RU2462661C1 - Radiation gas burner, and its combustion process - Google Patents

Radiation gas burner, and its combustion process Download PDF

Info

Publication number
RU2462661C1
RU2462661C1 RU2011118090/06A RU2011118090A RU2462661C1 RU 2462661 C1 RU2462661 C1 RU 2462661C1 RU 2011118090/06 A RU2011118090/06 A RU 2011118090/06A RU 2011118090 A RU2011118090 A RU 2011118090A RU 2462661 C1 RU2462661 C1 RU 2462661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
gas
heat
porous cylindrical
resistant porous
Prior art date
Application number
RU2011118090/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Баев (RU)
Владимир Константинович Баев
Александр Николаевич Бажайкин (RU)
Александр Николаевич Бажайкин
Дмитрий Васильевич Чусов (RU)
Дмитрий Васильевич Чусов
Тамара Александровна Макарюк (RU)
Тамара Александровна Макарюк
Юрий Михайлович Максимов (RU)
Юрий Михайлович Максимов
Александр Иванович Кирдяшкин (RU)
Александр Иванович Кирдяшкин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН)
Учреждение Российской академии наук Томский научный центр Сибирского отделения РАН (ТНЦ СО РАН)
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 Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН), Учреждение Российской академии наук Томский научный центр Сибирского отделения РАН (ТНЦ СО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН)
Priority to RU2011118090/06A priority Critical patent/RU2462661C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2462661C1 publication Critical patent/RU2462661C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gas Burners (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: radiation gas burner includes heat-resistant porous cylindrical head piece, with a plug on one side and gas supply connection pipe with a nozzle on the other side, and ignition device. Heat-resistant porous cylindrical head piece is replaceable and equipped with quick-detachable connection with gas supply connection pipe and gas nozzle, which are installed coaxially to it and have the possibility of being moved along its axis. Heat-resistant porous cylindrical head piece has such shaped external surface that head piece wall has regularly variable thickness along its longitudinal axis. Heat-resistant porous cylindrical head piece is equipped with additional annular head piece coaxially located in combustion zone, which is made from high-permeable cellular porous material.
EFFECT: invention allows improving operation safety in wide range of powers.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам и способам, в которых существенная часть химической энергии газообразного топлива превращается в энергию электромагнитного излучения преимущественно в инфракрасной области спектра с целью ее преобразования в другие виды (тепловую, электрическую, химическую) энергии. Инфракрасные (ИК) радиационные горелки используются для бытовых (отопление, обогрев) и промышленных (нагрев материалов, рабочих сред) нужд и обладают рядом преимуществ перед традиционными горелками с открытым пламенем. При радиационном теплообмене все излученное тепло мгновенно передается нагреваемому телу, причем энергия излучения пропорциональна четвертой степени температуры излучателя. Тепловой поток при лучистом теплообмене является экологически чистым и проще управляемым, чем при конвективном теплообмене, что позволяет уменьшать габариты установок и упростит конструкцию. Радиационные беспламенные горелки, в отличие от горелок с открытым пламенем (факельных), обладают относительно низким уровнем акустического шума и вредных выбросов.The invention relates to energy, and in particular to devices and methods in which a substantial part of the chemical energy of gaseous fuel is converted into electromagnetic radiation energy mainly in the infrared region of the spectrum with the aim of converting it into other types of (thermal, electrical, chemical) energy. Infrared (IR) radiation burners are used for domestic (heating, heating) and industrial (heating materials, working environments) needs and have several advantages over traditional open flame burners. In radiative heat transfer, all radiated heat is instantly transferred to the heated body, and the radiation energy is proportional to the fourth degree of the temperature of the emitter. The heat flux during radiant heat transfer is environmentally friendly and easier to manage than with convective heat transfer, which allows to reduce the dimensions of plants and simplify the design. Flameless radiation burners, in contrast to open flame (flare) burners, have a relatively low level of acoustic noise and harmful emissions.

Известны инфракрасные излучатели в виде высокотемпературных газовых горелок: «Молния», ГИИБЛ, горелки промышленные фирм «Радиант-Хейтинг», «Ассей» и другие (Ициксон Б.С, Денисов Ю.Л. Инфракрасные газовые излучатели. - М., 1969.; Ициксон Б.С, Денисов Ю.Л. Газовые инфракрасные излучатели и их использование в народном хозяйстве. - М., 1965).Known infrared emitters in the form of high-temperature gas burners: "Lightning", GIIBL, burners industrial firms "Radiant-Heating", "Assey" and others (Itsikson B.S., Denisov Yu.L. Infrared gas emitters. - M., 1969. ; Itsikson B.S., Denisov Yu.L. Gas infrared emitters and their use in the national economy. - M., 1965).

К основным недостаткам этих горелок можно отнести сложность конструкции и изготовления керамических деталей, возможность проскока пламени в смеситель при высоких температурах и трудность подбора условий процесса, не допускающего отрыва пламени и обеспечивающего полноту сгорания.The main disadvantages of these burners include the complexity of the design and manufacture of ceramic parts, the possibility of flame penetration into the mixer at high temperatures, and the difficulty of selecting process conditions that prevent the flame from breaking off and ensure complete combustion.

Известен инфракрасный излучатель, содержащий проницаемый для газа объемный керамический насадок с центральным каналом для ввода и распределения горючей газовой смеси. Насадок инфракрасного излучателя состоит из коаксиально расположенных и чередующихся между собой негофрированных и гофрированных цилиндров из активированной катализатором керамики. Каналы в теле насадка, через которые выходит газ и в которых происходит процесс горения, имеют регулярную зигзагообразную форму. Газовую рабочую смесь предварительно подготавливают в смесителе, расположенном вне излучателя (RU 2110015, МПК F23D 14/18, 1996).Known infrared emitter containing permeable to gas volumetric ceramic nozzles with a Central channel for entering and distributing a combustible gas mixture. The nozzles of the infrared emitter consist of coaxially arranged and alternating non-corrugated and corrugated cylinders made of ceramic-activated catalyst. The channels in the nozzle body through which gas escapes and in which the combustion process takes place, have a regular zigzag shape. The gas working mixture is pre-prepared in a mixer located outside the emitter (RU 2110015, IPC F23D 14/18, 1996).

Данное техническое решение имеет следующие недостатки. Повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное зигзагообразной структурой насадка, ограничивает скорость подачи рабочей смеси и, в конечном итоге, влияет на предельную величину мощности устройства. Сжигание газа внутри тела насадка ограничивает энергонапряженность (количество энергии, отдаваемое насадком с 1 см2), для увеличения которой требуется высоконапорный вентилятор для подачи воздуха. В процессе эксплуатации не исключена возможность проскока пламени в смеситель.This technical solution has the following disadvantages. The increased hydraulic resistance due to the zigzag structure of the nozzle limits the feed rate of the working mixture and, ultimately, affects the limiting value of the power of the device. Burning gas inside the nozzle body limits the energy intensity (the amount of energy given off by the nozzle from 1 cm 2 ), which requires a high-pressure fan to supply air to increase. During operation, the possibility of flame penetration into the mixer is not excluded.

Наиболее близким по технической сущности решением является универсальный пористый насадок для беспламенной газовой горелки, выполненный в виде керамической или металлокерамической на основе оксидов металлов трубы с открытой пористостью, равной 60-70%, причем каналы пор имеют периодически переменное сечение и любая из пор соединена микроканалами с соседними порами. Для расширения диапазона устойчивого горения и обеспечения дополнительного теплового излучения над поверхностью трубы размещена сетка из жаропрочной стали, которая исполняет функции дожигателя газа, стабилизатора пламени и дополнительного излучателя. Заранее приготовленная в смесителе горючая газовая смесь подается в керамическую трубу под давлением, фильтруется через пористое тело насадка, выходит на наружную поверхность трубы, воспламеняется запальником и сгорает в тонком поверхностном слое снаружи пористого насадка, раскаляя последний до 1100°С и вызывая мощный поток ИК-излучения во все стороны (RU 2310129, МПК F23D 14/12, 2006).The closest in technical essence solution is a universal porous nozzle for a flameless gas burner, made in the form of ceramic or cermet-based metal oxides pipes with open porosity of 60-70%, and the pore channels have periodically variable cross-section and any of the pores is connected by microchannels with adjacent pores. To expand the range of sustainable combustion and provide additional thermal radiation above the pipe surface, a grid of heat-resistant steel is placed, which acts as a gas afterburner, flame stabilizer and additional emitter. The combustible gas mixture prepared in advance in the mixer is supplied to the ceramic pipe under pressure, filtered through the porous body of the nozzle, exited to the outer surface of the pipe, ignited by the igniter and burned in a thin surface layer outside the porous nozzle, heating the latter to 1100 ° C and causing a powerful IR flow radiation in all directions (RU 2310129, IPC F23D 14/12, 2006).

Наряду с несомненными многочисленными достоинствами данная горелка имеет существенный недостаток: возможность проскока пламени внутрь трубы и далее в смеситель с аварийными последствиями. Это может произойти в результате появления трещин в керамическом материале или при чрезмерном разогреве трубы. Поэтому при эксплуатации газовой горелки необходим подбор режимов горения, тщательный осмотр керамики на предмет трещин и другие меры, предотвращающие проскок пламени.Along with the undoubted numerous advantages, this burner has a significant drawback: the possibility of flame penetration into the pipe and further into the mixer with emergency consequences. This can occur as a result of cracks in the ceramic material or with excessive heating of the pipe. Therefore, when operating a gas burner, it is necessary to select combustion modes, a thorough inspection of ceramics for cracks, and other measures to prevent the breakthrough of the flame.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности работы в широком диапазоне мощностей радиационной газовой горелки с обеспечением экологической чистоты по шуму и эмиссии вредных веществ, при простоте конструкции.The objective of the present invention is to increase operational safety in a wide range of capacities of a radiation gas burner while ensuring environmental cleanliness in noise and emission of harmful substances, while the design is simple.

Технический результат достигается тем, что радиационная газовая горелка содержит жаростойкий цилиндрический пористый насадок в виде трубы с заглушкой с одной стороны и газоподводящим патрубком с соплом с другой и запальное устройство, согласно изобретению жаростойкий пористый цилиндрический насадок выполнен сменным и снабжен быстроразъемным соединением с газоподводящим патрубком и соплом, установленными соосно ему и с возможностью перемещения вдоль его оси. Цилиндрический пористый насадок может быть выполнен с профилированной наружной поверхностью так, что стенка насадка имеет регулярно переменную толщину вдоль своей продольной оси. Цилиндрический пористый насадок может быть снабжен дополнительным коаксиально расположенным в зоне горения кольцевым насадком, выполненным из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала.The technical result is achieved by the fact that the radiation gas burner contains a heat-resistant cylindrical porous nozzle in the form of a pipe with a plug on one side and a gas supply pipe with a nozzle on the other and an ignition device, according to the invention, the heat-resistant porous cylindrical nozzle is interchangeable and equipped with a quick connection with a gas supply pipe and nozzle mounted coaxially to him and with the ability to move along its axis. The cylindrical porous nozzle can be made with a profiled outer surface so that the wall of the nozzle has a regularly variable thickness along its longitudinal axis. The cylindrical porous nozzle can be equipped with an additional annular nozzle coaxially located in the combustion zone made of a highly permeable cellular-porous material.

Способ проведения процесса горения в радиационной газовой горелке включает подачу газа и воздуха во внутреннюю полость жаростойкого пористого цилиндрического насадка, движение газовой смеси через поры пористого цилиндрического насадка, розжиг и процесс горения в них, согласно изобретению смешение газообразного топлива с воздухом осуществляют в полости пористого цилиндрического насадка, при этом воздух эжектируют извне через пористую стенку насадка в зоне рециркуляции струей подаваемого под давлением газа, а оптимальное соотношение компонентов топлива регулируют увеличением или уменьшением площади зоны рециркуляции положением подвижного сопла в пористом цилиндрическом насадке и/или изменением давления подаваемого через сопло газа.The method of carrying out the combustion process in a radiation gas burner includes the supply of gas and air into the internal cavity of the heat-resistant porous cylindrical nozzle, the movement of the gas mixture through the pores of the porous cylindrical nozzle, the ignition and the combustion process in them, according to the invention, the mixing of gaseous fuel with air is carried out in the cavity of the porous cylindrical nozzle while air is ejected from the outside through the porous wall of the nozzle in the recirculation zone with a jet of gas supplied under pressure, and the optimal ratio fuel component is adjusted by increasing or decreasing the area of the recirculation zone position of the movable nozzle in a porous cylindrical nozzle and / or pressure change in the gas supplied through the nozzle.

Технический результат также достигается за счет того, что жаростойкий пористый цилиндрический насадок выполнен из проницаемого для газов материала с размерами пор, предотвращающих проскок пламени в смеситель. В заявляемом техническом решении смешение газообразного топлива с воздухом осуществляют в полости (внутри) цилиндрического насадка за счет эжекции воздуха извне через стенку насадка струей топлива, истекающей из сопла под давлением, что обеспечивает повышение безопасности работы горелки по сравнению с прототипом, где смешение воздуха и газообразного топлива осуществляют во внешнерасположенном смесителе, что при проскоке пламени внутрь трубы и далее в смеситель может привести к аварийным последствиям.The technical result is also achieved due to the fact that the heat-resistant porous cylindrical nozzles are made of gas-permeable material with pore sizes that prevent the breakthrough of the flame into the mixer. In the claimed technical solution, the mixing of gaseous fuel with air is carried out in the cavity (inside) of the cylindrical nozzle due to ejection of air from the outside through the wall of the nozzle with a jet of fuel flowing out of the nozzle under pressure, which improves the burner safety compared to the prototype, where the mixture of air and gaseous fuels are carried out in an external mixer, which, when a flame penetrates into the pipe and further into the mixer, can lead to emergency consequences.

Для улучшения характеристик работы заявляемая радиационная газовая горелка может имеет профилированную поверхность цилиндрического насадка или дополнительный кольцевой насадок, коаксиально расположенный в зоне горения и выполненный из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала (ВПЯМ) (Леонов А.Н., Сморыго О.Л., Шелег В.К. Высокопористая проницаемая керамика. - Минск, 1995).To improve performance, the inventive radiation gas burner may have a profiled surface of a cylindrical nozzle or an additional annular nozzle, coaxially located in the combustion zone and made of highly permeable cellular-porous material (VPNM) (Leonov A.N., Smorygo O.L., Sheleg V .K. Highly porous permeable ceramics. - Minsk, 1995).

Радиационная газовая горелка может быть реализована для диапазона мощностей от десятков ватт до мегаватт лишь за счет изменения ее габаритов. Простота конструкции газовой горелки с быстроразъемным соединением узла подвода газового топлива через сопло с пористым цилиндрическим насадком позволяет использовать сменные цилиндрические насадки различных типоразмеров и профилированных конфигураций наружной поверхности.A radiation gas burner can be implemented for a power range from tens of watts to megawatts only by changing its dimensions. The simplicity of the design of a gas burner with a quick-connect connection of a gas fuel supply unit through a nozzle with a porous cylindrical nozzle allows the use of replaceable cylindrical nozzles of various sizes and profiled configurations of the outer surface.

Регулировка состава топлива (коэффициента избытка воздуха) может достигаться путем перемещения сопла по оси цилиндрического насадка, изменяя при этом площадь входа воздуха в рециркуляционной зоне.Adjusting the fuel composition (excess air coefficient) can be achieved by moving the nozzle along the axis of the cylindrical nozzle, while changing the area of the air inlet in the recirculation zone.

Тепловая мощность заявляемой радиационной газовой горелки может регулироваться в широких пределах (в 10 ч - 20 раз) путем изменения давления подаваемого в цилиндрический насадок газового топлива.The thermal power of the inventive radiation gas burner can be controlled over a wide range (10 hours - 20 times) by changing the pressure of the gas fuel supplied to the cylindrical nozzles.

На фиг.1 представлена радиационная газовая горелка в разрезе с зоной рециркуляции и зоной горения; на фиг.2 - то же с профилированной поверхностью пористого цилиндрического насадка; на фиг.3 - то же с дополнительным кольцевым насадком из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала, установленным в зоне горения; на фиг.4 и 5 - фотографии радиационной газовой горелки с дополнительным кольцевым насадком и профилированной поверхностью соответственно.Figure 1 presents a radiation gas burner in the context of the recirculation zone and the combustion zone; figure 2 is the same with the profiled surface of the porous cylindrical nozzle; figure 3 is the same with an additional annular nozzle of a highly permeable cellular-porous material installed in the combustion zone; 4 and 5 are photographs of a radiation gas burner with an additional annular nozzle and a profiled surface, respectively.

Радиационная газовая горелка (фиг.1) содержит сменный жаростойкий пористый цилиндрический насадок 1, полый канал которого снабжен заглушкой 2 с одной стороны, а с другой узлом быстроразъемного соединения 3 газоподводящего патрубка 4 и сопла 5 с пористым цилиндрическим насадком 1. Газоподводящий патрубок 4 и сопло 5 установлены соосно пористому цилиндрическому насадку 1 с возможностью контролируемого перемещения вдоль его оси, обеспечиваемое узлом перемещения 6.The radiation gas burner (Fig. 1) contains a replaceable heat-resistant porous cylindrical nozzle 1, the hollow channel of which is provided with a plug 2 on one side, and on the other a quick disconnect assembly 3 of the gas supply pipe 4 and nozzle 5 with the porous cylindrical nozzle 1. Gas supply pipe 4 and the nozzle 5 are mounted coaxially with the porous cylindrical nozzle 1 with the possibility of controlled movement along its axis, provided by the displacement unit 6.

Сменный пористый цилиндрический насадок 1 (см. фиг.2) может быть выполнен различных геометрических размеров, а также с профилированной наружной поверхностью 7 различной конфигурации так, что стенка цилиндрического насадка имеет равномерно переменную толщину вдоль своей продольной оси. Профилированная наружная поверхность пористого цилиндрического насадка 7 обеспечивает улучшение характеристик работы горелки за счет уменьшения гидравлического сопротивления и ускорения разогрева насадка при запуске (см. фиг.5).Replaceable porous cylindrical nozzles 1 (see figure 2) can be made of various geometric sizes, as well as with a profiled outer surface 7 of various configurations so that the wall of the cylindrical nozzle has a uniformly variable thickness along its longitudinal axis. The profiled outer surface of the porous cylindrical nozzle 7 improves the performance of the burner by reducing the hydraulic resistance and accelerating the heating of the nozzle at startup (see figure 5).

Сменный цилиндрический пористый насадок 1 (см. фиг.3) может быть снабжен дополнительным коаксиально расположенным в зоне горения кольцевым насадком 8, выполненным из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала (ВПЯМ), который изготавливают из металлов или металлокерамики (для предлагаемой горелки - жаропрочных), имеет открытую пористость 75-99% и состоит из ячеек размером 2-6 мм. Данный материал высокопроницаем не только для газов и жидкостей, но и для инфракрасного излучения при толщине в несколько ячеек (см. фиг.4).The replaceable cylindrical porous nozzle 1 (see Fig. 3) can be equipped with an additional annular nozzle 8 coaxially located in the combustion zone, made of a highly permeable cellular-porous material (VPNM), which is made of metals or cermets (heat-resistant for the proposed burner), has an open porosity of 75-99% and consists of cells 2-6 mm in size. This material is highly permeable not only for gases and liquids, but also for infrared radiation with a thickness of several cells (see figure 4).

На входе в полость цилиндрического насадка 1 при подаче газового топлива из сопла 5 образуется зона рециркуляции 9 и далее по потоку зона горения 10. Запальное устройство 11 для воспламенения образовавшейся горючей смеси установлено в зоне горения цилиндрического пористого насадка 1 или насадка 7 с профилированной наружной поверхностью или дополнительного кольцевого насадка 8.At the entrance to the cavity of the cylindrical nozzle 1, when the gas fuel is supplied from the nozzle 5, a recirculation zone 9 forms and then a combustion zone 10 further downstream. The ignition device 11 for igniting the resulting combustible mixture is installed in the combustion zone of the cylindrical porous nozzle 1 or nozzle 7 with a profiled outer surface or additional ring nozzle 8.

Способ проведения процесса горения в радиационной газовой горелке осуществляется следующим образом.The method of carrying out the combustion process in a radiation gas burner is as follows.

Газообразное топливо под давлением подается через газоподводящий патрубок 4 и сопло 5 в полость жаростойкого пористого цилиндрического насадка 1, в которой вследствие возникшего разрежения осуществляется эжекция окружающего воздуха извне в полость насадка через его проницаемые стенки. Полость пористого цилиндрического насадка 1, по сути дела, представляет собой смеситель газообразного топлива с эжектируемым воздухом. Качество приготовления топливно-воздушной смеси к горению обеспечивается наличием зоны рециркуляции 9 в области смешения. Из-за гидравлического сопротивления со стороны полости пористого цилиндрического насадка 1 движению струи, подаваемого газового топлива, вокруг последней возникает зона рециркуляции 9 (возвратного течения), в которой происходит смешение топлива с эжектируемым воздухом. Далее по течению струи, вследствие выравнивания профиля скоростей и ее падения из-за отвода массы, давление в полости цилиндрического насадка возрастает выше атмосферного и образовавшаяся горючая смесь истекает через проницаемую стенку пористого насадка 1 наружу, где в зоне горения 10 поджигается запальным устройством 11. Воспламенившаяся смесь охватывает часть наружной поверхности пористого цилиндрического насадка 1, затем пламя стабилизируется в его выходных слоях. По мере разогрева поверхности цилиндрического насадка приповерхностный слой пламени истончается и практически исчезает и реализуется режим внешнепорового горения, при котором по мере разогрева цилиндрический насадок раскаляется, что вызывает мощное ИК-излучение.Gaseous fuel is supplied under pressure through a gas supply pipe 4 and a nozzle 5 into a cavity of a heat-resistant porous cylindrical nozzle 1, in which, due to the resulting vacuum, an external air is ejected into the nozzle cavity through its permeable walls. The cavity of the porous cylindrical nozzle 1, in fact, is a mixer of gaseous fuel with ejected air. The quality of the preparation of the fuel-air mixture for combustion is ensured by the presence of a recirculation zone 9 in the mixing region. Due to the hydraulic resistance from the side of the cavity of the porous cylindrical nozzle 1 to the movement of the jet supplied by the gas fuel, a recirculation zone 9 (return flow) arises around the latter, in which the fuel is mixed with the ejected air. Further along the stream, due to the alignment of the velocity profile and its fall due to the removal of the mass, the pressure in the cavity of the cylindrical nozzle increases above atmospheric and the resulting combustible mixture flows out through the permeable wall of the porous nozzle 1, where it is ignited by the ignition device 11 in the combustion zone 10. Ignited the mixture covers part of the outer surface of the porous cylindrical nozzle 1, then the flame is stabilized in its output layers. As the surface of the cylindrical nozzle heats up, the surface layer of the flame becomes thinner and practically disappears and the external pore burning mode is realized, during which the cylindrical nozzles become heated during heating, which causes powerful infrared radiation.

Регулировка работы радиационной газовой горелки осуществляется изменением давления впрыска газообразного топлива и/или положением сопла 5 в полости цилиндрического насадка 1, обеспечиваемым узлом перемещения 6. Таким образом, регулируют величину зоны рециркуляции 9 и эжектирующую воздух площадь поверхности насадка.The operation of the radiation gas burner is controlled by changing the injection pressure of the gaseous fuel and / or the position of the nozzle 5 in the cavity of the cylindrical nozzle 1 provided by the displacement unit 6. Thus, the size of the recirculation zone 9 and the air ejecting surface are regulated.

Для улучшения характеристик радиационной газовой горелки, пористый цилиндрический насадок 1 выполнен сменным и может иметь различные геометрические размеры и различную конфигурацию профилированной поверхности, например в виде чередующихся канавок и выступов 7, как показано на фиг.2. Профилированная поверхность насадка 7 увеличивает площадь поверхности, через которую проходят газообразные среды при эжекции воздуха и выходе из насадка горючей смеси, а также увеличивается площадь излучающей поверхности по сравнению с насадком постоянного сечения.To improve the characteristics of a radiation gas burner, the porous cylindrical nozzles 1 are interchangeable and can have different geometric dimensions and different configurations of the profiled surface, for example in the form of alternating grooves and protrusions 7, as shown in Fig.2. The profiled surface of the nozzle 7 increases the surface area through which gaseous media pass during air ejection and the combustible mixture exits the nozzle, and the area of the emitting surface increases as compared with a constant section nozzle.

Улучшению характеристик работы радиационной газовой горелки служит дополнительный кольцевой насадок 8, выполненный из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала (ВПЯМ). Расположенный в зоне горения 10 дополнительный насадок 8 разогревается до раскаленного состояния, становится дополнительным излучателем как наружу, так и в сторону пористого цилиндрического насадка 1, так что в результате взаимного облучения насадок 1 и дополнительный насадок 8 разогреваются интенсивнее, чем в его отсутствии.An improvement in the performance of a radiation gas burner is provided by an additional annular nozzle 8 made of a highly permeable cellular-porous material (HPMP). Located in the combustion zone 10, the additional nozzles 8 are heated to a hot state, becoming an additional emitter both outward and towards the porous cylindrical nozzle 1, so that as a result of mutual irradiation of the nozzles 1 and the additional nozzles 8 are heated more than in its absence.

Дополнительный насадок 8 является стабилизатором пламени, препятствуя его срыву при форсированных режимах горения.An additional nozzle 8 is a flame stabilizer, preventing its disruption during forced combustion modes.

В предлагаемой радиационной газовой горелке наличие мощных радиационных потоков из зоны горения и от продуктов сгорания способствует существенному снижению максимальных температур горения, и, как следствие, достигаются очень низкие значения NOx эмиссии (единицы и десятки ppm), и уменьшению уровня шума. Эффективному сжиганию газового топлива способствует дополнительный подогрев и микроперемешивание топливной смеси в порах цилиндрического насадка с профилированной наружной поверхностью или с дополнительным кольцевым насадком, выполненным из ВПЯМ.In the proposed radiation gas burner, the presence of powerful radiation fluxes from the combustion zone and from the combustion products contributes to a significant decrease in the maximum combustion temperatures, and, as a result, very low NO x emission values (units and tens of ppm) are achieved, and noise level is reduced. Effective combustion of gas fuel is facilitated by additional heating and micro-mixing of the fuel mixture in the pores of a cylindrical nozzle with a profiled outer surface or with an additional annular nozzle made of HPL.

Радиационная газовая горелка может быть реализована для диапазона мощностей от десятков ватт до мегаватт лишь за счет изменения габаритов сменного цилиндрического пористого насадка.A radiation gas burner can be implemented for a power range from tens of watts to megawatts only by changing the dimensions of a replaceable cylindrical porous nozzle.

Регулировка состава топлива (коэффициента избытка воздуха) соотношение «газ-воздух» может производиться путем перемещения сопла по оси пористого цилиндрического насадка для изменения площади входа воздуха.Adjusting the fuel composition (excess air coefficient) the gas-air ratio can be done by moving the nozzle along the axis of the porous cylindrical nozzle to change the air inlet area.

Тепловая мощность регулируется в широких пределах (в 10-J-20 раз) путем изменения давления газа.Thermal power is regulated over a wide range (10-J-20 times) by changing the gas pressure.

Claims (4)

1. Радиационная газовая горелка, содержащая жаростойкий пористый цилиндрический насадок, с заглушкой с одной стороны и газоподводящим патрубком с соплом с другой, и запальное устройство, отличающаяся тем, что жаростойкий пористый цилиндрический насадок выполнен сменным и снабжен быстроразъемным соединением с газоподводящим патрубком и газовым соплом, установленными соосно ему и с возможностью перемещения вдоль его оси.1. A radiation gas burner containing a heat-resistant porous cylindrical nozzle, with a plug on one side and a gas supply pipe with a nozzle on the other, and an ignition device, characterized in that the heat-resistant porous cylindrical nozzle is removable and equipped with a quick connection with a gas supply pipe and a gas nozzle, mounted coaxially with it and with the ability to move along its axis. 2. Радиационная газовая горелка по п.1, отличающаяся тем, что жаростойкий пористый цилиндрический насадок выполнен с профилированной наружной поверхностью так, что стенка насадка имеет регулярно переменную толщину вдоль своей продольной оси.2. The radiation gas burner according to claim 1, characterized in that the heat-resistant porous cylindrical nozzles are made with a profiled outer surface so that the wall of the nozzle has a regularly variable thickness along its longitudinal axis. 3. Радиационная газовая горелка по п.1, отличающаяся тем, что жаростойкий пористый цилиндрический насадок снабжен дополнительным коаксиально расположенным в зоне горения кольцевым насадком, выполненным из высокопроницаемого ячеисто-пористого материала.3. The radiation gas burner according to claim 1, characterized in that the heat-resistant porous cylindrical nozzle is equipped with an additional annular nozzle coaxially located in the combustion zone made of a highly permeable cellular-porous material. 4. Способ проведения процесса горения в радиационной газовой горелке, включающий подачу газа и воздуха во внутреннюю полость жаростойкого пористого цилиндрического насадка, движение газовой смеси через поры его стенки, розжиг и процесс горения в них, отличающийся тем, что смешение газообразного топлива с воздухом осуществляют в полости жаростойкого пористого цилиндрического насадка, при этом воздух эжектируют извне через пористую стенку насадка в зоне рециркуляции струей подаваемого под давлением газа, а оптимальное соотношение компонентов топлива регулируют увеличением или уменьшением площади зоны рециркуляции положением подвижного сопла в пористом цилиндрическом насадке и/или изменением давления подаваемого через сопло газа. 4. The method of carrying out the combustion process in a radiation gas burner, including the supply of gas and air into the internal cavity of the heat-resistant porous cylindrical nozzle, the movement of the gas mixture through the pores of its wall, ignition and the combustion process in them, characterized in that the gaseous fuel is mixed with air in cavity of the heat-resistant porous cylindrical nozzle, while air is ejected from the outside through the porous wall of the nozzle in the recirculation zone by a jet of gas supplied under pressure, and the optimal ratio of fuel rods are controlled by increasing or decreasing the area of the recirculation zone by the position of the movable nozzle in the porous cylindrical nozzle and / or by changing the pressure of the gas supplied through the nozzle.
RU2011118090/06A 2011-05-04 2011-05-04 Radiation gas burner, and its combustion process RU2462661C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118090/06A RU2462661C1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 Radiation gas burner, and its combustion process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118090/06A RU2462661C1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 Radiation gas burner, and its combustion process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2462661C1 true RU2462661C1 (en) 2012-09-27

Family

ID=47078562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011118090/06A RU2462661C1 (en) 2011-05-04 2011-05-04 Radiation gas burner, and its combustion process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2462661C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193651U1 (en) * 2019-08-18 2019-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "ФЛЕЙМЛАБ" RADIATION GAS BURNER
RU2753319C1 (en) * 2020-12-22 2021-08-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) Radiation burner

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3191659A (en) * 1958-04-07 1965-06-29 American Thermocatalytic Corp Radiant gas burner
SU1820152A1 (en) * 1991-03-21 1993-06-07 Fiz Tekhn I N Proizv Ob Edinen Radiating gas burner
RU2310129C1 (en) * 2006-05-10 2007-11-10 Томский научный центр СО РАН Multipurpose porous nozzle for flameless gas burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3191659A (en) * 1958-04-07 1965-06-29 American Thermocatalytic Corp Radiant gas burner
SU1820152A1 (en) * 1991-03-21 1993-06-07 Fiz Tekhn I N Proizv Ob Edinen Radiating gas burner
RU2310129C1 (en) * 2006-05-10 2007-11-10 Томский научный центр СО РАН Multipurpose porous nozzle for flameless gas burner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193651U1 (en) * 2019-08-18 2019-11-07 Общество с ограниченной ответственностью "ФЛЕЙМЛАБ" RADIATION GAS BURNER
RU2753319C1 (en) * 2020-12-22 2021-08-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) Radiation burner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080124666A1 (en) Porous burner as well as a method for operating a porous burner
CN107420892A (en) A kind of outer circulation smoke backflow formula all-premixing burner
RU2640305C1 (en) Radiation gas burner
KR20090118029A (en) Heating device including catalytic burning of liquid fuel
EP3224543B1 (en) Radiant burner for noxious gas incineration
RU2462661C1 (en) Radiation gas burner, and its combustion process
US9562683B2 (en) Aphlogistic burner
CN107504487B (en) Continuous dispersion type combustion device and method for forming continuous dispersion type combustion
RU136875U1 (en) INFRARED RADIATION BURNER
RU2753319C1 (en) Radiation burner
RU129599U1 (en) INFRARED RADIATION BURNER
CN102245970B (en) Combustor
Vasilik et al. Stimulated surface combustion in infrared burners
RU113336U1 (en) BURNER
RU2514810C1 (en) Device for gas heating
RU178084U1 (en) Burner device
RU2427758C1 (en) Radiation burner
RU2362945C1 (en) Radiative burner
KR101830501B1 (en) Injection nozzle and burner having same
CN211475929U (en) Combustion device of gas burning kiln
RU2361150C1 (en) Mixing gas heat generator
WO2018058928A1 (en) Gas water heater
RU111614U1 (en) RECOVERABLE GAS BURNER
RU26108U1 (en) GAS-BURNER
RU31634U1 (en) Oil Burner Infrared

Legal Events

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

Effective date: 20160505