RU2471117C1 - Recuperative gas burner, and air heating method using that burner - Google Patents

Recuperative gas burner, and air heating method using that burner Download PDF

Info

Publication number
RU2471117C1
RU2471117C1 RU2011133696/06A RU2011133696A RU2471117C1 RU 2471117 C1 RU2471117 C1 RU 2471117C1 RU 2011133696/06 A RU2011133696/06 A RU 2011133696/06A RU 2011133696 A RU2011133696 A RU 2011133696A RU 2471117 C1 RU2471117 C1 RU 2471117C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
chamber
combustion chamber
gas
housing
Prior art date
Application number
RU2011133696/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Фролов
Original Assignee
Александр Викторович Фролов
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 Александр Викторович Фролов filed Critical Александр Викторович Фролов
Priority to RU2011133696/06A priority Critical patent/RU2471117C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471117C1 publication Critical patent/RU2471117C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

FIELD: heating.SUBSTANCE: recuperative gas burner includes housing, combustion chamber coaxially located in it, gas chamber with multijet gas nozzle and ignition device, air chamber located in annular space between combustion chamber and housing; at that, combustion chamber is provided with cylindrical and slot holes uniformly located along the perimetre; air supply branch pipe is located on the housing on gas chamber side; at that, gas burner includes cylindrical shell fixed in housing dividing the air chamber into external and internal annular air chambers interconnected between each other on the side of outlet nozzle; combustion chamber is equipped with longitudinal ribs uniformly located along the perimetre; housing is provided with heat insulation. At operation of the burner, first, air is supplied through external annular air chamber located between heat-insulated housing and cylindrical shell in the direction from gas chamber to outlet nozzle, where it is heated from annular shell and heat-insulated housing; then, in opposite direction, through internal annular air chamber located between annular shell and combustion chamber, where it is heated further from cylindrical shell, combustion chamber and longitudinal ribs, and after that, through cylindrical and slot holes to combustion chamber.EFFECT: increasing combustion efficiency of gaseous fuel by means of additional heating in it of air and inner recuperation of heat.4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в системах отопления сушильных, подогревательных, термических, плавильных печей, паровых и водогрейных котлов и других тепловых агрегатов.The invention relates to heat engineering and can be used for burning gaseous fuels in heating systems of drying, heating, thermal, smelting furnaces, steam and hot water boilers and other thermal units.

Известна рекуперативная горелка преимущественно для обогрева рабочих объемов промышленных печей (см. патент на изобретение SU №1400519 МПК F23D 14/00 «Рекуперативная горелка для газообразного или жидкого топлива», дата публикации 30.05.88), содержащая воздухоподающий корпус, размещенную в корпусе с кольцевым зазором трубу первичного воздуха, камеру сгорания с выходным соплом, соединенную с топливной трубой, а также обечайку с отогнутой наружу входной кромкой и отогнутой внутрь выходной кромкой, установленную в кольцевом зазоре между корпусом, трубой первичного воздуха и камерой сгорания с образованием наружной и внутренней кольцевой камеры рекуператора.A recuperative burner is known mainly for heating the working volumes of industrial furnaces (see patent SU No. 1400519 IPC F23D 14/00 “Recuperative burner for gaseous or liquid fuels”, publication date 05/30/88), containing an air supply housing housed in a ring housing the gap of the primary air pipe, a combustion chamber with an outlet nozzle connected to the fuel pipe, as well as a shell with an outwardly curved inlet edge and an inwardly curved outlet edge mounted in an annular gap between the housing, th primary air and the combustion chamber to form the outer and inner annular recuperator chamber.

В известной рекуперативной горелке камера сгорания расположена в конце горелки со стороны выхода ее в теплотехнический агрегат и занимает незначительный объем по отношению к объему горелки, что не позволяет обеспечить эффективный подогрев первичного воздуха, по всей длине горелки. Подогрев вторичного воздуха во внутренней кольцевой камере от горячих газов, забранных из рабочего пространства печи и проходящих по наружной кольцевой камере, не обеспечивает заметного повышения эффективности подогрева воздуха, так как объем нагретого вторичного воздуха составляет от 10 до 30% холодного воздуха.In the known recuperative burner, the combustion chamber is located at the end of the burner from the outlet to the heating unit and occupies a small volume in relation to the volume of the burner, which does not allow for effective heating of the primary air along the entire length of the burner. The heating of the secondary air in the inner annular chamber from hot gases taken from the working space of the furnace and passing through the outer annular chamber does not provide a noticeable increase in the efficiency of heating the air, since the volume of heated secondary air is from 10 to 30% of cold air.

Кроме того, при заборе горячих газов в наружную кольцевую камеру из рабочего пространства печи, где присутствуют продукты неполного сгорания топлива, которые при прохождении через рекуперативную часть горелки образуют сажу. Техническая пыль от огнеупоров, окалины обжигаемых заготовок, находящаяся в рабочем пространстве печи, а также образованная сажа, засоряют канал для прохождения печных газов, снижая эффективность работы горелки.In addition, when hot gases are taken into the outer annular chamber from the furnace working space, where products of incomplete combustion of fuel are present, which form soot when passing through the regenerative part of the burner. Technical dust from refractories, scale of fired billets located in the working space of the furnace, as well as formed soot, clog the channel for the passage of furnace gases, reducing the efficiency of the burner.

При работе на малых расходах воздуха из-за низкого теплосъема происходит перегрев рекуперативной части горелки, что приводит к сгоранию сажи и прогару обечайки. При этом известное расположение камеры сгорания способствует ее перегреву, во избежание которого установлена водоохлаждаемая кольцевая труба, что усложняет горелку и ее эксплуатацию.When working at low air flow rates due to low heat removal, the regenerative part of the burner overheats, which leads to soot combustion and burnout of the shell. Moreover, the known location of the combustion chamber contributes to its overheating, in order to avoid which a water-cooled annular tube is installed, which complicates the burner and its operation.

Известна рекуперативная горелка (см. патент на изобретение RU №2378573 МПК F23D 14/00 «Рекуперативная горелка для газообразного топлива», дата публикации 10.01.2010), содержащая корпус, размещенную в нем с кольцевым зазором трубу первичного воздуха, камеру сгорания, теплообменник, выполненный из пучка труб, предназначенных для продуктов сгорания, причем трубы теплообменника проходят сквозь смонтированную между корпусом и трубой первичного воздуха винтовую спираль для направления воздуха, омывающего трубы теплообменника.A recuperative burner is known (see patent for invention RU No. 2378573 IPC F23D 14/00 “Recuperative burner for gaseous fuel”, publication date 10.01.2010), comprising a housing, a primary air pipe, a combustion chamber, a heat exchanger placed therein with an annular gap, made of a bundle of pipes intended for combustion products, the heat exchanger pipes passing through a helix mounted between the housing and the primary air pipe to direct the air washing the heat exchanger pipes.

Известная горелка имеет те же недостатки, что и вышеприведенный аналог. Выполнение теплообменника из пучка труб усложняет горелку, а протягивание по ним дымовых газов из рабочего пространства печи, где присутствуют продукты неполного сгорания топлива, может вызвать образование в трубах сажи при их догорании, что требует периодической очистки труб от сажи, технической пыли, и окалины. При работе на малых расходах воздуха возможно сгорание сажи, повышение температуры и прогар труб.Known burner has the same disadvantages as the above analogue. The execution of the heat exchanger from the tube bundle complicates the burner, and the drawing of flue gases through it from the furnace working area, where products of incomplete combustion of fuel are present, can cause soot in the pipes when they burn out, which requires periodic cleaning of the pipes from soot, technical dust, and scale. When working at low air flow rates, soot combustion, temperature increase and burnout of pipes are possible.

Наиболее близкой по назначению и конструктивным элементам является рекуперативная газовая горелка (см. патент на изобретение RU №2172895, 7 МПК F23D 14/20, дата публикации 27.08.2001 г.), содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным соплом и запальным устройством, а также расположенную в кольцевом пространстве между корпусом и камерой сгорания воздушную камеру, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями.The closest to the purpose and structural elements is a recuperative gas burner (see patent for invention RU No. 2172895, 7 IPC F23D 14/20, publication date 08/27/2001), containing a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet nozzle and an ignition device, as well as an air chamber located in the annular space between the housing and the combustion chamber, while the combustion chamber is made with cylindrical and slotted holes evenly spaced around the perimeter.

Известная горелка обеспечивает более эффективное сжигание топлива за счет полного его сжигания в камере сгорания, расположенной практически на всей длине корпуса горелки, а также в результате многоструйной подачи газа в камеру сгорания и равномерной подачи по всему периметру камеры сгорания подогретого от контакта с ней воздуха. Это позволяет при повышении расхода газа и увеличении скорости истечения газовых струй улучшить перемешивание смеси на всей длине камеры сгорания, а также осуществить внутреннюю рекуперацию тепла путем эжекции высокотемпературных газов из зоны высокого давления камеры сгорания через щелевидные отверстия в воздушную камеру, перемешивания их с воздухом и инженкции горячей смеси через цилиндрические отверстия обратно в зону пониженного давления камеры сгорания.The known burner provides more efficient combustion of fuel due to its complete combustion in the combustion chamber located almost over the entire length of the burner body, as well as as a result of multi-jet gas supply to the combustion chamber and uniform supply around the entire perimeter of the combustion chamber of air heated from contact with it. This makes it possible to increase mixing of the mixture along the entire length of the combustion chamber with an increase in gas flow rate and an increase in the velocity of gas jets, as well as to carry out internal heat recovery by ejecting high-temperature gases from the high-pressure zone of the combustion chamber through slit-like openings into the air chamber, mixing them with air and engineering hot mixture through cylindrical openings back to the zone of low pressure of the combustion chamber.

Хотя холодный воздух в воздушной камере подогревается от камеры сгорания, однако он идет в основном по пути наименьшего сопротивления, а именно, напрямую в камеру сгорания и в меньшей степени направляется в кольцевой зазор между камерой сгорания и корпусом. Кроме того, внутренняя рекуперация тепла в известной горелке наиболее эффективна при смещении зоны фронтального горения в сторону выходного сопла, что возможно при работе горелки на больших мощностях.Although the cold air in the air chamber is heated from the combustion chamber, however, it mainly follows the path of least resistance, namely, directly into the combustion chamber and, to a lesser extent, is directed into the annular gap between the combustion chamber and the housing. In addition, internal heat recovery in a known burner is most effective when the frontal combustion zone is shifted towards the outlet nozzle, which is possible when the burner is operating at high power.

Техническим результатом является повышение эффективности работы рекуперативной газовой горелки в широком диапазоне режимов ее работы.The technical result is to increase the efficiency of a regenerative gas burner in a wide range of modes of operation.

Указанный технический результат достигается тем, что рекуперативная газовая горелка, содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным газовым соплом и запальным устройством, воздушную камеру, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания и корпусом, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями, патрубок подачи воздуха расположен на корпусе со стороны газовой камеры, согласно изобретению, она содержит цилиндрическую обечайку, закрепленную в корпусе и разделяющую воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, камера сгорания снабжена равномерно расположенными по периметру продольными ребрами, корпус выполнен с теплоизоляцией, запальное устройство выполнено в виде запальной свечи или скоростной газовой горелки, установленной таким образом, что ее выходное сопло коаксиально расположено в центральном канале многоструйного газового сопла.The specified technical result is achieved in that a recuperative gas burner comprising a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet gas nozzle and an ignition device, an air chamber located in the annular space between the combustion chamber and the housing, evenly spaced cylindrical and slotted holes, the air supply pipe is located on the housing from the side of the gas chamber, according to the invention, it contains it is a cylindrical shell fixed in the casing and dividing the air chamber into outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, the combustion chamber is provided with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter, the casing is made with heat insulation, the ignition device is made in the form of a glow plug or high-speed a gas burner installed in such a way that its output nozzle is coaxially located in the central channel of the multi-jet gas nozzle.

Наличие цилиндрической обечайки, закрепленной в корпусе и разделяющей воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, в совокупности с расположением патрубка подачи воздуха со стороны газовой камеры, позволяет производить дополнительную внутреннюю рекуперацию тепла за счет подогрева подаваемого воздуха от цилиндрической обечайки и корпуса при прохождении его от патрубка подачи воздуха по наружной кольцевой воздушной камере, а затем за счет подогрева воздуха от камеры сгорания, продольных ребер и цилиндрической обечайки при прохождении его в обратном направлении во внутренней кольцевой воздушной камере. Это значительно повышает эффективность работы рекуперативной горелки в широком диапазоне мощностей. Кроме того, заявляемая конструкция рекуперативной горелки позволяет использовать новый способ подогрева воздуха вместо используемого в аналогах способа подогрева дымовыми газами, забираемыми из рабочего пространства печи, что значительно повышает ресурс работы рекуперативной газовой горелки.The presence of a cylindrical shell fixed in the housing and dividing the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, together with the location of the air supply pipe from the gas chamber side, allows for additional internal heat recovery by heating the supplied air from cylindrical shell and housing when it passes from the air supply pipe through the outer annular air chamber, and then due to air heating t combustion chamber, the longitudinal edges and the cylindrical shell as it passes in the reverse direction in the inner annular air chamber. This significantly increases the efficiency of the regenerative burner in a wide range of capacities. In addition, the inventive design of a regenerative burner allows you to use a new method of heating the air instead of the method used in analogues for heating flue gases taken from the working space of the furnace, which significantly increases the life of the regenerative gas burner.

Выполнение камеры сгорания с равномерно расположенными по периметру продольными ребрами позволяет значительно увеличить теплоотдающую поверхность камеры сгорания, а следовательно, и поверхность съема тепла, что увеличивает температуру подаваемого в камеру сгорания воздуха.The implementation of the combustion chamber with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter allows to significantly increase the heat transfer surface of the combustion chamber, and therefore the heat removal surface, which increases the temperature of the air supplied to the combustion chamber.

Совокупность существенных признаков заявляемой рекуперативной газовой горелки в отличие от известных аналогов, где горячие дымовые газы для подогрева воздуха забирают из рабочего пространства печи в зоне действия факела, снижая в нем количество полезного тепла в рабочем пространстве печи, позволяет осуществить процесс внутренней рекуперации тепла, а именно, использовать тепло, забранное из данного процесса сжигания газообразного топлива, и возвращать его в этот же процесс, что повышает эффективность работы рекуперативной газовой горелки. Выполнение корпуса с теплоизоляцией позволяет практически исключить излучение тепла от горелки во внешнюю среду, а использовать его для повышения температуры подогрева воздуха.The set of essential features of the inventive recuperative gas burner, in contrast to the known analogues, where hot flue gases for heating the air are taken from the working space of the furnace in the zone of the torch, reducing the amount of useful heat in the working space of the furnace, allows for the process of internal heat recovery, namely , use the heat taken from this process of burning gaseous fuels, and return it to the same process, which increases the efficiency of the regenerative gas mountains Christmas trees. The implementation of the housing with thermal insulation allows virtually eliminating the radiation of heat from the burner into the external environment, and use it to increase the temperature of the air heating.

Выполнение запального устройства в виде запальной свечи позволяет обеспечить оптимальный режим работы рекуперативной газовой горелки на малых мощностях, а выполнение в качестве запального устройства скоростной газовой горелки позволяет применять рекуперативные горелки больших мощностей, что значительно повышает эффективность работы рекуперативной горелки в широких диапазонах.The implementation of the ignition device in the form of a glow plug allows the optimal operation of the recuperative gas burner at low powers, and the performance of the high-speed gas burner as the ignition device allows the use of high power recuperative burners, which significantly increases the efficiency of the regenerative burner in wide ranges.

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the patentability condition "inventive step".

На чертеже изображена рекуперативная газовая горелка в разрезе.The drawing shows a regenerative gas burner in section.

Рекуперативная газовая горелка содержит корпус 1, камеру сгорания 2 с выходным соплом 3, коаксиально расположенную в корпусе 1, газовую камеру 4 с многоструйным газовым соплом 5, воздушную камеру 6, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания 2 и корпусом 1, цилиндрическую обечайку 7, разделяющую воздушную камеру 6 на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла 3 наружную кольцевую воздушную камеру 8 и внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9. В газовой камере установлена запальная свеча 10. Камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по наружному периметру продольными ребрами 11, а также цилиндрическими отверстиями 12 и щелевыми отверстиями 13. Камера сгорания 2 центрируется со стороны выходного сопла 3 выступами 14, с другой стороны она центрируется пластиной 15, соединенной с фланцем 16 при помощи болтов 17. Обечайка 7 жестко закреплена в корпусе 1 при помощи фланца 18. С другой стороны она опирается на корпус 1 при помощи перемычек 19, между которыми воздух проходит из наружной кольцевой воздушной камеры 8 во внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9.A regenerative gas burner comprises a housing 1, a combustion chamber 2 with an outlet nozzle 3 coaxially located in the housing 1, a gas chamber 4 with a multi-jet gas nozzle 5, an air chamber 6 located in the annular space between the combustion chamber 2 and the housing 1, a cylindrical shell 7, dividing the air chamber 6 into the outer annular air chamber 8 and the inner annular air chamber 9 communicating with each other from the outlet nozzle 3 side. A glow plug 10 is installed in the gas chamber. The combustion chamber is made with p longitudinal ribs 11 uniformly spaced along the outer perimeter, as well as cylindrical holes 12 and slotted holes 13. The combustion chamber 2 is centered on the side of the output nozzle 3 by the protrusions 14, on the other hand, it is centered by a plate 15 connected to the flange 16 by means of bolts 17. Shell 7 rigidly fixed in the housing 1 by means of a flange 18. On the other hand, it is supported by the housing 1 by means of jumpers 19, between which air passes from the outer annular air chamber 8 into the inner annular air chamber 9.

Патрубок для подачи воздуха 20 расположен на корпусе 1 со стороны газовой камеры 4, снабженной каналами 21 для подачи воздуха в центральный канал газовой камеры 4. Для подвода газа предусмотрен патрубок 22. В камере сгорания 2 установлен электрод контроля пламени 23, рабочие элементы которого расположены вдоль камеры сгорания 2. Корпус 1 снабжен теплоизоляцией 24.A pipe for supplying air 20 is located on the housing 1 from the side of the gas chamber 4, equipped with channels 21 for supplying air to the central channel of the gas chamber 4. A pipe 22 is provided for supplying gas. A flame control electrode 23 is installed in combustion chamber 2, the working elements of which are located along combustion chambers 2. The housing 1 is provided with thermal insulation 24.

Рекуперативная газовая горелка работает следующим образом. Через патрубок подачи воздуха 20 и патрубок для подвода газа 22 подают в горелку воздух и газ соответственно. Воздух из наружной кольцевой воздушной камеры 8, проходя между перемычками 19, поступает во внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9 и далее через отверстия 12 и 13 в камеру сгорания 2 и через каналы 21 в газовую камеру 4, где образуется газовоздушная запальная смесь, которая поступает через многоструйное газовое сопло 5 в камеру сгорания 2 и воспламеняется от запальной свечи 10. Наличие пламени в камере сгорания контролируют при помощи электрода контроля пламени 23. В процессе работы рекуперативной газовой горелки происходит разогрев цилиндрической обечайки 7. При этом воздух, поступающий через патрубок 20 и проходящий через наружную кольцевую воздушную камеру 8, подогревается от цилиндрической обечайки 7 и корпуса 1. Затем при прохождении воздуха через внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9 он дополнительно подогревается от кольцевой обечайки 7, от наружной поверхности камеры сгорания 2 и от продольных ребер 11. Эффективность подогрева воздуха увеличивается за счет продольных ребер 11. Воздух, нагретый до температуры 200-300°C, поступает в камеру сгорания 2 и газовую камеру 4, что значительно повышает эффективность сгорания топлива, снижая его расход. Таким образом, за счет совокупности существенных признаков заявленной рекуперативной газовой горелки осуществляется внутренняя рекуперация тепла, эффективность которой повышается за счет наличия теплоизоляции 24 корпуса 1.Recuperative gas burner operates as follows. Through the air supply pipe 20 and the gas supply pipe 22, air and gas are supplied to the burner, respectively. Air from the outer annular air chamber 8, passing between the jumpers 19, enters the inner annular air chamber 9 and then through the openings 12 and 13 into the combustion chamber 2 and through channels 21 into the gas chamber 4, where a gas-air ignition mixture is formed, which flows through a multi-jet the gas nozzle 5 into the combustion chamber 2 and ignites from the spark plug 10. The presence of a flame in the combustion chamber is controlled using the flame control electrode 23. During the operation of the regenerative gas burner, the cylinder is heated oh shell 7. In this case, the air entering through the pipe 20 and passing through the outer annular air chamber 8 is heated from the cylindrical shell 7 and the housing 1. Then, when air passes through the inner annular air chamber 9, it is additionally heated from the annular shell 7, from the outer the surface of the combustion chamber 2 and from the longitudinal ribs 11. The efficiency of heating the air increases due to the longitudinal ribs 11. Air heated to a temperature of 200-300 ° C enters the combustion chamber 2 and the gas chamber 4, which means Flax increases the efficiency of fuel combustion, reducing its consumption. Thus, due to the combination of essential features of the claimed regenerative gas burner, internal heat recovery is carried out, the efficiency of which is increased due to the presence of thermal insulation 24 of the building 1.

Известен способ подогрева воздуха в рекуперативной газовой горелке, описанный в патенте на изобретение RU №2378573, МПК F23D 14/00, опубликованный 10.01.2001 г. «Рекуперативная горелка для газообразного топлива», заключающийся в отборе дымовых газов из зоны факела рабочего пространства агрегата и передаче теплоты воздуху, идущему на горение, путем подогрева воздуха в рекуператоре с теплообменными трубами, по которым с помощью вентилятора подают находящиеся в рабочем пространстве агрегата дымовые газы, которые отдают тепло теплообменным трубам, затем поступают через дымовой коллектор в дымовую трубу, а воздух подают вентилятором через воздушный коллектор в канал с теплообменными трубами, от которых происходит его подогрев.A known method of heating air in a recuperative gas burner is described in the patent for invention RU No. 2378573, IPC F23D 14/00, published January 10, 2001, "Recuperative burner for gaseous fuel", which consists in the selection of flue gases from the torch zone of the working space of the unit and transferring heat to the combustion air by heating the air in a heat exchanger with heat exchange pipes, through which a fan is supplied with flue gases in the working space of the unit, which give heat to the heat exchange pipes, m fed through flue collector into the chimney, and the air is fed through a fan in the air manifold channel heat exchange tubes, of which there is its display.

Недостатком известного способа является протягивание дымовых газов из рабочего пространства агрегата по теплообменным трубам, что может вызвать образование в них сажи при догорании продуктов неполного сгорания. Это вызывает загрязнение внутренней поверхности теплообменных труб и требует периодической их очистки. При работе на малых расходах воздуха из-за низкого теплосъема возможно повышение температуры и, как следствие, догорание сажи и прогар теплообменных труб.The disadvantage of this method is the pulling of flue gases from the working space of the unit through heat-exchange pipes, which can cause the formation of soot in them when the products of incomplete combustion are burned out. This causes contamination of the inner surface of the heat exchange tubes and requires periodic cleaning. When working at low air flow rates due to low heat removal, an increase in temperature is possible and, as a result, soot burns out and burn-out of heat transfer pipes.

Наиболее близким является способ подогрева воздуха в рекуперативной газовой горелке, описанный в патенте RU №1400519, МПК F23D 14/00, дата публикации 30.05.88 «Рекуперативная горелка для газообразного или жидкого топлива», который включает подогрев воздуха, идущего на горение, горячими дымовыми газами, забранными из зоны факела рабочего пространства печи и проходящими через наружную кольцевую полость, расположенную между корпусом и кольцевой обечайкой, и далее в систему дымовода, а воздух подают по внутренней кольцевой полости, расположенной между кольцевой обечайкой и трубой первичного воздуха, в камеру сгорания и к выходному соплу горелки.The closest is a method of heating air in a recuperative gas burner, described in patent RU No. 1400519, IPC F23D 14/00, publication date 05/30/88 "Recuperative burner for gaseous or liquid fuels", which includes heating the combustion air with hot smoke gases taken from the torch zone of the furnace working space and passing through the outer annular cavity located between the body and the annular shell, and then into the chimney system, and air is supplied through the inner annular cavity located between ring shell and primary air pipe into the combustion chamber and to the outlet nozzle of the burner.

Известный способ имеет те же недостатки, что и вышеуказанный аналог, а именно, забор горячих дымовых газов из зоны действия факела рабочего пространства печи, где присутствуют продукты неполного сгорания топлива, которые впоследствии при прохождении рекуперативной зоны догорают с возможным образованием сажи. Техническая пыль, присутствующая в дымовых газах, сажа засоряют проходной канал кольцевой полости, снижая эффективность подогрева воздуха. Кроме того, при работе на малых расходах воздуха возможно сгорание сажи и прогар кольцевой обечайки.The known method has the same disadvantages as the aforementioned analogue, namely, the intake of hot flue gases from the zone of action of the torch of the working space of the furnace, where there are products of incomplete combustion of fuel, which subsequently burn out with the passage of the regenerative zone with the formation of soot. Technical dust present in flue gases, soot clog the passage channel of the annular cavity, reducing the efficiency of heating the air. In addition, when working at low air flow rates, it is possible to burn soot and burnout of the ring shell.

Существенным недостатком известного способа является также наличие индивидуального отвода дымовых газов от каждой горелки, что приводит к увеличению количества дымоотводов, дополнительной изоляции, увеличению мощности дымососа, и, как следствие, к увеличению стоимости системы дымоудаления.A significant drawback of the known method is the presence of an individual exhaust gas from each burner, which leads to an increase in the number of chimneys, additional insulation, an increase in the power of the exhaust fan, and, as a result, to an increase in the cost of the smoke exhaust system.

Технический результат направлен на повышение эффективности сжигания газообразного топлива путем дополнительного подогрева воздуха и внутренней рекуперации тепла.The technical result is aimed at increasing the efficiency of burning gaseous fuels by additional heating of the air and internal heat recovery.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе подогрева воздуха в рекуперативной газовой горелке, идущего на горение в камеру сгорания через кольцевую камеру, образованную кольцевой цилиндрической обечайкой, согласно изобретению, сначала воздух направляют по наружной кольцевой воздушной камере, расположенной между теплоизолированным корпусом и цилиндрической обечайкой, в направлении от газовой камеры к выходному соплу, где происходит его подогрев от кольцевой обечайки и теплоизолированного корпуса, затем в противоположном направлении по внутренней кольцевой воздушной камере, расположенной между кольцевой обечайкой и камерой сгорания, где происходит его дальнейший подогрев от цилиндрической обечайки, камеры сгорания и продольных ребер, и далее нагретый воздух поступает через цилиндрические и щелевые отверстия в камеру сгорания, осуществляя процесс внутренней рекуперации тепла.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of heating air in a recuperative gas burner, which is burned into the combustion chamber through an annular chamber formed by an annular cylindrical shell, according to the invention, the air is first directed through an outer annular air chamber located between the insulated body and the cylindrical shell , in the direction from the gas chamber to the outlet nozzle, where it is heated from the annular shell and the heat-insulated body, then counterclockwise in the positive direction along the inner annular air chamber located between the annular shell and the combustion chamber, where it is further heated from the cylindrical shell, the combustion chamber, and longitudinal ribs, and then the heated air enters through the cylindrical and slotted holes into the combustion chamber, performing the process of internal heat recovery .

Подогрев воздуха, идущего в камеру сгорания и в газовую камеру, при прохождении его по разогретым до высокой температуры наружной и внутренней кольцевым воздушным камерам, расположенным на длине практически всей горелки, позволяет производить процесс внутренней рекуперации тепла, повышая эффективность сгорания топлива. А также позволяет отказаться от подогрева воздуха дымовыми газами, забранными из рабочего пространства печи, что упрощает способ и обеспечивает надежную работу горелки.Heating the air going into the combustion chamber and into the gas chamber while passing it through the outer and inner annular air chambers heated to a high temperature, located along the length of almost the entire burner, allows the internal heat recovery process to be performed, increasing the efficiency of fuel combustion. And also allows you to refuse from heating the air with flue gases taken from the working space of the furnace, which simplifies the method and ensures reliable operation of the burner.

Способ подогрева воздуха осуществляется следующим образом. Направляют воздух через патрубок 20 при помощи вентилятора (не показан на чертеже) в наружную кольцевую воздушную камеру 8, где происходит его подогрев от разогретой цилиндрической обечайки 7 и теплоизолированного корпуса 1. Затем направляют воздух в противоположном направлении между перемычками 19 во внутреннюю кольцевую воздушную камеру 9, где происходит его подогрев до температуры 200-300°C от цилиндрической обечайки 7, камеры сгорания 2 и продольных ребер 11. Нагретый воздух за счет инжекции поступает через кольцевые отверстия 12 в камеру сгорания 2 и через каналы 21 в газовую камеру 4.The method of heating the air is as follows. Air is directed through the pipe 20 with a fan (not shown in the drawing) into the outer annular air chamber 8, where it is heated from the heated cylindrical shell 7 and the heat-insulated casing 1. Then, air is directed in the opposite direction between the jumpers 19 into the inner annular air chamber 9 where it is heated to a temperature of 200-300 ° C from the cylindrical shell 7, the combustion chamber 2 and the longitudinal ribs 11. Heated air due to injection flows through the annular openings 12 into the chamber anija 2 and through channels 21 to the gas chamber 4.

Процесс сжигания топлива проводят постадийно по длине камеры сгорания 2 по мере образования газовоздушной смеси. При различных давлениях газа смещается зона фронтального горения по длине камеры сгорания. При повышении расхода газа происходит увеличение скорости истечения газовых струй и улучшение перемешивания смеси. При дальнейшем увеличении скорости струй происходит смещение высокотемпературного и высокоскоростного пламени в сторону выходного сопла, создавая перед собой зону высокого давления, а за собой зону разрежения. Большая часть продуктов сгорания со скоростью 200 м/час выходит в сопло, а часть высокотемпературных газов эжектируется через щелевидные отверстия 13 в воздушный поток внутренней кольцевой воздушной камеры 9, перемешивается с ним и возвращается обратно путем инжекции через цилиндрические отверстия 12 в зону разрежения камеры сгорания. Таким образом, осуществляется внутренняя рекуперация тепла и принудительное перемешивание газовоздушной смеси. Дополнительно происходит внутренняя рекуперация тепла за счет подогрева воздуха в наружной 8 и внутренней 9 кольцевых воздушных камерах, повышая эффективность сжигания топлива.The process of burning fuel is carried out in stages along the length of the combustion chamber 2 as the formation of the gas-air mixture. At various gas pressures, the frontal combustion zone shifts along the length of the combustion chamber. With an increase in gas flow, an increase in the rate of expiration of gas jets and an improvement in mixing of the mixture occur. With a further increase in the speed of the jets, a high-temperature and a high-speed flame are displaced toward the outlet nozzle, creating a high pressure zone in front of it and a rarefaction zone behind it. Most of the combustion products exit the nozzle at a speed of 200 m / h, and part of the high-temperature gases is ejected through slit-like openings 13 into the air flow of the inner annular air chamber 9, mixes with it and is returned by injection through cylindrical openings 12 into the rarefaction zone of the combustion chamber. Thus, internal heat recovery and forced mixing of the gas-air mixture are carried out. Additionally, internal heat recovery occurs due to the heating of the air in the outer 8 and inner 9 ring air chambers, increasing the efficiency of fuel combustion.

Claims (4)

1. Рекуперативная газовая горелка, содержащая корпус, коаксиально расположенную в нем камеру сгорания, газовую камеру с многоструйным газовым соплом и запальным устройством, воздушную камеру, расположенную в кольцевом пространстве между камерой сгорания и корпусом, при этом камера сгорания выполнена с равномерно расположенными по периметру цилиндрическими и щелевыми отверстиями, патрубок подачи воздуха расположен на корпусе со стороны газовой камеры, отличающаяся тем, что она содержит цилиндрическую обечайку, закрепленную в корпусе и разделяющую воздушную камеру на сообщающиеся между собой со стороны выходного сопла наружную и внутреннюю кольцевые воздушные камеры, камера сгорания снабжена равномерно расположенными по периметру продольными ребрами, корпус выполнен с теплоизоляцией.1. A recuperative gas burner comprising a housing, a combustion chamber coaxially located therein, a gas chamber with a multi-jet gas nozzle and an ignition device, an air chamber located in the annular space between the combustion chamber and the housing, the combustion chamber being made with cylindrical cylinders evenly spaced and slotted holes, the air supply pipe is located on the housing from the side of the gas chamber, characterized in that it contains a cylindrical shell secured to the housing and separating the air chamber into the outer and inner annular air chambers communicating with each other from the outlet nozzle side, the combustion chamber is provided with longitudinal ribs evenly spaced around the perimeter, the casing is made with thermal insulation. 2. Рекуперативная газовая горелка по п.1, отличающаяся тем, что запальное устройство выполнено в виде запальной свечи.2. Recuperative gas burner according to claim 1, characterized in that the ignition device is made in the form of a glow plug. 3. Рекуперативная газовая горелка по п.1, отличающаяся тем, что запальное устройство выполнено в виде скоростной газовой горелки, установленной таким образом, что ее выходное сопло коаксиально расположено в центральном канале многоструйного газового сопла.3. The recuperative gas burner according to claim 1, characterized in that the ignition device is made in the form of a high-speed gas burner installed in such a way that its output nozzle is coaxially located in the central channel of the multi-jet gas nozzle. 4. Способ подогрева воздуха в рекуперативной газовой горелке, идущего на горение в камеру сгорания через кольцевую камеру, образованную кольцевой цилиндрической обечайкой, отличающийся тем, что воздух сначала направляют по наружной кольцевой воздушной камере, расположенной между теплоизолированным корпусом и цилиндрической обечайкой, в направлении от газовой камеры к выходному соплу, где происходит его подогрев от кольцевой обечайки и теплоизолированного корпуса, затем в противоположном направлении по внутренней кольцевой воздушной камере, расположенной между кольцевой обечайкой и камерой сгорания, где происходит его дальнейший подогрев от цилиндрической обечайки, камеры сгорания и продольных ребер, и далее нагретый воздух поступает через цилиндрические и щелевые отверстия в камеру сгорания. 4. A method of heating air in a recuperative gas burner going to the combustion chamber through an annular chamber formed by an annular cylindrical shell, characterized in that the air is first directed through an outer annular air chamber located between the insulated body and the cylindrical shell, in the direction from the gas chamber to the outlet nozzle, where it is heated from the annular shell and heat-insulated body, then in the opposite direction along the inner annular air a chamber located between the annular shell and the combustion chamber, where it is further heated from the cylindrical shell, the combustion chamber and longitudinal ribs, and then heated air enters through the cylindrical and slotted openings into the combustion chamber.
RU2011133696/06A 2011-08-10 2011-08-10 Recuperative gas burner, and air heating method using that burner RU2471117C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133696/06A RU2471117C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Recuperative gas burner, and air heating method using that burner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133696/06A RU2471117C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Recuperative gas burner, and air heating method using that burner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2471117C1 true RU2471117C1 (en) 2012-12-27

Family

ID=49257522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133696/06A RU2471117C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Recuperative gas burner, and air heating method using that burner

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2471117C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU454396A1 (en) * 1972-11-24 1974-12-25 Саратовский Филиал Специального Конструкторского Бюро "Газприборавтоматика" Gas burner
GB2175684A (en) * 1985-04-26 1986-12-03 Nippon Kokan Kk Burner
SU1280271A1 (en) * 1985-07-29 1986-12-30 Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Мосгазниипроект" Burner
DE3722446A1 (en) * 1986-07-21 1988-02-04 Maxon Corp HIGH TEMPERATURE BURNER UNIT
DE3702415C1 (en) * 1987-01-28 1988-04-21 Babcock Werke Ag burner
RU2105244C1 (en) * 1996-10-15 1998-02-20 Фролов Александр Викторович Method and device for burning gaseous fuel
RU2172895C1 (en) * 2000-11-02 2001-08-27 Фролов Александр Викторович Gas burner and process of burning of gaseous fuel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU454396A1 (en) * 1972-11-24 1974-12-25 Саратовский Филиал Специального Конструкторского Бюро "Газприборавтоматика" Gas burner
GB2175684A (en) * 1985-04-26 1986-12-03 Nippon Kokan Kk Burner
SU1280271A1 (en) * 1985-07-29 1986-12-30 Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Мосгазниипроект" Burner
DE3722446A1 (en) * 1986-07-21 1988-02-04 Maxon Corp HIGH TEMPERATURE BURNER UNIT
DE3702415C1 (en) * 1987-01-28 1988-04-21 Babcock Werke Ag burner
RU2105244C1 (en) * 1996-10-15 1998-02-20 Фролов Александр Викторович Method and device for burning gaseous fuel
RU2172895C1 (en) * 2000-11-02 2001-08-27 Фролов Александр Викторович Gas burner and process of burning of gaseous fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201363728Y (en) Air jet flow self-preheating burner nozzle
CN202747616U (en) Plate type gas combustion and condensation type hot water boiler
CN103884101A (en) Plate-type gas combustion condensing water boiler
RU48619U1 (en) BURNER
RU111614U1 (en) RECOVERABLE GAS BURNER
RU2471117C1 (en) Recuperative gas burner, and air heating method using that burner
RU2276755C1 (en) Furnace, air duct, and chimney
RU2378573C1 (en) Recuperative burner for gaseous fuel
KR100667223B1 (en) Low oxygen vortex burner
RU113336U1 (en) BURNER
CN201909310U (en) Combined boiler of coal-burning and oil/ gas-burning boilers with double boiler barrel
KR200202893Y1 (en) Heat exchange hot water boiler of high efficiency
RU2486408C1 (en) Gas burner
RU2241902C1 (en) Fire-tube heating boiler burning gaseous and liquid fuels
CN211876351U (en) Methanol boiler
CN219607041U (en) Industrial steam boiler for fine pulverized coal combustion
CN202008229U (en) Horizontal type environmentally-friendly and energy-saving biomass boiler
CN202675588U (en) Energy-saving environmental-friendly boiler
CN216844655U (en) Direct-fired biomass combustion furnace for Stirling engine
CN217541526U (en) Hot blast stove structure with flashback chamber
CN216281576U (en) Combustion furnace circulating type heat insulation structure
CN214842555U (en) Energy-saving system for matching smelting blast furnace with steam boiler
CN201787579U (en) Gas burner for radiant tube
RU2408822C1 (en) Oven, air duct and heat exchanger for it
CN207622019U (en) A kind of effective burner of W types radiation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20171227

Effective date: 20171227

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180323

Effective date: 20180323