RU2633442C1

RU2633442C1 - Method of group firing of roof burners of heat units

Info

Publication number: RU2633442C1
Application number: RU2016138111A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Винтовкин; Валерий Васильевич Деньгуб; Виктор Александрович Чистополов; Александр Викторович Чистополов
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2017-10-12

Abstract

FIELD: heating system.

SUBSTANCE: method of group firing of roof burners of sintering machine ignition furnace comprises combustion of additional gas in flares located near the burner blocks of pilot burners. Combustion of the additional gas is carried out by means of two counter flares which are formed along the axis of installation of firing burners along in a row with the direction of the flare axis towards each other at a distance of 0.5 of the diametre of the burner tunnel from the roof and from the axis of burner installation in the row. The pilot burners are used, each of which consists of an air supply housing with a retaining washer, electrodes of firing and flame control and a gas channel which is divided into two pipelines at the inlet section, one of which is provided with a nozzle with a perforated washer and a baffle providing passage of 10-15% of gas beyond the retaining washer, and the other one is provided with a straight-jet tip which provides passage of 85-90% of gas.

EFFECT: obtaining the longest pilot flame with minimum gas flow.

6 dwg

Description

Изобретение относится к технике сжигания газа и может быть использовано для розжига горелок, установленных в ряд на своде теплового агрегата металлургических печей, в частности, зажигательных горнов.The invention relates to techniques for burning gas and can be used to ignite burners installed in a row on the roof of a heat unit of metallurgical furnaces, in particular, incendiary furnaces.

Широко распространенным является способ розжига горелок тепловых агрегатов, в котором запальную горелку располагают внутри корпуса разжигаемой горелки или в специальном запальном отверстии, имеющемся в кладке агрегата, причем запальную горелку располагают таким образом, чтобы ее факел при развитии пересекал траекторию истечения топливовоздушной смеси, вытекаемой из разжигаемой горелки (Винтовкин А.А. и др. Горелочные устройства промышленных печей и топок. Конструкции и технические характеристики. Справочник. М.: Интермет Инжиниринг, 1999 г., стр. 384) [1].A widespread method is the ignition of burners of thermal units, in which the ignition burner is located inside the body of the ignited burner or in a special ignition hole available in the masonry of the unit, the ignition burner is positioned so that its flame crosses the path of the air-fuel mixture flowing from the ignited burners (Vintovkin A.A. et al. Burners of industrial furnaces and furnaces. Designs and technical specifications. Reference book. M .: Intermet Engineering, 1 999, p. 384) [1].

Недостатком такого способа является невозможность розжига одной стационарно установленной запальной горелкой нескольких горелок теплового агрегата, установленных в один ряд на его своде.The disadvantage of this method is the impossibility of igniting one stationary ignition burner of several burners of a thermal unit installed in one row on its arch.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ розжига горелок, установленных в несколько рядов на своде зажигательного горна агломерационной машины (В.П. Жилкин, Д.Н. Доронин. Производство агломерата. Технология, оборудование, автоматизация. г. Екатеринбург, Уральский центр ПР и рекламы, 2004 г.) [2]. Розжиг горелок производится от факела запальной горелки, установленной под сводом горна на линии расположения ряда его горелок. Однако при зажигании смеси, вытекающей из горелочной амбразуры горелки, расположенной вблизи боковой стенки горна, переброса пламени от разожженной горелки горна к рядом установленной горелке горна не происходит даже в том случае, если расстояние между горелками минимально. Это вызвано тем, что факел запальной горелки при его внедрении в поток, вытекающий из первой разжигаемой горелки горна, разрушается.The closest in technical essence to the claimed method is a method of ignition of burners installed in several rows on the arch of the incendiary hearth sinter machine (VP Zhilkin, DN Doronin. Production of sinter. Technology, equipment, automation. Yekaterinburg, Uralsky PR and advertising center, 2004) [2]. Ignition of the burners is carried out from the torch of the ignition burner installed under the forge on the line of location of a number of its burners. However, when igniting the mixture resulting from the burner embrasure of the burner located near the side wall of the hearth, the transfer of flame from the ignited hearth burner to the next installed hearth burner does not occur even if the distance between the burners is minimal. This is because the torch of the pilot burner is destroyed when it is introduced into the stream flowing from the first fired burner of the hearth.

Такие способы розжига не регламентированы нормами и правилами безопасности и приводят к взрывам газов в печах. Так как разработчики стараются не публиковать свои неудачные решения, то ссылки на это практически отсутствуют в литературе. Исключение - книга Винтовкин А.А., Деньгуб В.В., Г.В. Воронов «Топливо, его сжигание и взрывоопасность», г. Екатеринбург, Межрегиональный издательский центр, 2015 г. [3].Such ignition methods are not regulated by safety standards and rules and lead to gas explosions in furnaces. Since developers try not to publish their unsuccessful decisions, there are practically no references to this in the literature. The exception is the book Vintovkin A.A., Dengub V.V., G.V. Voronov “Fuel, its combustion and explosion hazard”, Ekaterinburg, Interregional Publishing Center, 2015 [3].

Известны газовые запальные горелки, применяемые в газопечной теплотехнике, («Винтовкин А.А. Деньгуб В.В. Горелочные устройства, г. Екатеринбург, ООО «УИПЦ», 2013 г.) [4].Known gas fired burners used in gas heating technology, ("Vintovkin A. A. Dengub V.V. Burner devices, Yekaterinburg, LLC" UIPC ", 2013) [4].

Горелки имеют воздухоподводящий корпус, газовую часть и встроенные средства для воспламенения газовоздушной смеси в виде электроискрового разрядного устройства, а также средства контроля пламени в виде ионизационного датчика, пневматического модуля или оптического сигнализатора.The burners have an air supply housing, a gas part and built-in means for igniting the gas-air mixture in the form of an electric spark discharge device, as well as flame monitoring means in the form of an ionization sensor, a pneumatic module, or an optical signaling device.

Общий недостаток этих горелок заключается в ограниченных возможностях по обеспечению розжига группы горелок тепловых агрегатов, расположенных на его своде в один ряд на удалении от места установки запальных горелок. Кроме того, такие запальные горелки работают надежно только в том случае, если при работе они формируют газовоздушную смесь с коэффициентом расхода воздуха, близким к единице, что обеспечивает короткий и жесткий факел длиной от 300 до 800 мм и не обеспечивает длиннопламенное горение.A common drawback of these burners is the limited ability to provide ignition of the group of burners of thermal units located on its arch in one row at a distance from the installation site of the ignition burners. In addition, such ignition burners work reliably only if, during operation, they form a gas-air mixture with an air flow coefficient close to unity, which ensures a short and hard torch with a length of 300 to 800 mm and does not provide long-flame combustion.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной запальной горелке представляется горелка, показанная на рис. 61 источника [4]. Горелка имеет воздухоподводящий корпус и газовую часть с распределительным устройством, в котором размещен электрод розжига в изоляторе и газовая приемная труба. На выходной стороне запальной горелки газовая труба заканчивается смесителем, в котором размещен рабочий торец электрода зажигания. Горелка имеет также контрольный электрод, выполненный из нихрома или тантала, рабочий конец которого расположен в выходном наконечнике корпуса. Недостатком этой запальной горелки являются ограниченные возможности по регулированию длины факела. При номинальной нагрузке запальник имеет длину факела от 200 до 400 мм. При попытке увеличения расходов газа и воздуха или только газа, в лучшем случае, длина турбулентного факела не увеличивается, в худшем случае происходит отрыв пламени от наконечника.The closest in technical essence to the declared ignition burner is the burner shown in Fig. 61 sources [4]. The burner has an air supply housing and a gas part with a switchgear, in which the ignition electrode in the insulator and the gas reception pipe are placed. On the output side of the ignition burner, the gas pipe ends with a mixer, in which the working end of the ignition electrode is placed. The burner also has a control electrode made of nichrome or tantalum, the working end of which is located in the output tip of the housing. The disadvantage of this pilot burner is the limited ability to control the length of the torch. At rated load, the igniter has a torch length of 200 to 400 mm. When trying to increase the flow of gas and air or only gas, in the best case, the length of the turbulent torch does not increase, in the worst case, the flame breaks away from the tip.

Такая особенность работы запальной горелки является недостатком, так как ее факел может воспламенить топливовоздушную смесь, вытекающую только из ближайшей основной горелки теплового агрегата, и не может воспламенить смесь, вытекающую из соседней горелки. Для розжига соседней горелки необходимо применять дополнительную запальную горелку, либо переставлять эту же запальную горелку в другое запальное отверстие в кладке теплового агрегата, что доставляет эксплуатационные неудобства.This feature of the operation of the ignition burner is a drawback, since its torch can ignite the air-fuel mixture flowing only from the nearest main burner of the thermal unit, and cannot ignite the mixture flowing from the adjacent burner. To ignite a neighboring burner, it is necessary to use an additional ignition burner, or rearrange the same ignition burner to another ignition hole in the masonry of the thermal unit, which causes operational inconvenience.

Указанные недостатки способа розжига сводовых горелок тепловых агрегатов и запальной горелки для его осуществления вынуждают устанавливать в каждую сводовую горелку теплового агрегата собственное запальное устройство, оснащенное источником высокого напряжения, дополнительными газо-воздухопроводами, отсечными электромагнитными клапанами, что существенно усложняет эксплуатацию теплового агрегата, особенно при большом количестве сводовых горелок.The indicated drawbacks of the method for igniting the vault burners of thermal units and the ignition burner for its implementation make it necessary to install in each vault burner of the thermal unit its own ignition device equipped with a high voltage source, additional gas and air pipelines, shut-off electromagnetic valves, which significantly complicates the operation of the thermal unit, especially with large number of vault burners.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение гарантированного группового розжига сводовых горелок, установленных в один ряд на своде теплового агрегата металлургических печей минимальным количеством стационарно установленных запальных горелок.The objective of the present invention is to provide a guaranteed group ignition of vault burners installed in one row on the arch of the heat unit of metallurgical furnaces with a minimum number of stationary fired ignition burners.

Для этого предложен способ розжига сводовых горелок, включающий организацию длиннопламенного сжигания газа двумя запальными горелками и направление запальных факелов вдоль свода горна навстречу друг другу на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля от свода и от оси установки горелок на своде. При этом используют запальные горелки, обеспечивающие развитие в факеле двух взаимосвязанных очагов горения: один очаг горения формируется внутри наконечника горелки, другой развивается на протяженном расстоянии от ее выходного торца. Для этого газовый канал каждой из запальных горелок на участке входа разделяют на два трубопровода, один из которых снабжают соплом с перфорированной шайбой и отбойником, обеспечивающим пропуск 10-15% газа за подпорную шайбу, а другой - прямоструйным наконечником, обеспечивающим пропуск 85-90% газа.To this end, a method for igniting vault burners has been proposed, including the organization of long-flame gas combustion with two ignition burners and the direction of ignition flames along the forge of the furnace towards each other at a distance of 0.5 times the diameter of the burner tunnel from the vault and from the axis of installation of the burners on the vault. In this case, ignition burners are used, which ensure the development of two interconnected foci of combustion in the torch: one combustion zone is formed inside the tip of the burner, the other develops over a long distance from its outlet end. To do this, the gas channel of each of the ignition burners at the inlet section is divided into two pipelines, one of which is equipped with a nozzle with a perforated washer and a chipper, which allows 10-15% of gas to pass through the retaining washer, and the other with a straight-blown tip, providing 85-90% of passage gas.

Такое предложение позволяет получить максимально длинный запальный факел при минимальном расходе газа, что обеспечивает возможность разжигать несколько горелок, расположенных в одну линию на своде теплового агрегата.This proposal allows you to get the longest ignition torch at the minimum gas flow rate, which makes it possible to light several burners located in one line on the roof of the heat unit.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в получении максимально длинного запального факела при минимальном расходе газа.A new technical result achieved by the claimed invention is to obtain the longest ignition torch with a minimum gas flow.

Изобретение иллюстрируется чертежами применительно к розжигу сводовых горелок зажигательного горна агломерационной машины, где на фиг. 1 показан фрагмент продольного разреза горна с установленными патрубками для запальных горелок; на фиг. 2 - поперечный разрез горна; на фиг. 3 - общий вид запальной горелки; на фиг. 4 - приемная головка запальной горелки; на фиг. 5 - вид запальной горелки со стороны выходного наконечника; на фиг. 6 - сопло-стабилизатор.The invention is illustrated by drawings with reference to ignition of vault burners of an incendiary furnace of an agglomeration machine, where in FIG. 1 shows a fragment of a longitudinal section of a hearth with installed nozzles for ignition burners; in FIG. 2 - cross section of the hearth; in FIG. 3 - general view of the pilot burner; in FIG. 4 - receiving head of the pilot burner; in FIG. 5 is a view of the pilot burner from the side of the output tip; in FIG. 6 - stabilizer nozzle.

Заявленный способ реализуется следующим образом. The claimed method is implemented as follows.

На боковые стенки теплового агрегата 1, на своде 2 которого установлены разжигаемые горелки 3, устанавливают запальные горелки 4, которые создают встречные запальные факела 5. Выходные патрубки 6 для ввода запальных горелок располагают на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля 7 от свода и от оси установки горелок в ряду. Под разжигаемыми горелками, установленными на своде теплового агрегата в один ряд, формируют два встречно направленных факела, траектория развития которых находится на расстоянии 0,5 диаметра горелочного туннеля от свода и от оси установки горелок в ряду.Ignition burners 4 are installed on the side walls of the thermal unit 1, on the arch 2 of which ignition burners 3 are installed. setting burners in a row. Under the kindled burners installed on the roof of the heat unit in one row, two opposite flares are formed, the path of development of which is at a distance of 0.5 times the diameter of the burner tunnel from the roof and from the axis of installation of the burners in a row.

Каждая из запальных горелок для реализации предлагаемого способа содержит воздухоподводящий корпус 8 с подпорной шайбой 9, газовую камеру 10 с входным патрубком 11, электрод розжига 12 и контроля пламени 13. Газовая камера 10 соединена с трубопроводом 14, оканчивающимся выходным соплом 15 с перфорированной шайбой 16 и отбойником 17, обеспечивающим пропуск 10-15% газа, а также с трубопроводом 18, оканчивающимся прямоструйным наконечником 19, обеспечивающим пропуск 85-90% газа. На подпорной шайбе выполнена скоба 20, образующая с электродом розжига разрядный промежуток.Each of the ignition burners for the implementation of the proposed method contains an air supply housing 8 with a retaining washer 9, a gas chamber 10 with an inlet pipe 11, an ignition electrode 12 and a flame control 13. The gas chamber 10 is connected to a pipe 14 ending in an outlet nozzle 15 with a perforated washer 16 and a chipper 17, providing a passage of 10-15% of gas, as well as with a pipe 18 ending in a straight-jet tip 19, providing a passage of 85-90% of gas. A bracket 20 is made on the retaining washer, forming a discharge gap with the ignition electrode.

Горелки работают следующим образом. Воздух, подведенный в корпус горелки при выходе из подпорной шайбы 9, образует в нем зону интенсивного завихрения, в которую через сопло 15 вытекает часть топливного газа. Этот газ перемешивается с воздухом в застойной зоне перфорированной шайбы 16 и воспламеняется от искрового разряда, инициируемого в промежутке между скобой 20 и разрядным торцом электрода розжига 12. Возникшее пламя удерживается за шайбой 16 и за подпорной шайбой 9 и развивается в основном в наконечнике воздухоподводящего корпуса 8. Остальная основная часть газа вытекает из наконечника 19 трубопровода 18. Струя этого газа пронизывает пламя, возникшее за шайбой 9, воспламеняется и сгорает частично за счет воздуха, вытекающего из запальной горелки, частично за счет воздуха, вытекающего из горелочных камней разжигаемых горелок 3. При этом в топочном пространстве возникают два очага горения: один представляет собой жесткий и короткий факел вблизи запальной горелки, который омывает контрольный электрод, на который подается низковольтный электрический потенциал, способствующий возникновению тока ионизации, свидетельствующего о возникновении пламени, а другой - длинный и в основном диффузионный, горение в котором происходит за счет воздуха в атмосфере печи.Burners work as follows. The air supplied to the burner body when leaving the retaining washer 9 forms in it a zone of intense swirling, into which part of the fuel gas flows out through the nozzle 15. This gas is mixed with air in the stagnant zone of the perforated washer 16 and ignites from a spark discharge initiated between the bracket 20 and the discharge end of the ignition electrode 12. The resulting flame is held by the washer 16 and behind the retaining washer 9 and develops mainly in the tip of the air supply housing 8 . The rest of the main gas flows from the tip 19 of the pipe 18. The jet of this gas penetrates the flame that occurred behind the washer 9, ignites and partially burns due to the air flowing from the ignition burner. and, in part, due to the air flowing out from the burner stones of the burners being burned 3. In this case, two combustion sites arise in the furnace space: one is a hard and short torch near the ignition burner, which washes the control electrode, to which a low-voltage electric potential is supplied, which contributes to ionization current, indicating the occurrence of a flame, and the other is a long and mostly diffusive, combustion in which occurs due to air in the atmosphere of the furnace.

Установка под сводом теплового агрегата запальных горелок предложенной конструкции со смещением осей их факелов на половину диаметра горелочного туннеля по высоте от свода и по его длине позволяет получить факел длиной до 2,5 мм. При этом вытекающие из разжигаемых горелок потоки только воспламеняются, не разрушая запальные факела.The installation under the roof of the heat unit of the ignition burners of the proposed design with the displacement of the axes of their torches by half the diameter of the burner tunnel in height from the roof and along its length makes it possible to obtain a torch up to 2.5 mm long. In this case, the flows resulting from the burners being ignited only ignite, without destroying the ignition torch.

Таким образом, изобретение позволяет получить максимально длинный запальный факел при минимальном расходе газа, что обеспечивает возможность разжигать несколько горелок, расположенных в одну линию на своде теплового агрегата.Thus, the invention allows to obtain the longest ignition torch with a minimum gas flow rate, which makes it possible to kindle several burners located in one line on the roof of the heat unit.

Claims

The method of group ignition of vault burners of the incendiary hearth of an agglomeration machine, comprising burning additional gas in flares located near the burner stones of the ignition burners, characterized in that the burning of additional gas is carried out by means of two counter torches, which are formed along the axis of installation of the ignited burners along with the direction of the axis of the torches towards each other at a distance of 0.5 diameter of the burner tunnel from the roof and from the axis of installation of the burners in a row, while using ignition burners ki, each of which consists of an air supply housing with a retaining washer, ignition and flame control electrodes and a gas channel, which are divided into two pipelines at the inlet section, one of which is equipped with a nozzle with a perforated washer and a chipper, which allows 10-15% of gas to pass through retaining washer, and the other with a straight-jet tip, providing 85-90% gas passage.