ratio of the separation of air into primary air and secondary air is in the range 40:60 - 75:25.
RU2002113913/06A 1999-10-27 2000-10-26 Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions RU2242674C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16201899P 1999-10-27 1999-10-27
US60/162,018 1999-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002113913A RU2002113913A (en) 2003-11-20
RU2242674C2 true RU2242674C2 (en) 2004-12-20

Family

ID=22583815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002113913/06A RU2242674C2 (en) 1999-10-27 2000-10-26 Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1224422A1 (en)
CZ (1) CZ20021421A3 (en)
RU (1) RU2242674C2 (en)
WO (1) WO2001035022A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004333073A (en) * 2003-05-12 2004-11-25 Chugai Ro Co Ltd Combustion device
US7163392B2 (en) 2003-09-05 2007-01-16 Feese James J Three stage low NOx burner and method
US8485813B2 (en) 2008-01-11 2013-07-16 Hauck Manufacturing Company Three stage low NOx burner system with controlled stage air separation
US7874157B2 (en) * 2008-06-05 2011-01-25 General Electric Company Coanda pilot nozzle for low emission combustors
US8176739B2 (en) 2008-07-17 2012-05-15 General Electric Company Coanda injection system for axially staged low emission combustors
US8769955B2 (en) * 2010-06-02 2014-07-08 Siemens Energy, Inc. Self-regulating fuel staging port for turbine combustor
US20130244187A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Honeywell International Inc. HIGH EFFICIENCY LOW NOx EMISSION BURNER APPARATUS
CN104633658B (en) * 2015-02-15 2016-11-02 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 A kind of low Nox burner

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004875A (en) 1975-01-23 1977-01-25 John Zink Company Low nox burner
JPS5414028A (en) * 1977-07-01 1979-02-01 Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd Low nox burner
US4347052A (en) 1978-06-19 1982-08-31 John Zink Company Low NOX burner
EP0124146A1 (en) * 1983-03-30 1984-11-07 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method and apparatus for fuel combustion with low NOx, soot and particulates emission
US4983118A (en) 1988-03-16 1991-01-08 Bloom Engineering Company, Inc. Low NOx regenerative burner
DE4130922C2 (en) * 1991-09-17 2001-02-08 Gaswaerme Inst Ev Burners for high temperature processes and methods for operating the burner
GB2283311B (en) * 1993-10-07 1997-11-05 Stordy Combustion Eng Burner and method of burning a fuel
EP0774620B1 (en) * 1995-11-14 2001-07-11 ENTREPRISE GENERALE DE CHAUFFAGE INDUSTRIEL PILLARD. Société anonyme dite: Liquid or gaseous fuel burner with very low nitric oxides emission
GB9709205D0 (en) * 1997-05-07 1997-06-25 Boc Group Plc Oxy/oil swirl burner

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001035022A1 (en) 2001-05-17
EP1224422A1 (en) 2002-07-24
CZ20021421A3 (en) 2003-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7175423B1 (en) Air staged low-NOx burner
US4928481A (en) Staged low NOx premix gas turbine combustor
US5402633A (en) Premix gas nozzle
US5542840A (en) Burner for combusting gas and/or liquid fuel with low NOx production
US6481209B1 (en) Methods and apparatus for decreasing combustor emissions with swirl stabilized mixer
US4356698A (en) Staged combustor having aerodynamically separated combustion zones
US6672863B2 (en) Burner with exhaust gas recirculation
US5146858A (en) Boiler furnace combustion system
US5473881A (en) Low emission, fixed geometry gas turbine combustor
US5013236A (en) Ultra-low pollutant emission combustion process and apparatus
US5303554A (en) Low NOx injector with central air swirling and angled fuel inlets
JPH05203146A (en) Gas turbine combustion apparatus and gas turbine power generator
JP2002500744A (en) Plane flame burner with low nitrogen oxide production
US6875008B1 (en) Lean pre-mix low NOx burner
US5782627A (en) Premix burner and method of operating the burner
KR100481431B1 (en) Combustion system using a low nox burner with trifle burning outlet for mixing gas fuel
JPH02293512A (en) Burner
RU2242674C2 (en) Burner for multistage fuel combustion in air affording low nox emissions (alternatives) and method for reducing nox emissions
US5681159A (en) Process and apparatus for low NOx staged-air combustion
JPH08166108A (en) Operating method of combustion equipment and combustion equipment
JPH08247419A (en) Two stage combustion type combustion chamber
JP2528136B2 (en) Gas turbine combustor
JPH0116885Y2 (en)
JP2003279043A (en) LOW NOx COMBUSTOR FOR GAS TURBINE
KR200309303Y1 (en) A FUEL-STAGED GAS BURNER TO REUDCE NOx

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051027