RU2585331C1 - Air heater of mixing type, gas heat generator - Google Patents

Air heater of mixing type, gas heat generator Download PDF

Info

Publication number
RU2585331C1
RU2585331C1 RU2014152220/06A RU2014152220A RU2585331C1 RU 2585331 C1 RU2585331 C1 RU 2585331C1 RU 2014152220/06 A RU2014152220/06 A RU 2014152220/06A RU 2014152220 A RU2014152220 A RU 2014152220A RU 2585331 C1 RU2585331 C1 RU 2585331C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
air
gas
combustion chamber
combustion
Prior art date
Application number
RU2014152220/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Козаченко
Борис Дмитриевич Кузнецов
Роман Эдуардович Найденов
Original Assignee
Александр Иванович Козаченко
Борис Дмитриевич Кузнецов
Роман Эдуардович Найденов
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 Иванович Козаченко, Борис Дмитриевич Кузнецов, Роман Эдуардович Найденов filed Critical Александр Иванович Козаченко
Priority to RU2014152220/06A priority Critical patent/RU2585331C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2585331C1 publication Critical patent/RU2585331C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used for air heating. Air heater mixer comprises housing, air chambers, combustion chamber made of two conical shells with specified aperture angle, and adjustment of burning modes can be performed by means of rotary gate valve built into burner. Gas chamber can be made of solid-drawn pipe, and combustion chamber is welded thereto by spot welding.
EFFECT: by varying gate opening angle, size of flame and degree of excess oxygen is controlled to obtain optimum fuel combustion at minimum emissions of unburnt hydrocarbons and minimum amount of harmful substances (CO and NOx) in exhaust gases.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газовым теплогенераторам с принудительной подачей воздуха, и может быть использовано для нагрева воздуха.The present invention relates to a power system, and in particular to gas heat generators with forced air supply, and can be used for heating air.

Техническим результатом изобретения является возможность регулировки мощности газового теплогенератора, снижение вредных выбросов, уменьшение потерь напора в воздушном тракте, снижение уровня шума, повышение надежности, упрощение конструкции и монтажа горелки.The technical result of the invention is the ability to adjust the power of the gas heat generator, reduce harmful emissions, reduce pressure losses in the air path, reduce noise, increase reliability, simplify the design and installation of the burner.

Газовый теплогенератор содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположены две цилиндрические и две конические обечайки, расположенные коаксиально. Две конические обечайки образуют камеру сгорания. Корпус и первая внутренняя цилиндрическая обечайка образуют внешнюю воздушную камеру. Внутренняя цилиндрическая обечайка образует внутреннюю воздушную камеру. У ее входа расположены затворки шиберного устройства для регулирования воздушного потока. Обе конические обечайки приварены к кольцу, изготовленному из цельнотянутой трубы. К этой трубе подсоединена труба газопровода с газовой аппаратурой. В кольцевой трубе со стороны, расположенной между коническими обечайками, проделаны отверстия, по которым газ подается в пространство между обечайками. В стенках обечаек проделаны отверстия. Количество, расположение, размер и форма этих отверстий получены расчетным путем, подтвержденным проведенными экспериментами.The gas heat generator contains a cylindrical body, inside of which are two cylindrical and two conical shells located coaxially. Two conical shells form a combustion chamber. The housing and the first inner cylindrical shell form an external air chamber. The inner cylindrical shell forms an inner air chamber. At its entrance are the gates of the gate device for regulating the air flow. Both conical shells are welded to a ring made of a seamless pipe. A gas pipe with gas equipment is connected to this pipe. In the annular pipe from the side located between the conical shells, holes have been made through which gas is supplied into the space between the shells. Holes were made in the walls of the shells. The number, location, size and shape of these holes were obtained by calculation, confirmed by experiments.

Известна горелка (патент РФ №2052174 F23D 14/62), содержащая наружный диффузор, коаксиально расположенные в нем средний и внутренний диффузоры, образующие между собой конусный кольцевой топливный коллектор, к вершине которого подключен топливный патрубок, при этом наружный и средний диффузоры образуют между собой конфузорный, кольцевой, воздушный канал. Смеситель дополнительно снабжен наружным конфузором, основание которого сопряжено с основанием наружного диффузора, а внутри указанного диффузора коаксиально расположен внутренний конфузор, образующий с последним диффузорный кольцевой топливовоздушный канал. При этом основания среднего диффузора и внутреннего конфузора сопряжены между собой, а на участке стенки внутреннего диффузора, прилегающего к указанному месту сопряжения, выполнены отверстия, сообщающие кольцевой топливный коллектор с диффузорным топливовоздушным каналом под прямым углом, а наружный конфузор удерживает средний ребрами, выполненными в виде направляющих.Known burner (RF patent No. 2052174 F23D 14/62) containing an external diffuser, coaxially located in it the middle and inner diffusers, forming a conical annular fuel manifold, to the top of which a fuel pipe is connected, while the outer and middle diffusers form each other confuser, ring, air channel. The mixer is additionally equipped with an external confuser, the base of which is interfaced with the base of the external diffuser, and inside the specified diffuser an internal confuser is coaxially located, forming the diffuser ring air-fuel channel with the latter. At the same time, the bases of the middle diffuser and the internal confuser are interconnected, and holes are made on the wall portion of the internal diffuser adjacent to the indicated interface, communicating the annular fuel manifold with the diffuser air duct at a right angle, and the external confuser holds the middle with ribs made in the form guides.

Наиболее близкой к заявляемому газовому теплогенератору по совокупности существенных признаков является газовая горелка (патент РФ №2213299 F23D 14/20) с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, согласно изобретению камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа.The closest to the claimed gas heat source for a combination of essential features is a gas burner (RF patent No. 2213299 F23D 14/20) with forced air supply, containing a chamber for supplying air, a chamber for supplying gas, in the end walls of which a number of opposed openings are made, mixing tubes with an annular row of holes in the side walls and a flame tube, according to the invention, a gas supply chamber is installed between the air supply chamber and the flame tube to form an annular gap between its side cylindrical wall and the flame tube, while the mixing tubes are hermetically installed in the holes in the end walls of the gas supply chamber, in the side cylindrical wall of which an annular row of radial holes is made, and the holes in the side walls of the mixing tubes are located inside the gas supply chamber.

Однако данная горелка очень чувствительна к перепадам давления газа и воздуха, возникает опасность или резкого увеличения содержания оксидов азота (NOx), или же затрудняется плавный розжиг горелки. Другим недостатком данной конструкции является сложность изготовления - большое количество сварных, герметичных швов, соединяющих детали, работающие при больших температурных градиентах, которые при длительной работе растрескиваются, при этом теряется герметичность газовой камеры и нарушается конструкционная целостность изделия.However, this burner is very sensitive to pressure differences between gas and air, there is a danger of a sharp increase in the content of nitrogen oxides (NO x ), or it is difficult to smoothly ignite the burner. Another disadvantage of this design is the manufacturing complexity - a large number of welded, sealed joints connecting parts that operate at high temperature gradients, which crack during prolonged operation, and the gas chamber is lost and the integrity of the product is impaired.

В предлагаемом устройстве постарались избежать указанных недостатков.The proposed device tried to avoid these disadvantages.

Воздухонагреватель содержит цилиндрический корпус (1), внутри которого расположены две цилиндрические (2), (3) и две конические (4), (5) обечайки, расположенные коаксиально. Две конические обечайки образуют камеру сгорания (14). Корпус и первая внутренняя цилиндрическая обечайка образуют внешнюю воздушную камеру (6). Две цилиндрические обечайки образуют воздушную камеру (8). На входе в камеру (8) размещается фильтрующая сетка (11) для предохранения камеры сгорания от попадания в нее посторонних частиц.The air heater contains a cylindrical body (1), inside of which are two cylindrical (2), (3) and two conical (4), (5) shells located coaxially. Two conical shells form a combustion chamber (14). The housing and the first inner cylindrical shell form an external air chamber (6). Two cylindrical shells form an air chamber (8). At the entrance to the chamber (8) a filter mesh (11) is placed to protect the combustion chamber from the ingress of foreign particles into it.

Внутренняя цилиндрическая обечайка образует внутреннюю воздушную камеру (7). У ее входа расположены затворки шиберного устройства (10) для регулирования воздушного потока. Пространство, образующееся коническими обечайками, является камерой сгорания (14). Угол раскрытия конуса α=4÷12°. Обе конические обечайки приварены к кольцу, изготовленному из цельнотянутой трубы (9), которая является газовой камерой. К этой трубе подсоединена труба газопровода с газовой аппаратурой (12). В кольцевой трубе со стороны, расположенной между коническим обечайками, проделаны отверстия (13) диаметром 1,5 мм, площадь отверстий в 3÷3,5 раза меньше площади отверстия в подводящем газовом патрубке. Через отверстия газ подается в камеру сгорания. В стенках обечаек проделаны отверстия (15), через которые в камеру поступает воздух. Диаметры отверстий от 2,5 мм до 5 мм. Общая площадь отверстий в 20÷30 раз больше площади отверстий для газа.The inner cylindrical shell forms an inner air chamber (7). At its entrance are the gates of the slide gate device (10) for regulating the air flow. The space formed by the conical shells is a combustion chamber (14). The cone opening angle α = 4 ÷ 12 °. Both conical shells are welded to a ring made of a seamless pipe (9), which is a gas chamber. A gas pipeline pipe with gas equipment (12) is connected to this pipe. In the annular pipe from the side located between the conical shells, holes (13) were made with a diameter of 1.5 mm, the area of the holes is 3 ÷ 3.5 times smaller than the area of the hole in the gas supply pipe. Through the holes, gas is supplied to the combustion chamber. Holes (15) were made in the walls of the shells, through which air enters the chamber. The diameters of the holes are from 2.5 mm to 5 mm. The total area of the holes is 20 ÷ 30 times the area of the holes for gas.

Камера сгорания, состоящая из двух расходящихся конических обечаек, приварена к газовой камере, цельнотянутой трубе, с помощью точечной сварки. Полученная конструкция не боится коробления при неравномерном нагреве ее отдельных частей.The combustion chamber, consisting of two diverging conical shells, is welded to the gas chamber, a seamless pipe, using spot welding. The resulting design is not afraid of warping during uneven heating of its individual parts.

Камера сгорания по условиям работы подвергается неравномерному нагреву, то есть сторона камеры, в которой проделаны отверстия, из которых выходит газ, находится в термической зоне при высокой температуре. Противоположная сторона газовой камеры нагревается до более низкой температуры, так как постоянно обдувается холодным воздухом. В результате возникает перепад температур, который ведет к неравномерному расширению металла камеры. Если камера сгорания выполнена из отдельных деталей сваркой, то сварка должна осуществляться сплошным герметичным швом по всей длине. Неравномерный нагрев камеры и соответственно расширение ведет к большим напряжениям в металле. Сварные швы в этих местах должны выполняться очень тщательно высококвалифицированными сварщиками, что не всегда возможно осуществить. Довольно большая протяженность этих швов ведет к увеличению сроков изготовления, удорожанию конструкции, к изготовлению ее в специальной оснастке. К тому же сварная конструкция по определению слабее цельного металла и соответственно срок службы у нее меньше.According to the operating conditions, the combustion chamber is subjected to uneven heating, that is, the side of the chamber in which the holes are made, from which the gas escapes, is in the thermal zone at high temperature. The opposite side of the gas chamber is heated to a lower temperature, as it is constantly blown with cold air. As a result, a temperature difference occurs, which leads to an uneven expansion of the chamber metal. If the combustion chamber is made of individual parts by welding, then welding should be carried out by a continuous tight seam along the entire length. Uneven heating of the chamber and, accordingly, expansion leads to high stresses in the metal. Welds in these places must be performed by very carefully qualified welders, which is not always possible. A rather large length of these seams leads to an increase in the production time, an increase in the cost of the structure, to its manufacture in special equipment. In addition, the welded structure is, by definition, weaker than solid metal and, accordingly, its service life is shorter.

Камера сгорания выполнена из двух конических обечаек, в которых проделаны отверстия для поступления внутрь камеры воздуха. Так как воздух поступает внутрь камеры через специальные отверстия, то добиваться герметичности в месте приварки этих обечаек к газовой камере (цельнотянутой трубе) нет необходимости, приток небольшого количества воздуха через неплотности в сварных швах не изменит сколь-нибудь существенно соотношение газ - воздух. В этом случае соединение деталей можно осуществить точечной сваркой и в результате избежать напряжений, возникающих при сварке непрерывным швом. Это упрощает и удешевляет изготовление горелки.The combustion chamber is made of two conical shells, in which holes are made for the intake of air into the chamber. Since air enters the chamber through special openings, there is no need to achieve tightness at the place of welding of these shells to the gas chamber (seamless pipe), the inflow of a small amount of air through leaks in the welds will not significantly change the gas-air ratio. In this case, the connection of the parts can be carried out by spot welding and, as a result, the stresses arising during welding with a continuous seam can be avoided. This simplifies and reduces the cost of burner manufacturing.

Конструкция камеры сгорания, выполненная из двух конических обечаек, позволяет воздуху попадать внутрь камеры без большого аэродинамического сопротивления. Воздух плавно попадает внутрь камеры, что снижает возникновение турбулентности потока на входе и уменьшает возникновение звуковых волн (шума). Струи воздуха, проходя через расположенные под углом конические обечайки, распространяются внутри камеры на большее расстояние, увеличивается интенсивность перемешивания газовых сред (внутренней - природный газ с поступающей извне - атмосферный воздух) и соответственно обеспечивается более полное сгорание на небольшом расстоянии.The design of the combustion chamber, made of two conical shells, allows air to enter the chamber without large aerodynamic drag. Air smoothly enters the chamber, which reduces the occurrence of turbulence in the inlet flow and reduces the occurrence of sound waves (noise). The air jets passing through the conical shells located at an angle spread over the inside of the chamber to a greater distance, the intensity of mixing of gas media (internal - natural gas from the outside - atmospheric air) increases and, accordingly, more complete combustion at a short distance is ensured.

Расположение отверстий на конических обечайках обеспечивает достаточное поступление атмосферного воздуха в камеру сгорания, необходимое для полного сгорания топлива, с одной стороны (незначительное образование CO и несгоревших углеводородов), а с другой, обеспечивает горение при не очень высоких температурах (до 1000°C), что не ведет к образованию значительного количества окислов азота (NOx).The location of the holes on the conical shells provides a sufficient supply of atmospheric air to the combustion chamber, necessary for complete combustion of the fuel, on the one hand (slight formation of CO and unburned hydrocarbons), and on the other hand, provides combustion at not very high temperatures (up to 1000 ° C), which does not lead to the formation of a significant amount of nitrogen oxides (NO x ).

Розжиг газогенератора осуществляется с помощью электрода розжига (16). Контроль пламени осуществляется датчиками контроля пламени (17).Ignition of the gas generator is carried out using the ignition electrode (16). Flame monitoring is carried out by flame monitoring sensors (17).

Воздухонагреватель работает следующим образом.The air heater operates as follows.

Запускается вентилятор, продувается газовая магистраль, на горелку подается газ и производится розжиг горелки. Регулируя угол раскрытия шибера, регулируется размер факела и степень избытка кислорода. Когда начинает прикрываться шибер, то давление в камере (7) за шибером падает, падает давление за всей горелкой и соответственно увеличивается перепад давлений между входом в теплогазогенератор и выходом из него, при неизменной скорости вращения вентилятора. В результате увеличивается скорость потока воздуха в камерах (6) и (8). Увеличившаяся скорость воздуха в камере (8) приводит к поступлению большего количества воздуха в камеру (14) через отверстия (15), что естественно приводит к изменению соотношения газ - воздух в камере сгорания (14). Регулируя это соотношение можно добиваться наиболее оптимальных условий для горения.The fan starts, the gas line is blown, gas is supplied to the burner and the burner is ignited. By adjusting the opening angle of the gate, the size of the torch and the degree of excess oxygen are regulated. When the gate starts to hide behind itself, the pressure in the chamber (7) behind the gate drops, the pressure behind the entire burner drops and, accordingly, the pressure differential between the inlet and outlet of the heat and gas generator increases, at a constant fan speed. As a result, the air flow rate in the chambers (6) and (8) increases. The increased air velocity in the chamber (8) leads to the flow of more air into the chamber (14) through the holes (15), which naturally leads to a change in the gas-air ratio in the combustion chamber (14). By adjusting this ratio, you can achieve the most optimal conditions for combustion.

Поворотом шиберной заслонки можно легко настраивать режим максимально полного сгорания при различных температурах наружного воздуха, увеличивая тем самым коэффициент теплового регулирования всего воздухонагревателя, при минимальном количестве образующихся вредных веществ: оксидов углерода (CО) и оксидов азота (NOx). Управление шиберной заслонкой может осуществляться как вручную, так и с помощью электропривода в автономном (безлюдном) варианте.By turning the shutter damper, it is easy to adjust the mode of maximum complete combustion at various outdoor temperatures, thereby increasing the thermal regulation coefficient of the entire heater, with a minimum amount of harmful substances formed: carbon oxides (CO) and nitrogen oxides (NO x ). The gate valve can be controlled either manually or with the help of an electric drive in an autonomous (unmanned) version.

Эффективность сжигания газа и интервал «чистого» горения увеличивается и не зависит от межсезонных колебаний уличной температурыThe efficiency of gas combustion and the interval of "clean" combustion increases and does not depend on inter-seasonal fluctuations in street temperature

Claims (2)

1. Воздухонагреватель смесительного типа, газовый теплогенератор, содержащий корпус, воздушные камеры, камеру сгорания, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена из двух конических обечаек с углом раскрытия в пределах 4÷12°, а регулировка режимов горения может осуществляться с помощью поворотной заслонки - шибера, встроенного в саму горелку.1. The heater is a mixing type, a gas heat generator containing a housing, air chambers, a combustion chamber, characterized in that the combustion chamber is made of two conical shells with an opening angle within 4 ÷ 12 °, and the combustion modes can be adjusted using the rotary damper - gate integrated in the burner itself. 2. Воздухонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что газовая камера выполнена из цельнотянутой трубы, а камера сгорания приварена к ней точечной сваркой. 2. The heater according to claim 1, characterized in that the gas chamber is made of a seamless pipe, and the combustion chamber is welded to it by spot welding.
RU2014152220/06A 2014-12-24 2014-12-24 Air heater of mixing type, gas heat generator RU2585331C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152220/06A RU2585331C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Air heater of mixing type, gas heat generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152220/06A RU2585331C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Air heater of mixing type, gas heat generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2585331C1 true RU2585331C1 (en) 2016-05-27

Family

ID=56096050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152220/06A RU2585331C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 Air heater of mixing type, gas heat generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2585331C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044220C1 (en) * 1993-01-21 1995-09-20 Гайстер Юрий Самуилович Gas multi-torch burner
RU2153129C2 (en) * 1996-07-19 2000-07-20 Бабкок-Хитати Кабусики Кайся Burner and internal combustion device with burner
RU2213299C1 (en) * 2002-03-11 2003-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "КНПЦ" Gas burner
RU36315U1 (en) * 2003-08-07 2004-03-10 Закрытое акционерное общество "Электронно-вычислительные информационные и инструментальные системы" Security system and monitoring of mobile objects

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044220C1 (en) * 1993-01-21 1995-09-20 Гайстер Юрий Самуилович Gas multi-torch burner
RU2153129C2 (en) * 1996-07-19 2000-07-20 Бабкок-Хитати Кабусики Кайся Burner and internal combustion device with burner
RU2213299C1 (en) * 2002-03-11 2003-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "КНПЦ" Gas burner
RU36315U1 (en) * 2003-08-07 2004-03-10 Закрытое акционерное общество "Электронно-вычислительные информационные и инструментальные системы" Security system and monitoring of mobile objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5826489B2 (en) High momentum burner
CN208475323U (en) One kind is based on natural-gas anaerobicization burning burner
CN111895410B (en) Vector control gas low-nitrogen burner
RU2585331C1 (en) Air heater of mixing type, gas heat generator
RU99596U1 (en) BURNER
JP2017501309A (en) Shaftless hot stove
RU129599U1 (en) INFRARED RADIATION BURNER
KR101594209B1 (en) Pilot
DE50309895D1 (en) BURNERS, ESPECIALLY VENTURIBRENNER, WITH A COMBUSTIBLE TUBE
JP5458834B2 (en) Multi-fuel burner device
CN213178331U (en) Gas flow vector control device
CN210088853U (en) Combustible gas burner
RU2616962C1 (en) Heat generator combustion chamber
RU2621418C2 (en) Pyrolysis boiler with the upper, layered combustion of fuel
RU148944U1 (en) GAS BLOW BURNER
RU2817578C1 (en) Annular combustion chamber of gas turbine engine
RU2012155764A (en) DEVICE FOR RADIATION HEATING AND DESTRACTION OF THE ENVIRONMENTAL AIR
RU213218U1 (en) MULTIPLE INJECTION BURNER
RU2216689C1 (en) Burning facility
RU2169885C1 (en) Igniter
RU2476779C1 (en) Water heater
RU215037U1 (en) Oil-gas burner with threaded channels for enhanced mixing
RU2817903C1 (en) Multi-burner closed flare installation, method of gas combustion on this installation and device of burner of multi-burner closed flare installation
CN201827889U (en) Preheated air wedge-shaped burner
RU79980U1 (en) GAS STOVE

Legal Events

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

Effective date: 20161225