RU2541370C1 - Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel - Google Patents
Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541370C1 RU2541370C1 RU2013150460/06A RU2013150460A RU2541370C1 RU 2541370 C1 RU2541370 C1 RU 2541370C1 RU 2013150460/06 A RU2013150460/06 A RU 2013150460/06A RU 2013150460 A RU2013150460 A RU 2013150460A RU 2541370 C1 RU2541370 C1 RU 2541370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- central
- channel
- chamber
- pipeline
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для сжигания газообразного и/или жидкого топлива как раздельно, так и совместно. Горелка предназначена для работы с различными видами топлива, в том числе природного газа, попутного нефтяного газа (ПНГ) (I, II ступеней сепарации, легких фракций), а также товарной нефти, мазута в топках печей нагрева нефти, путевых подогревателей, паровых и водогрейных котлов и т.п.The proposed solution relates to devices for burning gaseous and / or liquid fuels, both separately and jointly. The burner is designed to work with various types of fuel, including natural gas, associated petroleum gas (APG) (I, II separation stages, light fractions), as well as salable oil, fuel oil in the furnaces of oil heating furnaces, track heaters, steam and hot water boilers, etc.
Известно горелочное устройство (патент на изобретение №2453767, опубл. 20.11.2012, Чумак В.Т., г. Чехов), содержащее первый канал подачи жидкого топлива, практически соосно расположенный вокруг него кольцевой второй канал подачи газообразного топлива, имеющий множество дополнительных боковых отверстий в выходной части. Второй канал для топлива расположен между двумя кольцевыми каналами подачи воздуха (внешним и внутренним). Во внутреннем воздушном канале расположен первый канал подачи топлива. Во внешнем канале подачи воздуха на корпусе воздуховода установлено две ступени пластинчатых завихрителей, а на выходной части газового коллектора второго канала подачи топлива - множество радиальных отверстий для выхода газа между ступенями завихрителей. За счет ступенчатого перемешивания газа и воздуха формируют эффективную горючую газовоздушную смесь (ГВС). Потоки жидкого, газообразного топлива и воздуха являются регулируемыми. Для розжига в горелку подают готовую ГВС. При этом сжигание ПНГ возможно только при подаче воздуха совместно с жидким топливом первого канала, используемым в том числе и для розжига горелки. Сжигание ПНГ с высоким содержанием негорючих газов невозможно. Кроме того, недостатком является сложность конструкции.A burner device is known (patent for invention No. 2453767, published on November 20, 2012, Chumak V.T., Chekhov), comprising a first liquid fuel supply channel, an annular second gas fuel supply channel practically coaxially located around it, having many additional side channels holes in the outlet. The second fuel channel is located between the two annular air supply channels (external and internal). In the internal air channel is the first fuel supply channel. In the external air supply channel on the duct housing, two stages of plate swirls are installed, and on the output part of the gas manifold of the second fuel supply channel there are a plurality of radial openings for gas exit between the steps of the swirls. Due to the stepwise mixing of gas and air, an effective combustible gas-air mixture (DHW) is formed. The flow of liquid, gaseous fuel and air are adjustable. For ignition, the finished hot water supply is supplied to the burner. Moreover, APG combustion is possible only when air is supplied together with liquid fuel of the first channel, which is also used for ignition of the burner. Burning APG with a high content of non-combustible gases is impossible. In addition, the disadvantage is the complexity of the design.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является горелка для сжигания газообразного и жидкого топлива (патент на полезную модель №105407, ЗАО «МАКойл», г. Москва, опубл. 10.06.2011), содержащая выполненный с возможностью подачи топлива трубопровод с центральным и множеством боковых отверстий в выходной его части, а также практически соосно расположенную вставку, разделяющую полость трубопровода на центральный (для жидкого топлива) и кольцевой (для газообразного топлива) каналы. Недостатком устройства является неравномерное смешивание газа и жидкого топлива даже при наличии боковых отверстий в выходной части трубопровода, подачи регулируемого потока воздуха и при наличии экрана для разделения этого потока на два и для направления пламени. Такая конструкция горелки при эксплуатации требует постоянного контроля за мощностью трех регулируемых потоков и равномерным устойчивым горением. Кроме того, горелка может работать только при постоянной подаче двух типов топлива - жидкого и газообразного.The closest analogue of the claimed device is a burner for burning gaseous and liquid fuels (utility model patent No. 105407, CJSC MAKoil, Moscow, publ. 06/10/2011), containing a fuel-capable pipeline with a central and many side openings in its output part, as well as an almost coaxially located insert dividing the cavity of the pipeline into the central (for liquid fuel) and annular (for gaseous fuel) channels. The disadvantage of this device is the uneven mixing of gas and liquid fuel, even with side openings in the outlet of the pipeline, the supply of an adjustable air flow and in the presence of a screen for dividing this flow into two and for directing the flame. This design of the burner during operation requires constant monitoring of the power of three adjustable flows and uniform steady burning. In addition, the burner can only work with a constant supply of two types of fuel - liquid and gaseous.
Задачей предлагаемого технического решения является создание надежной конструкции горелки для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, позволяющей получать однородную смесь для эффективного розжига и поддержания дальнейшего устойчивого горения (без проскоков и отрывов пламени) даже без наличия регулируемого потока воздуха. Одновременно решаются задачи поддержания устойчивого горения при отключении подачи жидкого топлива - работа только на газообразном топливе любого состава (в том числе забалластированный ПНГ I ступени сепарации с содержанием азота более 80% или высококалорийный ПНГ II ступени сепарации), а также обеспечение экономной работы горелки только на жидком топливе, что позволит минимизировать расход топлива и выбросы вредных веществ в атмосферу.The objective of the proposed technical solution is to create a reliable burner design for burning gaseous and / or liquid fuels, which allows to obtain a homogeneous mixture for efficient ignition and maintaining further sustainable combustion (without breakthroughs and flame outs) even without an adjustable air flow. At the same time, the tasks of maintaining stable combustion when switching off the supply of liquid fuel are solved - operation only on gaseous fuel of any composition (including ballasted APG of the first separation stage with nitrogen content of more than 80% or high-calorific APG of the second separation stage), as well as ensuring economical operation of the burner only at liquid fuel, which will minimize fuel consumption and emissions of harmful substances into the atmosphere.
Задача решается в горелке для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, содержащей трубопровод с центральным и множеством боковых отверстий в выходной его части, включающий корпус трубопровода и съемную насадку, и практически соосно расположенную в трубопроводе вставку с центральным каналом, выделяющую в полости трубопровода кольцевой канал. Горелка выполнена с возможностью регулируемой подачи в центральный канал - жидкого или газообразного топлива, а в кольцевой канал - газа. При этом по внешнему краю торца вставки выполнены хотя бы четыре сквозных рассеивающих отверстия, а горелка дополнительно содержит комбинированную двухкомпонентную форсунку, включающую первую камеру завихрения для топлива центрального канала и вторую камеру завихрения для газа кольцевого канала. Первая камера, входами которой из центрального канала являются упомянутые рассеивающие отверстия, образована расположенной над этими входами кольцевой канавкой, отходящими от нее под углом к центру хотя бы двумя первыми завихряющими канавками, впадающими в сужающуюся в сторону подачи топлива конусообразную первую завихряющую полость, заканчивающуюся выходом первой камеры. Первая камера ограничена внешней поверхностью торца вставки и внутренней поверхностью первого завихрителя. Вторая камера образована являющимися ее входами из кольцевого канала хотя бы двумя вторыми завихряющими канавками, впадающими в сужающуюся в сторону подачи газа конусообразную вторую завихряющую полость, заканчивающуюся выходом второй камеры. Вторая камера ограничена внешней поверхностью первого завихрителя и внутренней поверхностью второго завихрителя. Внешняя поверхность последнего примыкает к внутренней поверхности торца насадки. При этом первые и вторые завихряющие канавки предназначены для закручивания центрального и кольцевого потоков в одном направлении (сонаправлены). Камеры расположены практически соосно с каналами горелки, входы камер являются входами форсунки, а выходы обеих камер, практически примыкающие к центральному отверстию трубопровода, образуют выход форсунки.The problem is solved in a burner for burning gaseous and / or liquid fuel, comprising a pipeline with a central and a plurality of side openings in its outlet, including a pipeline body and a removable nozzle, and an insert with a central channel that is substantially coaxially located in the pipeline and releases an annular channel in the cavity of the pipeline . The burner is made with the possibility of controlled supply into the central channel of liquid or gaseous fuel, and gas into the annular channel. At the same time, at least four through diffusion openings are made along the outer edge of the insert end face, and the burner additionally contains a combined two-component nozzle including a first turbulence chamber for fuel of the central channel and a second turbulence chamber for gas of the annular channel. The first chamber, whose inlets from the central channel are the aforementioned scattering holes, is formed by an annular groove located above these inlets, extending from it at an angle to the center by at least two first swirling grooves that flow into the conical first swirling cavity tapering towards the fuel supply, ending in the first cameras. The first chamber is bounded by the outer surface of the end face of the insert and the inner surface of the first swirler. The second chamber is formed by its entrances from the annular channel by at least two second swirling grooves that flow into the conical second swirling cavity tapering towards the gas supply, ending in the outlet of the second chamber. The second chamber is bounded by the outer surface of the first swirler and the inner surface of the second swirler. The outer surface of the latter is adjacent to the inner surface of the end face of the nozzle. In this case, the first and second swirl grooves are designed to twist the central and annular flows in one direction (codirectional). The chambers are almost coaxial with the burner channels, the chamber entrances are the nozzle inputs, and the outputs of both chambers, which are practically adjacent to the central hole of the pipeline, form the nozzle exit.
Предпочтительно, чтобы размер выхода первой камеры был меньше размера выхода второй камеры, который меньше размера выхода центрального отверстия трубопровода.Preferably, the exit size of the first chamber is less than the exit size of the second chamber, which is smaller than the exit size of the central opening of the pipeline.
Предпочтительно, чтобы упомянутый торец вставки был выполнен съемным.Preferably, said insertion end face is removable.
Предпочтительно, чтобы внутренний диаметр насадки был больше внутреннего диаметра корпуса трубопровода.Preferably, the inner diameter of the nozzle is larger than the inner diameter of the pipe body.
Предпочтительно, чтобы множество боковых отверстий были выполнены радиальными группами, расположенными равномерно по поверхности насадки.Preferably, the plurality of side openings are formed by radial groups arranged uniformly over the surface of the nozzle.
Предпочтительно, чтобы в качестве газа в кольцевом канале использовали либо газообразное топливо, либо воздух.Preferably, either gaseous fuel or air is used as the gas in the annular channel.
Предпочтительно, чтобы насадка и второй завихритель были выполнены в виде одной детали.Preferably, the nozzle and the second swirl were made in one piece.
Предлагаемая конструкция горелки для сжигания газообразного и/или жидкого топлива имеет компактную конструкцию, не требующую существенных материальных затрат при изготовлении. Горелка может быть установлена в топках путевых подогревателей (ПП) нефти, воды, соль-воды типа ПП-1,6, ПП-0,63, ПП-0,3, ПНПТ-1,6, ПНПТ-0,63, в печах нагрева нефти ГПС-1, П-15, в топках паровых и водогрейных котлов и т.п. Горелку могут устанавливать непосредственно в специальное отверстие топки (при этом в топке выполняют отверстие для воздуховода) либо в штатное отверстие для паромеханической/механической форсунки широко применяющихся горелок дутьевого типа (ГМ, ГГВ или ГМГ (ГМГ-1,5, ГМГ-2М, ГМГ-4М)). Однако горелку и в последнем случае используют автономно, без розжига горелки дутьевого типа воздуха.The proposed design of the burner for burning gaseous and / or liquid fuels has a compact design that does not require significant material costs in the manufacture. The burner can be installed in the furnaces of track heaters (PP) of oil, water, salt-water of the type PP-1.6, PP-0.63, PP-0.3, PNPT-1.6, PNPT-0.63, in GPS-1, P-15 oil heating furnaces, in furnaces of steam and hot water boilers, etc. The burner can be installed directly in a special hole in the furnace (in this case, a hole for the air duct is made in the furnace) or in a regular hole for the steam-mechanical / mechanical nozzle of widely used blast-type burners (GM, ГГВ or ГМГ (ГМГ-1,5, ГМГ-2М, ГМГ -4M)). However, in the latter case, the burner is used autonomously, without ignition of the blast-type air burner.
Далее осуществление и работа горелки для сжигания газообразного и/или жидкого топлива будет показана в одном из предпочтительных вариантов исполнения при различных режимах работы - как на двух, так и на одном виде топлива.Further, the implementation and operation of the burner for burning gaseous and / or liquid fuels will be shown in one of the preferred embodiments under various operating conditions - both on two and one type of fuel.
На чертеже представлена горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива в одном из конкретных вариантов исполнения в одном из предпочтительных вариантов.The drawing shows a burner for burning gaseous and / or liquid fuel in one of the specific embodiments in one of the preferred options.
Изображенная на чертеже горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива (далее горелка) содержит образующие трубопровод полые цилиндрические корпус трубопровода 1 и насадку 2, и образующие вставку полый цилиндрический корпус вставки 3 и рассекатель 4 (образует торец вставки) со сквозными рассеивающими отверстиями 5 (восемь в данной реализации), расположенными по окружности его внешнего края. Рассекатель закрывает выходное отверстие корпуса вставки 3 и является торцом вставки. На рассекатель 4 последовательно установлены первый завихритель 6 с выходным отверстием из центрального канала и второй завихритель 7 с выходным отверстием (центральным выходом) кольцевого канала. В выходной части трубопровода имеются центральное отверстие 8 (центральный выход горелки) и множество боковых отверстий 9.The burner for burning gaseous and / or liquid fuel (hereinafter referred to as the burner) shown in the drawing comprises a hollow cylindrical pipe body 1 and a nozzle 2 forming a pipeline, and a hollow cylindrical body 3 of an insert 3 and a divider 4 (forming an end face of the insert) with through diffusion openings 5 ( eight in this implementation) located around the circumference of its outer edge. The divider closes the outlet of the insert 3 and is the end of the insert. A first swirler 6 with an outlet from the central channel and a second swirler 7 with an outlet (central exit) of the annular channel are sequentially mounted on the divider 4. In the outlet part of the pipeline there is a central hole 8 (the central outlet of the burner) and a plurality of side holes 9.
Вставка образует в корпусе центральный канал 10 и выделяет кольцевой канал 11. В других реализациях изобретения внутренний диаметр насадки может быть больше внутреннего диаметра корпуса, либо внутренний диаметр входной части корпуса трубопровода может быть больше внутреннего диаметра остальной его части, что позволяет расширить выходную либо входную часть канала 11 для более эффективного сжигания некоторых видов топлива.The insert forms a central channel 10 in the housing and allocates an annular channel 11. In other implementations of the invention, the inner diameter of the nozzle may be larger than the inner diameter of the housing, or the inner diameter of the inlet part of the pipeline body may be larger than the inner diameter of the remaining part, which allows you to expand the output or input channel 11 for more efficient combustion of certain fuels.
Внешняя поверхность рассекателя 4 и внутренняя поверхность завихрителя 6 ограничивают первую камеру завихрения для топлива центрального канала (жидкого или газообразного), образованную кольцевой канавкой 12, отходящими от нее под углом к центру хотя бы двумя первыми завихряющими канавками 13 (три в данной реализации), впадающими в сужающуюся в сторону подачи топлива конусообразную первую завихряющую полость 14. Составляющие камеру элементы 12, 13, 14 выполнены в данной реализации на завихрителе 6. Входами из центрального канала в первую камеру служат продольные концентрические рассеивающие отверстия 5 торца вставки, выходом - узкое отверстие полости 14.The outer surface of the divider 4 and the inner surface of the swirl 6 limit the first turbulence chamber for fuel of the central channel (liquid or gaseous), formed by an annular groove 12 extending from it at an angle to the center by at least two first swirl grooves 13 (three in this implementation), flowing into the cone-shaped first swirling cavity tapering towards the fuel supply 14. The elements constituting the chamber 12, 13, 14 are made in this embodiment on the swirl 6. The entrances from the central channel into the first chamber serve as longitudinal concentric scattering holes 5 of the end face of the insert, the output is a narrow hole in the cavity 14.
Вторая камера завихрения для газа кольцевого канала (горючее топливо любого состава, воздух) ограничена выпуклой внешней конусообразной поверхностью завихрителя 6 и вогнутой внутренней конусообразной поверхностью завихрителя 7 и образована хотя бы двумя вторыми завихряющими канавками 15 (три в данной реализации), соединяющимися со второй завихряющей полостью 16, вытянутой в направлении подачи топлива. Канавки 15 расположены в данной реализации на внутренней поверхности завихрителя 7, направлены под углом от края к центру и являются входами из канала 11 во вторую камеру, а узкое отверстие полости 16 является выходом из нее. Внешняя поверхность завихрителя 7 плотно прилегает к внутренней поверхности насадки.The second vortex chamber for gas of the annular channel (combustible fuel of any composition, air) is bounded by the convex outer conical surface of the swirler 6 and the concave inner conical surface of the swirl 7 and is formed by at least two second swirl grooves 15 (three in this embodiment) connected to the second swirl cavity 16, elongated in the direction of fuel supply. The grooves 15 are located in this implementation on the inner surface of the swirl 7, directed at an angle from the edge to the center and are the entrances from the channel 11 into the second chamber, and the narrow hole of the cavity 16 is the exit from it. The outer surface of the swirl 7 is tightly adjacent to the inner surface of the nozzle.
Завихряющие канавки 13 и 15 выполнены в одном направлении для закручивания в одном направлении потоков сред при попадании соответственно из каналов 10 и 11 и расположены под углом к центрам оснований соответствующих конусов. При этом значения углов, длина первых и вторых канавок, а также параметры обеих конусных поверхностей могут быть различными и варьируются в зависимости от получения необходимых ускорений закручивания.Swirling grooves 13 and 15 are made in one direction for swirling in one direction the flow of media when they fall from channels 10 and 11, respectively, and are located at an angle to the centers of the bases of the respective cones. In this case, the values of the angles, the length of the first and second grooves, as well as the parameters of both conical surfaces can be different and vary depending on obtaining the necessary twisting accelerations.
Детали 3, 4, 6, 7 с практически цилиндрическими боковыми поверхностями жестко зафиксированы и прижаты друг к другу насадкой 2 для исключения протечек из канала в канал и из камеры в камеру. Каналы 10, 11, первая и вторая камеры расположены практически соосно. Выходы обеих завихряющих камер практически примыкают к центральному отверстию трубопровода за счет того, что угол образующей конуса первой камеры больше угла образующей конуса второй камеры, а размеры выходов (диаметры в данной реализации) - первой, второй камеры, центрального выхода - постепенно увеличиваются.Parts 3, 4, 6, 7 with almost cylindrical side surfaces are rigidly fixed and pressed against each other by nozzle 2 to prevent leaks from channel to channel and from chamber to chamber. Channels 10, 11, the first and second cameras are located almost coaxially. The outputs of both swirling chambers are practically adjacent to the central opening of the pipeline due to the fact that the angle of the generatrix of the cone of the first chamber is larger than the angle of the generatrix of the cone of the second chamber, and the sizes of the exits (diameters in this implementation) of the first, second chamber, and the central outlet gradually increase.
Подача потока центрального канала (жидкого или газообразного топлива) и/или потока кольцевого канала (газа либо воздуха) в оба канала осуществляется подсоединением к соответствующим регулируемым системам их подачи в каждый из каналов (например, посредством последовательно установленных контрольных и рабочих кранов для каждого канала). Такие системы широко известны, не являются предметом настоящей заявки и поэтому не описываются.The flow of the central channel (liquid or gaseous fuel) and / or the flow of the annular channel (gas or air) into both channels is supplied by connecting to the respective regulated systems for their supply to each channel (for example, by means of serially installed control and working valves for each channel) . Such systems are widely known, are not the subject of this application and therefore are not described.
Детали 1, 2, 3, изготавливают из стальных труб необходимой длины. Например, для корпуса трубопровода и насадки используют трубки диаметром от 32 до 50 мм, а для корпуса вставки - от 15 до 30 мм. Одни концы корпуса вставки и корпуса трубопровода обрабатывают для соединения с раздельными регулируемыми системами подачи топлива и/или воздуха. Для соединения корпуса трубопровода с насадкой на них выполняют трубную резьбу. Другой конец цилиндрической насадки заглушают, заваривая круглой металлической пластиной (стаканообразную деталь насадки можно изготовить также фрезерованием, литьем и т.п.), и просверливают в полученном торце сквозное центральное отверстие. На боковой поверхности насадки просверливают множество сквозных отверстий. На другом конце корпуса вставки выполняют внутренний уступ для установки детали рассекателя. При выполнении вставки единой деталью торец заглушают, просверливают в нем от четырех и более сквозных отверстий. Детали 4, 6, 7 изготавливают литьем либо обработкой цилиндрических заготовок сверлением, фрезерованием, шлифованием, добиваясь плотного прилегания всех деталей горелки друг к другу. Для облегчения сборки завихритель 7 и насадка могут быть выполнены в виде единой детали, либо на их прилегающих поверхностях могут быть выполнены ответные рельефы.Parts 1, 2, 3 are made of steel pipes of the required length. For example, pipes with a diameter of 32 to 50 mm are used for the pipe body and nozzles, and 15 to 30 mm for the insert body. The ends of the insert body and the pipe body are processed to connect to separate adjustable fuel and / or air supply systems. To connect the pipe body with the nozzle on them perform pipe thread. The other end of the cylindrical nozzle is drowned out by brewing with a round metal plate (the glass-like part of the nozzle can also be made by milling, casting, etc.), and a through central hole is drilled in the end obtained. A plurality of through holes are drilled on the side surface of the nozzle. At the other end of the insert body, an inner step is provided to install the divider part. When inserting a single piece, the end face is drowned out, drilled in it from four or more through holes. Parts 4, 6, 7 are made by casting or machining cylindrical workpieces by drilling, milling, grinding, achieving a tight fit of all parts of the burner to each other. To facilitate assembly, the swirl 7 and the nozzle can be made in the form of a single part, or reciprocal reliefs can be made on their adjacent surfaces.
Размеры деталей, а также размеры и количество отверстий, канавок выбирают в зависимости от требуемой мощности, видов топлива, а при установке Горелки в горелки типа ГМГ, ГМ, ГГВ - и в зависимости от размеров отверстия в их торце.The dimensions of the parts, as well as the size and number of holes, grooves are selected depending on the required power, types of fuel, and when installing the burner in the burner type GMG, GM, GGV - and depending on the size of the hole in their end.
Боковые отверстия насадки имеют диаметр от 2 до 6 мм. Количество и расположение их варьируют в зависимости от необходимых показателей горелки. Возможно, например, их выполнение в три/четыре группы радиально расположенных отверстий по три/четыре отверстия в каждой. Группы равномерно разнесены по поверхности насадки. Рассеивающие отверстия и выходные отверстия завихрителей имеют размеры от 1 до 2 мм, а размеры полукруглых в сечении канавок соизмеримы с ними для поддержания и наращивания давления в камерах.The side openings of the nozzle have a diameter of 2 to 6 mm. The number and location of them vary depending on the required burner performance. It is possible, for example, to make them in three / four groups of radially spaced holes with three / four holes in each. The groups are evenly spaced over the surface of the nozzle. The scattering openings and outlet openings of the swirls have sizes from 1 to 2 mm, and the dimensions of the semicircular grooves in the cross section are comparable with them to maintain and increase the pressure in the chambers.
Сборка горелки. Корпус вставки продевают в корпус трубопровода, располагая их соосно. Заглушают кольцеобразный канал 11 со стороны подачи топлива за местом подачи газа, чем закрепляют один конец вставки. Другой конец вставки крепят к корпусу точечно, не перекрывая полученный кольцевой канал. На уступ корпуса вставки устанавливают рассекатель 4, затем завихритель 6, так что кольцевая канавка установлена над рассекающими отверстиями с образованием первой камеры. На кольцевую ступеньку вокруг выступающего конуса внешней поверхности первого завихрителя устанавливают второй завихритель со вторыми завихряющими канавками на ответном кольце внешнего края и конусной поверхностью, образующими внутреннюю поверхность второго завихрителя. При этом образующие полость 16 конусные поверхности не соприкасаются, а канавки 15 и полость 16 образуют вторую завихряющую камеру. На корпус трубопровода наворачивают насадку, фиксируя все детали, при этом выходы камер практически совмещаются с центральным выходом горелки.Burner assembly The insert body is threaded into the pipe body, positioning them coaxially. The ring-shaped channel 11 is drowned from the fuel supply side behind the gas supply point, thereby securing one end of the insert. The other end of the insert is attached to the housing pointwise without overlapping the resulting annular channel. On the ledge of the insert body, a divider 4 is installed, then a swirler 6, so that the annular groove is mounted above the cutting holes to form the first chamber. On the annular step around the protruding cone of the outer surface of the first swirler, a second swirler is installed with the second swirl grooves on the counter ring of the outer edge and the conical surface forming the inner surface of the second swirl. In this case, the conical surfaces forming the cavity 16 do not touch, and the grooves 15 and the cavity 16 form a second swirl chamber. A nozzle is screwed onto the pipeline body, fixing all the details, while the chamber exits are practically aligned with the central outlet of the burner.
Описание работы.Work description.
Горелку устанавливают в специальное отверстие топки, закрывая его полностью (например, стопорным устройством, закрепленным на корпусе трубопровода - на чертеже не показано), подключают к регулируемым системам (с контрольными и рабочими кранами) подачи нефти в центральный канал и ПНГ - в кольцевой канал. К другому отверстию топки (воздуховоду) подключают регулируемое устройство подачи воздуха.The burner is installed in a special hole in the furnace, closing it completely (for example, with a locking device fixed to the pipeline body - not shown in the drawing), connected to adjustable systems (with control and working valves) for oil supply to the central channel and APG to the annular channel. An adjustable air supply device is connected to another combustion chamber opening (duct).
Подачей воздуха осуществляют предварительную продувку (вентиляцию) топки. Далее уменьшают либо полностью прекращают подачу потока воздуха закрытием шибера. Производят розжиг запальной горелки, работающей, например, на природном газе. Далее производят продувку кольцевого канала через свечу безопасности (не показана) между контрольным и рабочим кранами. Последовательно открывают контрольный, затем постепенно рабочий кран перед горелкой, подавая на кольцевой канал газообразное топливо (например, ПНГ любой концентрации). Медленно открывая рабочий кран на газовой линии (от номинального - 0,1 до максимального - 3 кгс/см2), постепенно увеличивают давление в кольцевом канале до розжига горелки. При этом более легкие негорючие газы (в том числе азот, гелий и др.) первыми выходят из боковых отверстий насадки в топку, где вредные соединения разлагаются (при этом других соединений при высокой температуре в топке не образуется), не участвуют в горении, а по дымовой трубе выводятся в атмосферу. Скорость более тяжелых газов (С3Н8, С4Н10, С5Н12 и т.п.) падает, встречая сопротивление торца насадки, они позднее выводится в топку через боковые отверстия насадки и дополнительным закрученным потоком - через вторую камеру (по завихряющим канавкам и завихряющей полости). При определенном давлении в зависимости от степени горючести газ в топке воспламеняется от запальной горелки. Запальную горелку гасят. Таким образом, завихритель 7 делит кольцевой поток топлива на два - кольцевой (рассеянный, но направленный за счет естественной тяги топки) и центральный, ускоряет этот центральный поток, который в дальнейшем играет роль запальника и поддерживает второе кольцевое пламя, обеспечивая устойчивую работу горелки без проскока и отрыва пламени и высокую протяженность пламени даже при перепаде давления ПНГ в системе от 0,005 до 1 кгс/см2. При этом работы горелки типа ГМГ или запальной горелки, а также регулирования и поддержания подачи воздуха не требуется. Розжиг горелки возможен при минимальной нагрузке.By supplying air, they carry out preliminary purging (ventilation) of the furnace. Next, reduce or completely stop the flow of air by closing the gate. Ignition of a pilot burner operating, for example, using natural gas. Next, the annular channel is purged through a safety candle (not shown) between the control and working valves. The control valve is gradually opened, then gradually the working valve in front of the burner, supplying gaseous fuel (for example, APG of any concentration) to the annular channel. Slowly opening the working valve on the gas line (from nominal - 0.1 to maximum - 3 kgf / cm 2 ), gradually increase the pressure in the annular channel until the burner ignites. In this case, lighter non-combustible gases (including nitrogen, helium, etc.) are the first to exit from the side openings of the nozzle into the furnace, where harmful compounds decompose (while other compounds are not formed in the furnace at high temperature), do not participate in combustion, and through the chimney are discharged into the atmosphere. The speed of heavier gases (C 3 H 8 , C 4 H 10 , C 5 H 12 , etc.) decreases, meeting the resistance of the nozzle end, they are later discharged into the furnace through the side openings of the nozzle and with an additional swirling flow through the second chamber ( along swirling grooves and swirling cavity). At a certain pressure, depending on the degree of combustibility, the gas in the furnace ignites from the pilot burner. The ignition burner is extinguished. Thus, the swirler 7 divides the annular fuel flow into two - annular (diffused, but directed due to the natural draft of the furnace) and central, accelerates this central flow, which later on plays the role of an igniter and supports the second annular flame, ensuring stable operation of the burner without breakthrough and flame detachment and a high flame length even with a differential pressure of APG in the system from 0.005 to 1 kgf / cm 2 . In this case, the operation of a burner type GMG or pilot burner, as well as regulation and maintenance of air supply is not required. Burner ignition is possible at minimum load.
При необходимости увеличивают пламя увеличением подачи ПНГ. Таким образом и обеспечивается работа горелки только за счет кольцевого канала - на газообразном топливе любого качества (от природного газа до забалластированного ПНГ).If necessary, increase the flame by increasing the supply of APG. Thus, the operation of the burner is ensured only due to the annular channel - on gaseous fuel of any quality (from natural gas to ballasted APG).
При необходимости работу горелки переводят в смешанный режим, для чего открывают подачу другого топлива в центральный канал, постепенно наращивая в нем давление. Например, при работе на товарной нефти давление в канале может изменяться от 0,1 кгс/см2 до 16 кгс/см2. Поток жидкого топлива, рассекаясь отверстиями торца вставки (рассекателя), поступает последовательно в кольцевую, закручивающие канавки, сужающуюся конусную полость второй камеры завихрения. Давление и скорость закручиваемого топлива нарастают за счет уменьшения количества отверстий с хотя бы четырех в рассекателе (восемь в данной реализации), до хотя бы двух завихряющих канавок (три) и одного выхода полости. Жидкость, закрученная в направлении газа первой полости, при высоком давлении и скорости на выходе горелки интенсивно смешивается с газом. Дальнейшее смешивание закрученных потоков происходит и дальше - в топке, производится розжиг смеси.If necessary, the operation of the burner is transferred to mixed mode, for which they open the supply of other fuel to the central channel, gradually increasing pressure in it. For example, when operating on commercial oil, the pressure in the channel can vary from 0.1 kgf / cm 2 to 16 kgf / cm 2 . The flow of liquid fuel, dissected by the openings of the end face of the insert (divider), flows sequentially into the annular, twisting grooves, the tapering conical cavity of the second swirl chamber. The pressure and speed of the swirling fuel increases by reducing the number of holes from at least four in the divider (eight in this implementation) to at least two swirling grooves (three) and one cavity outlet. A fluid swirling in the direction of the gas of the first cavity at high pressure and speed at the outlet of the burner is intensively mixed with the gas. Further mixing of swirling flows occurs further - in the furnace, the mixture is ignited.
Таким образом, комбинированная двухкомпонентная форсунка (из двух камер завихрения), образованная торцом вставки (рассекателем) со струйными входами форсунки, двумя завихрителями и центральным выходом горелки, позволяет автономно раскручивать оба потока топлива для их максимально эффективного смешивания на выходе форсунки (в топке) при поддержании высокой скорости и давления, что обеспечивает направленность потока раскрученной смеси для поддержания эффективного горения второго кольцевого пламени большой протяженности. Кроме того, небольшое расширение центральным отверстием насадки (диаметр выхода первой камеры меньше диаметра выхода второй камеры, который в свою очередь меньше диаметра центрального отверстия насадки) дает дополнительный эффект при смешивании и направленном рассеянии потока.Thus, the combined two-component nozzle (from two swirl chambers), formed by the end face of the insert (divider) with the jet nozzle inlets, two swirlers and the central burner outlet, allows both fuel flows to be independently spun to maximize mixing at the nozzle exit (in the furnace) when maintaining high speed and pressure, which ensures the directivity of the flow of the untwisted mixture to maintain effective combustion of the second annular flame of great length. In addition, a small expansion of the nozzle by the central opening (the exit diameter of the first chamber is less than the exit diameter of the second chamber, which in turn is smaller than the diameter of the nozzle central opening) gives an additional effect when mixing and directional flow scattering.
Аналогично обеспечивается совместная работа на двух видах топлива при подаче в центральный канал легких фракций (метан, бутан или другие), природного газа, а кольцевой - ПНГ низкого качества.Similarly, joint work on two types of fuel is provided when light fractions (methane, butane or others), natural gas are fed into the central channel, and ring gas is of poor quality.
При нехватке газа в кольцевом канале, его подачу постепенно прекращают, следя за наличием пламени от топлива центрального канала. Горелка работает только на одном виде топлива. Закручивание и распыление центрального потока обеспечивает устойчивую работу горелки и в этом режиме при естественной тяге топки. При этом сохраняется эффект максимального сжигания топлива, а следовательно, его экономии при исключении образования вредных соединений.If there is a shortage of gas in the annular channel, its flow is gradually stopped, monitoring the presence of a flame from the fuel of the central channel. The burner only works on one type of fuel. Twisting and spraying the central stream ensures stable operation of the burner even in this mode with natural draft of the furnace. At the same time, the effect of maximum combustion of the fuel is preserved, and therefore, its economy while eliminating the formation of harmful compounds.
Аналогично работа горелки обеспечивается при подаче жидкого топлива в центральный канал и воздуха в кольцевой канал; газообразного топлива в центральный канал и воздуха в кольцевой канал. При этом кольцевой канал подключается к системе подачи воздуха. Производят розжиг пламени от запальной горелки топлива, подаваемого в центральный канал, запальную горелку гасят.Similarly, the operation of the burner is ensured by supplying liquid fuel to the central channel and air into the annular channel; gaseous fuel into the central channel and air into the annular channel. In this case, the annular channel is connected to the air supply system. Ignite the flame from the ignition burner of the fuel supplied to the Central channel, the ignition burner is extinguished.
Отключение горелки производят следующим образом.Turn off the burner as follows.
Уменьшают нагрузку попеременным уменьшением подачи топлива и газа в оба канала горелки до полного закрытия рабочего, затем контрольного кранов обоих каналов.Reduce the load by alternately reducing the supply of fuel and gas to both burner channels until the worker is completely closed, then the control valves of both channels.
При завершении подачи газообразного топлива в кольцевой канал открывают кран на свече безопасности.At the end of the supply of gaseous fuel into the annular channel open the valve on the safety candle.
Несмотря на то, что конструкция горелки показана и описана на конкретных вариантах осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных формулой изобретения.Although the design of the burner is shown and described in specific embodiments, those skilled in the art should understand that various changes in form and content can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims.
В том числе: кольцевая канавка и завихряющие канавки первой камеры завихрения могут быть выполнены на торце вставки; завихряющие канавки для газа могут располагаться по краю внешней поверхности завихрителя 6; завихряющие канавки могут быть выполнены наклонно к продольной оси горелки; завихритель 7 и насадка могут быть выполнены в виде единой детали; множество боковых отверстий выходной части трубопровода может быть расположено на укороченной насадке и на части корпуса трубопровода; диаметр насадки может быть больше диаметра корпуса трубопровода; внутренний диаметр входной части корпуса трубопровода может быть больше внутреннего диаметра остальной его части и т.д.Including: the annular groove and the swirl grooves of the first swirl chamber can be made at the end of the insert; swirl grooves for gas can be located on the edge of the outer surface of the swirl 6; swirl grooves can be made obliquely to the longitudinal axis of the burner; swirl 7 and nozzle can be made in the form of a single part; a plurality of side openings of the outlet portion of the pipeline may be located on the shortened nozzle and on the portion of the pipeline body; the nozzle diameter may be larger than the diameter of the pipeline body; the inner diameter of the inlet part of the pipeline body may be larger than the inner diameter of the rest of its part, etc.
Конструкция горелки позволяет достигать удлинения конуса пламени на длину от 0,5 до 1,3 м больше пламени ГМГ, обеспечивая более равномерный и интенсивный прогрев топки и равномерное сгорание ПНГ. Описанное устройство позволяет использовать ПНГ (в том числе I и II ступеней сепарации), обеспечивая его утилизацию до 100% непосредственно на объектах нефтедобычи. Исключается выброс вредных веществ в атмосферу, т.к. при воздействии высоких температур в топке вредных азотных соединений не образуется, а в атмосферу выбрасывается чистый азот. Поэтому удается избежать штрафных санкций за загрязнение окружающей среды. При этом конструкции горелки проста и надежна при использовании.The design of the burner allows to achieve extension of the flame cone by a length of 0.5 to 1.3 m more than the GMG flame, providing more uniform and intense heating of the furnace and uniform combustion of APG. The described device allows the use of associated gas (including I and II separation stages), ensuring its utilization up to 100% directly at oil production facilities. The emission of harmful substances into the atmosphere is excluded, as when exposed to high temperatures, no harmful nitrogen compounds are formed in the furnace, and pure nitrogen is released into the atmosphere. Therefore, penalties for environmental pollution are avoided. At the same time, the design of the burner is simple and reliable in use.
Claims (7)
первую камеру завихрения для топлива центрального канала, входами которой из центрального канала являются упомянутые рассеивающие отверстия, образованную расположенной над этими входами кольцевой канавкой, отходящими от нее под углом к центру хотя бы двумя первыми завихряющими канавками, впадающими в сужающуюся в сторону подачи топлива конусообразную первую завихряющую полость, заканчивающуюся выходом первой камеры, и ограниченную внешней поверхностью торца вставки и внутренней поверхностью первого завихрителя,
и вторую камеру завихрения для газа кольцевого канала, образованную являющимися ее входами из кольцевого канала хотя бы двумя вторыми завихряющими канавками, впадающими в сужающуюся в сторону подачи газа конусообразную вторую завихряющую полость, заканчивающуюся выходом второй камеры, и ограниченную внешней поверхностью первого завихрителя и внутренней поверхностью второго завихрителя, внешняя поверхность которого примыкает к внутренней поверхности торца насадки,
причем первые и вторые завихряющие канавки предназначены для закручивания центрального и кольцевого потоков в одном направлении, камеры расположены практически соосно с каналами горелки, а выходы обеих камер практически примыкают к центральному отверстию трубопровода.1. A burner for burning gaseous and / or liquid fuels, comprising a pipeline with a central and a plurality of side openings in its outlet, including a pipe body and a removable nozzle, and an almost coaxially located insert with a central channel that releases an annular channel in the cavity of the pipe, made with the possibility of adjustable supply into the central and annular channels, respectively, of liquid or gaseous fuel and gas, characterized in that at least four through-holes are made along the outer edge of the end face of the insert x scattering holes and the burner further comprises a first swirler second swirler
the first turbulence chamber for fuel of the central channel, the inlets of which are the aforementioned scattering holes, formed by an annular groove located above these inputs, extending from it at an angle to the center by at least two first swirling grooves that flow into the conical first swirling tapering towards the fuel supply side a cavity ending with the exit of the first chamber, and bounded by the outer surface of the end face of the insert and the inner surface of the first swirl,
and a second vortex chamber for gas of the annular channel, formed by its inputs from the annular channel by at least two second vortex grooves falling into the cone-shaped second vortex cavity, tapering towards the gas supply, ending with the exit of the second chamber and bounded by the outer surface of the first swirler and the inner surface of the second swirl, the outer surface of which is adjacent to the inner surface of the end face of the nozzle,
moreover, the first and second swirl grooves are designed to twist the central and annular flows in one direction, the chambers are almost coaxial with the burner channels, and the outputs of both chambers are practically adjacent to the central hole of the pipeline.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013150460/06A RU2541370C1 (en) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013150460/06A RU2541370C1 (en) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2541370C1 true RU2541370C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013150460/06A RU2541370C1 (en) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541370C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187026U1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-02-14 | Василий Вениаминович Малых | UNIVERSAL GAS BURNER |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU819502A1 (en) * | 1979-05-15 | 1981-04-07 | Предприятие "Южтехэнерго" Производ-Ственного Объединения По Наладке Исовершенствованию Технологии И Эксплуа-Тации Электростанций И Сетей "Союз-Техэнерго" | Nozzle |
| SU937885A1 (en) * | 1980-08-01 | 1982-06-23 | Предприятие П/Я А-3513 | Injection nozzle |
| SU1206557A1 (en) * | 1983-10-27 | 1986-01-23 | Ставропольский политехнический институт | Injector |
| US6289676B1 (en) * | 1998-06-26 | 2001-09-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Simplex and duplex injector having primary and secondary annular lud channels and primary and secondary lud nozzles |
| RU2197685C1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Burner |
| RU2231715C2 (en) * | 2002-08-20 | 2004-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | Two-component injector |
| RU2360182C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-06-27 | Виктор Николаевич Корнилов | Spraying method of liquid fuel and device for realisation thereof |
| RU105407U1 (en) * | 2011-02-18 | 2011-06-10 | Закрытое акционерное общество "МАКойл" | GAS AND LIQUID FUEL BURNER |
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
-
2013
- 2013-11-12 RU RU2013150460/06A patent/RU2541370C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU819502A1 (en) * | 1979-05-15 | 1981-04-07 | Предприятие "Южтехэнерго" Производ-Ственного Объединения По Наладке Исовершенствованию Технологии И Эксплуа-Тации Электростанций И Сетей "Союз-Техэнерго" | Nozzle |
| SU937885A1 (en) * | 1980-08-01 | 1982-06-23 | Предприятие П/Я А-3513 | Injection nozzle |
| SU1206557A1 (en) * | 1983-10-27 | 1986-01-23 | Ставропольский политехнический институт | Injector |
| US6289676B1 (en) * | 1998-06-26 | 2001-09-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Simplex and duplex injector having primary and secondary annular lud channels and primary and secondary lud nozzles |
| RU2197685C1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Burner |
| RU2231715C2 (en) * | 2002-08-20 | 2004-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | Two-component injector |
| RU2360182C2 (en) * | 2007-04-06 | 2009-06-27 | Виктор Николаевич Корнилов | Spraying method of liquid fuel and device for realisation thereof |
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
| RU105407U1 (en) * | 2011-02-18 | 2011-06-10 | Закрытое акционерное общество "МАКойл" | GAS AND LIQUID FUEL BURNER |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187026U1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-02-14 | Василий Вениаминович Малых | UNIVERSAL GAS BURNER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104406196B (en) | The pre-film layered portion of a kind of twin-stage premixing high temperature rises chamber structure | |
| CN106090907B (en) | A kind of strong swirl flame diffusion burner of premix | |
| NO161282B (en) | Burner for burner systems, especially for combustion chambers at gas turbine systems, and procedures for its operation. | |
| CA2074102A1 (en) | Low nox short flame burner | |
| US11226094B2 (en) | Burners and methods for use thereof | |
| CN106895408A (en) | The low NO of multi fuelxBurner | |
| CN110131750A (en) | A kind of gas turbine low discharging burning chamber of using gas fuel | |
| US5458483A (en) | Oxygen-fuel burner with integral staged oxygen supply | |
| CN205480977U (en) | Low NOx of ratio adjustment circle flame discharges gas combustion ware | |
| CN207112818U (en) | Multi fuel low-NOx combustor | |
| RU2541370C1 (en) | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel | |
| RU131455U1 (en) | BURNER | |
| CN205825022U (en) | Neat gas burner | |
| RU2565737C1 (en) | Vortex burner for combustion of solid powdered fuel | |
| CN101725980B (en) | Burner applied for generating vortex mixed airflow and combustion method thereof | |
| CN204268471U (en) | Burner | |
| RU114514U1 (en) | Gas oil burner | |
| RU134288U1 (en) | BURNER DEVICE (OPTIONS) | |
| RU131849U1 (en) | Vortex Burner | |
| RU2230257C2 (en) | Device for burning gaseous fuel | |
| RU2432530C1 (en) | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel with reduced exhaust of nitrogen oxides | |
| CN206919011U (en) | A kind of fuel gas mixing arrangement | |
| RU2522341C1 (en) | Fuel combustion method, and general-purpose burner | |
| SU1716255A1 (en) | Combination burner and burner swirler | |
| RU2454605C1 (en) | Technological vortex ejection gas burner |