RU2287110C2 - Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization - Google Patents
Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287110C2 RU2287110C2 RU2004133202/06A RU2004133202A RU2287110C2 RU 2287110 C2 RU2287110 C2 RU 2287110C2 RU 2004133202/06 A RU2004133202/06 A RU 2004133202/06A RU 2004133202 A RU2004133202 A RU 2004133202A RU 2287110 C2 RU2287110 C2 RU 2287110C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- fuel
- flame
- air
- gas nozzles
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к сжиганию жидкого и газообразного топлив в топках и в камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок.The invention relates to the combustion of liquid and gaseous fuels in furnaces and in the combustion chambers of boilers and thermal power plants.
Известен способ сжигания топлива путем подачи в топку топлива коаксиальными потоками воздуха и инертного вещества с предварительным разделением топлива на потоки. Топливо в поток инертного вещества подают в количестве более 50% (см. патент Российской Федерации №2039911, МПК F 23 D 17/00, 1995). Указанный способ характеризуется низкоэффективным сжиганием топлива и удорожанием, обусловленным применением инертного вещества.A known method of burning fuel by supplying fuel to the furnace with coaxial streams of air and an inert substance with preliminary separation of the fuel into streams. Fuel is supplied to the inert substance stream in an amount of more than 50% (see patent of the Russian Federation No. 2039911, IPC F 23 D 17/00, 1995). The specified method is characterized by low-efficiency fuel combustion and appreciation due to the use of an inert substance.
Наиболее близкими к описываемому изобретению является способ интенсификации процессов сжигания топлива, включающий подачу первичного воздуха и вторичного, закрученного завихрителями, газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения, а также горелочное устройство, содержащее корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, подачу воздуха в коллектор газа для подачи газообразного топлива с множеством радиальных газовых сопел, завихритель (см. патент Российской Федерации №2122154, МПК F 23 D 17/00, 1998).Closest to the described invention is a method of intensifying fuel combustion processes, comprising supplying primary air and secondary, swirl-swirling gaseous fuel from a gas manifold through a plurality of radial gas nozzles, which is mixed with an oncoming stream of secondary air, and liquid fuel through a nozzle into the combustion zone, and also a burner device comprising a housing with a nozzle for supplying liquid fuel, air supply to the gas manifold for supplying gaseous fuel a plurality of radial gas nozzle swirler (see. patent of the Russian Federation №2122154, IPC F 23 D 17/00, 1998).
Недостатками указанного источника информации является низкая эффективность сжигания топлива, а также высокое количество выбросов вредных веществ в атмосферу.The disadvantages of this source of information is the low efficiency of fuel combustion, as well as the high amount of emissions of harmful substances into the atmosphere.
Задача изобретения - экономия топлива, снижение вредных выбросов в атмосферу, увеличение производительности котлов и снижение затрат на их содержание.The objective of the invention is fuel economy, reducing harmful emissions into the atmosphere, increasing the productivity of boilers and reducing the cost of their maintenance.
Задача решается за счет способа интенсификации процессов сжигания топлива, включающего подачу первичного воздуха и вторичного, закрученного завихрителями, газообразного топлива из коллектора газа через множество радиальных газовых сопел, которое смешивается со встречным потоком вторичного воздуха, и жидкого топлива посредством форсунки в зону горения. Согласно изобретению осуществляют снижение скорости сформированной газовоздушной смеси посредством того, что радиальные газовые сопла с диаметром от 1,0 до 7,5 мм находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа, а также за счет угла раскрытия факела, предотвращающего проскок пламени вовнутрь горелки или отрыв пламени.The problem is solved by a method of intensifying fuel combustion processes, including the supply of primary air and secondary, swirl-swirling gaseous fuel from a gas manifold through a plurality of radial gas nozzles, which is mixed with an oncoming stream of secondary air, and liquid fuel by means of a nozzle into the combustion zone. According to the invention, the speed of the formed gas-air mixture is reduced by the fact that radial gas nozzles with diameters from 1.0 to 7.5 mm are located at the mouth of the torch opening angle, and the nozzle end is located at the same vertical level with the end of the gas manifold, and also due to angle of opening of the torch, preventing the breakthrough of the flame inside the burner or flame separation.
Задача также решается посредством горелочного устройства, содержащего корпус с форсункой для подачи жидкого топлива, подачу воздуха, коллектор газа для подачи газообразного топлива с множеством радиальных газовых сопел, завихритель. Согласно изобретению завихритель выполнен пластинчатым, количество радиальных газовых сопел составляет от 100 до 450 штук, а их диаметр от 1,0 до 7,5 мм.The problem is also solved by means of a burner device comprising a housing with a nozzle for supplying liquid fuel, an air supply, a gas manifold for supplying gaseous fuel with a plurality of radial gas nozzles, a swirler. According to the invention, the swirl is made lamellar, the number of radial gas nozzles is from 100 to 450 pieces, and their diameter is from 1.0 to 7.5 mm.
Кроме того, угол наклона пластинчатых завихрителей составляет от 0 до 90 градусов, а соотношение общей площади сечения радиальных газовых сопел и общей площади сечения для потока воздуха составляет 1....(15-25).In addition, the angle of inclination of the plate swirls is from 0 to 90 degrees, and the ratio of the total cross-sectional area of radial gas nozzles and the total cross-sectional area for air flow is 1 .... (15-25).
Количество газовых сопел обусловлено необходимостью формирования высококачественной газовоздушной смеси в условиях больших скоростей и ограниченного пространства в месте смесеобразования газ-воздух, необходимой производительностью котла и, соответственно, необходимым количеством газа и должно быть в пределах от 100 до 450 штук. Диаметр сопел должен быть в пределах от 1,0 до 7,5 мм. Множество газовых сопел, расположенных радиально, в сочетании с диаметром сопел способствует формированию высококачественной газовоздушной смеси (ГВС). Снижение скорости (ГВС) в два-три раза после горелочного устройства, рассеивание струй раскаленных газов по всему фронту их движения посредством угла наклона пластинчатых завихрителей делает достаточным по времени реализацию реакций (2) и (3) в ядре факела:The number of gas nozzles is due to the need to form a high-quality gas-air mixture at high speeds and limited space in the place of gas-air mixture formation, the necessary boiler output and, accordingly, the necessary amount of gas and should be in the range from 100 to 450 pieces. The nozzle diameter should be between 1.0 and 7.5 mm. A plurality of gas nozzles arranged radially in combination with the diameter of the nozzles contributes to the formation of a high-quality gas-air mixture (DHW). Reducing the speed (DHW) by two to three times after the burner device, dispersing the jets of hot gases along the entire front of their movement by means of the angle of inclination of the plate swirlers makes the realization of reactions (2) and (3) sufficient in time:
и предотвращает проскок пламени во внутрь горелки или отрыв пламени. Рассеивание струй раскаленных газов позволяет реализовать передачу тепла конвекцией с равномерным прогревом всего топочного пространства без локального перегрева футеровки и труб. Радиальные газовые сопла находятся в устье угла раскрытия факела, а торец форсунки расположен на одном вертикальном уровне с торцом коллектора газа.and prevents flame penetration into the inside of the burner or flame separation. The dispersion of the jets of hot gases allows for convection heat transfer with uniform heating of the entire furnace space without local overheating of the lining and pipes. Radial gas nozzles are located at the mouth of the flare opening angle, and the nozzle end is located at the same vertical level with the end of the gas manifold.
Данные изобретения позволяют обеспечить высокоэффективное и безопасное сжигание топлива, его экономию, снижение вредных выбросов в атмосферу, увеличение производительности котлов и снижение затрат на их содержание.These inventions make it possible to ensure highly efficient and safe fuel combustion, its economy, reduction of harmful emissions into the atmosphere, increase in boiler productivity and lower costs of their maintenance.
На фиг.1 изображено горелочное устройство до усовершенствования.Figure 1 shows a burner prior to improvement.
На фиг.2 изображено горелочное устройство согласно изобретению, общий вид.Figure 2 shows a burner device according to the invention, a General view.
Горелочное устройство (фиг.2) содержит корпус 1, пластинчатые завихрители 2 вторичного воздуха, расположенные на коллекторе 3 газа с множеством газовых сопел 4 для выхода газа, расположенных радиально, кольцевой канал первичного воздуха с форсункой 5 для подачи жидкого топлива.The burner device (FIG. 2) comprises a housing 1, lamellar swirlers 2 of secondary air located on a gas manifold 3 with a plurality of gas nozzles 4 for gas outlet, arranged radially, an annular channel of primary air with a nozzle 5 for supplying liquid fuel.
Торец коллектора 3 газа примыкает к основанию амбразуры 6. Торец форсунки 5 устанавливается на одной вертикали с торцом коллектора 3 газа.The end face of the gas collector 3 is adjacent to the base of the
Горелочное устройство работает следующим образом.The burner device operates as follows.
Поток вторичного воздуха из корпуса 1 подается в пластинчатые завихрители 2, на выходе из которых смешивается с множеством газовых струй, выходящих из сопел 4 и в виде турбулентного, закрученного пластинчатыми завихрителями 2, газовоздушного потока поступает в амбразуру 6, которая выполнена расширяющейся, теряя при этом скорость и приобретая необходимые условия для высокоэффективного сжигания газа, близкие к стехиометрическим.The secondary air flow from the housing 1 is fed into the plate swirls 2, at the outlet of which it is mixed with a plurality of gas jets emerging from the nozzles 4 and in the form of a turbulent swirl of the plate swirls 2, the gas-air flow enters the
Сформированная газовоздушная смесь поджигается запальным устройством. Устанавливается требуемый по производительности режим работы горелки.The formed air-gas mixture is ignited by the ignition device. The required burner operating mode is set.
В начальной стадии разогрева цвет факела у основания голубой с красными струями на периферии. По мере разогрева камеры сгорания и концентрации тепла длина факела укорачивается, постепенно сжигание газа переходит в безфакельное сжигание с выделением коротковолнового инфракрасного излучения в ядре, характеризующегося ярким малиновым светом, отражающегося от поверхности труб и футеровки. При этом голубой цвет факела у его основания сохраняется и является следствием полного сгорания водорода по реакции (2). Далее, за ним формируется наиболее яркое ядро, выделяющее коротковолновое инфракрасное излучение (лучевую энергию), - следствие полного сгорания углерода в соответствии с реакцией (3) с наибольшим температурным градиентом. Температура ядра факела может достигать 1700-1800°C, что обусловлено наличием в молекуле метана (СН4) молекулы углерода (С), в три раза превышающего по массе молекулу водорода (H2).In the initial stage of heating, the color of the torch at the base is blue with red jets on the periphery. As the combustion chamber warms up and the concentration of heat increases, the length of the torch shortens, gas burning gradually turns into flareless burning with the release of short-wave infrared radiation in the core, characterized by bright crimson light reflected from the surface of the pipes and lining. In this case, the blue color of the torch at its base is preserved and is a consequence of the complete combustion of hydrogen by reaction (2). Further, the brightest core is formed behind it, emitting short-wave infrared radiation (radiation energy), which is a consequence of the complete combustion of carbon in accordance with reaction (3) with the highest temperature gradient. The temperature of the torch core can reach 1700-1800 ° C, which is due to the presence of a carbon molecule (C) in the methane molecule (CH 4 ), three times the mass of the hydrogen molecule (H 2 ).
10-20% тепла передается тепловоспринимающим поверхностям труб посредством конвективного теплообмена, остальные 80-90% тепла передаются за счет коротковолнового инфракрасного излучения (лучевой энергии) от ядра факела равномерно по всем направлениям камеры сгорания, достигающего самые труднодоступные участки. Равномерность прогрева труб и футеровки с исключением локального перегрева способствует экономии топлива от 20%, увеличивает производительность котлов на 20-25%, снижает затраты на их содержание и увеличивает срок службы котлов. Этому способствует бессажевое сжигание газа, так как сажа, сгорая на поверхности труб и футеровки при температуре около 3000 С, провоцирует их локальный перегрев и преждевременный износ.10-20% of the heat is transferred to the heat-absorbing surfaces of the pipes through convective heat transfer, the remaining 80-90% of the heat is transferred due to short-wave infrared radiation (radiation energy) from the core of the torch evenly in all directions of the combustion chamber, reaching the most inaccessible areas. Uniform heating of pipes and lining with the exception of local overheating contributes to fuel savings of 20%, increases the productivity of boilers by 20-25%, reduces the cost of their maintenance and increases the life of the boilers. This is facilitated by soot-free gas combustion, since soot, burning on the surface of pipes and lining at a temperature of about 3000 C, provokes their local overheating and premature wear.
Анализ состава отходящих газов за котлом показал также отсутствие в них угарного газа (СО) и снижение оксидов азота на 20-25%. Данные способ интенсификации процесса сжигания топлива и горелочное устройство для его реализации позволяют эффективно сжигать топливо с коэффициентом избытка воздуха, равного 1,01-1,03, снизить удельный расход газа на выработку одной тонны пара, снизить вредные выбросы в атмосферу и увеличить срок службы котлов и их производительность.An analysis of the composition of the exhaust gases behind the boiler also showed the absence of carbon monoxide (CO) and a decrease in nitrogen oxides by 20-25%. These method of intensification of the fuel combustion process and the burner device for its implementation allow you to efficiently burn fuel with an excess air coefficient of 1.01-1.03, reduce specific gas consumption for the production of one ton of steam, reduce harmful emissions into the atmosphere and increase the life of the boilers and their performance.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004133202/06A RU2287110C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004133202/06A RU2287110C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004133202A RU2004133202A (en) | 2006-04-27 |
| RU2287110C2 true RU2287110C2 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=36655375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004133202/06A RU2287110C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2287110C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
| RU2551439C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-05-27 | Тимофей Логинович Басаргин | Burner device for burning of gaseous and liquid fuel |
| RU2645801C2 (en) * | 2013-03-19 | 2018-02-28 | Снекма | Injection system for a combustion chamber of a turbine engine, comprising an annular wall having a convergent inner cross-section |
-
2004
- 2004-11-15 RU RU2004133202/06A patent/RU2287110C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
| RU2645801C2 (en) * | 2013-03-19 | 2018-02-28 | Снекма | Injection system for a combustion chamber of a turbine engine, comprising an annular wall having a convergent inner cross-section |
| RU2551439C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-05-27 | Тимофей Логинович Басаргин | Burner device for burning of gaseous and liquid fuel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004133202A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106090907B (en) | A kind of strong swirl flame diffusion burner of premix | |
| WO2013056524A1 (en) | Plasma oil-free fire lighting system in oxygen-enriched environment | |
| CN104964282A (en) | Double-preheating environmental protection combustor for tube heating furnace and applications thereof | |
| CN101694297A (en) | Forced-draft burner and method for regularizing side-combustion high-temperature preheated air of square-box furnace | |
| US7980850B2 (en) | Self-recuperated, low NOx flat radiant panel heater | |
| CN102128453A (en) | Pre-combustion burner | |
| CN100552301C (en) | The smooth combustion pilot combustor of gas turbine engine | |
| RU2466331C1 (en) | Kindling coal burner | |
| CN104132343B (en) | A kind of radiant tube burner | |
| RU2287110C2 (en) | Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization | |
| RU2453767C2 (en) | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation | |
| JPH0579614A (en) | Burner contstruction for low calorific gas and burning method therefor | |
| CN204534584U (en) | The two preheating environmental protection burner of a kind of tubular heater | |
| CN105531541B (en) | For burn gas fuel or fluid combustion device assembly and method | |
| RU2364788C1 (en) | Burner device | |
| JP6152417B2 (en) | Fuel injection system used in catalyst heaters and reactors for catalytic combustion of liquid fuel | |
| CN201983269U (en) | Pre-combustion burner | |
| CN103115360B (en) | The short flame high temperature industrial combustor of combustion gas | |
| CN209801477U (en) | Inner axial water-cooling premixing combustion device | |
| CN1086790C (en) | Outer chamber type dual reflux coal-powder steady flame jet | |
| RU211642U1 (en) | Burner device for combustion of low-calorie gas | |
| CN102032565B (en) | Powdered-coal burner and rotary cement kiln using same | |
| RU2230257C2 (en) | Device for burning gaseous fuel | |
| RU220516U1 (en) | Burner device for combustion of low-calorie gas and natural gas with low nitrogen oxide emissions | |
| CN203116019U (en) | Combustion gas short-flame and high-temperature industrial combustor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141116 |