RU2660592C1 - Burner head of burner device - Google Patents
Burner head of burner device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660592C1 RU2660592C1 RU2017108189A RU2017108189A RU2660592C1 RU 2660592 C1 RU2660592 C1 RU 2660592C1 RU 2017108189 A RU2017108189 A RU 2017108189A RU 2017108189 A RU2017108189 A RU 2017108189A RU 2660592 C1 RU2660592 C1 RU 2660592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner head
- diffuser
- central
- gas manifold
- cylindrical gas
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 50
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области энергетики, а именно к горелкам для сжигания жидкого и газообразного топлива и может быть использовано в горелочных устройствах, применяемых в жаротрубных водогрейных котлах малой мощности.The invention relates to the field of energy, and in particular to burners for burning liquid and gaseous fuels and can be used in burner devices used in small-capacity fire tube hot water boilers.
Уровень техникиState of the art
Известно горелочное устройство, состоящее из воздухоподводящего корпуса с завихрителем, центральной газовой трубы, наконечника с воздушными отверстиями, внутри которого установлена газораспределительная решетка, выполненная в виде двух полых усеченных конусов, и тангенциального патрубка, жестко установленного в основании корпуса. Площади сечения пространств между наконечником и большими основаниями полых усеченных конусов решетки и площади сечения пространств между наконечником и малыми основаниями полых усеченных конусов решетки равны между собой (патент RU 2391604 C1, дата публикации 10.06.2010).A burner device is known, consisting of an air supply housing with a swirl, a central gas pipe, a tip with air holes, inside which a gas distribution grill is made, made in the form of two hollow truncated cones, and a tangential nozzle rigidly mounted in the base of the housing. The cross-sectional areas of the spaces between the tip and the large bases of the hollow truncated grating cones and the cross-sectional areas of the spaces between the tip and the small bases of the hollow truncated grating cones are equal (patent RU 2391604 C1, publication date 10.06.2010).
Известно горелочное устройство, содержащее воздухоподводящий короб, периферийный газовый коллектор с отверстиями, центральный газовый коллектор с газовыми отверстиями. Центральный газовый коллектор выполнен в виде полого тора с радиально расположенными газовыми отверстиями и трубками, подающими газообразное топливо из отверстий периферийного газового коллектора внутрь полого тора. В центральной части газовой горелки установлен эжектор вторичного воздуха, представляющий собой полый двустенный цилиндр с отверстиями, позволяющими подавать вторичный воздух из окружающей среды в зону горения (патент RU 2464495 C1, дата публикации 20.10.2012).A burner device is known comprising an air supply duct, a peripheral gas manifold with openings, a central gas manifold with gas openings. The central gas collector is made in the form of a hollow torus with radially arranged gas holes and tubes supplying gaseous fuel from the holes of the peripheral gas collector into the hollow torus. In the central part of the gas burner, an ejector of secondary air is installed, which is a hollow double-walled cylinder with holes that allow supplying secondary air from the environment to the combustion zone (patent RU 2464495 C1,
Недостатком данных устройств является отсутствие возможности использовать их для сжигания жидкого топлива (сырая нефть и дизельное топливо). Кроме того, за счет неравномерного по объему образования смеси топлива с воздухом в продуктах горения содержится высокая концентрация оксидов азота, что неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Также вышеприведенные устройства не обеспечивают возможности устойчивого воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси в широком диапазоне нагрузок горел очного устройства без срыва и проскока пламени.The disadvantage of these devices is the inability to use them for burning liquid fuel (crude oil and diesel fuel). In addition, due to the formation of a mixture of fuel and air uneven in volume, the combustion products contain a high concentration of nitrogen oxides, which adversely affects the environment. Also, the above devices do not provide the possibility of stable ignition of the resulting air-fuel mixture in a wide range of loads burned full-time device without stalling and leakage of flame.
Известно горелочное устройство, содержащее подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок, выполненный с конусностью конфузорного и диффузорного участков соответственно 1÷0,25 и 0,33÷0,1, стабилизатор горения, выполненный в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60÷90° и с максимальным диаметром, не превышающим диаметр пережима насадка, и выполненная в форме полусферы и жестко скрепленная со стабилизатором горения топливная камера, на сферической стенке которой установлено не менее трех топливных форсунок, размещенных равномерно по окружной координате и под углом к центральной оси корпуса горелочного устройства, при этом конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся радиальным зазором, образующим пристенный канал величиной не менее 10÷16 мм и 5÷8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха, рециркуляционный трубопровод, соединяющий топливную камеру с сужающим устройством, выполненным в форме сопла Лаваля и установленным на трубопроводе подачи жидкого топлива перед топливной камерой (патент RU 2345279, дата публикации 27.01.2009).A burner device is known that contains a housing connected to a source of blast air, along the axis of which a confuser-diffuser nozzle is installed with the possibility of longitudinal movement, made with a taper of the confuser and diffuser sections, respectively 1 ÷ 0.25 and 0.33 ÷ 0.1, a stabilizer combustion, made in the form of a conical jet-stabilizer grate with a cone opening angle of 60 ÷ 90 ° and with a maximum diameter not exceeding the nozzle pinch diameter, and made in the form of a hemisphere and rigidly bonded with a stable a combustion chamber with a fuel chamber, on the spherical wall of which there are at least three fuel nozzles arranged uniformly along the circumferential coordinate and at an angle to the central axis of the burner body, while the confuser-diffuser nozzles are installed in the device body with a narrowing radial gap forming a wall channel of size at least 10–16 mm and 5–8 mm, respectively, at the inlet and outlet of the high-speed flow of blast air, a recirculation pipe connecting the fuel chamber to the constricting device a tweet made in the form of a Laval nozzle and installed on the liquid fuel supply pipe in front of the fuel chamber (patent RU 2345279, publication date 01/27/2009).
Недостатком данного горелочного устройства является отсутствие возможности сжигания газообразного топлива, а также необходимость применения в работе не менее трех топливных форсунок. Кроме того, горелочное устройство имеет ограниченную применимость при использовании жидких топлив с высокой вязкостью за счет применения сужающего устройства в форме сопла Лаваля.The disadvantage of this burner device is the inability to burn gaseous fuel, as well as the need to use at least three fuel injectors. In addition, the burner device has limited applicability when using liquid fuels with high viscosity due to the use of a narrowing device in the form of a Laval nozzle.
Известно горелочное устройство, содержащее обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, расположенную на оси обечайки и включающую в себя блок подачи газовых сбросов, блок подачи жидкостных сбросов, представляющие собой два кольцевых коллектора, установленные соосно и соединенные между собой радиальными патрубками, форсунки, связывающие между собой блок подачи газовых сбросов и блок подачи жидкостных сбросов, состоящие из наконечника в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи газовых сбросов, причем в его выходной части выполнено устройство для закрутки потока, предпочтительно в виде многозаходной спирали, втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, соединенную с блоком подачи жидкостных сбросов и охватывающую с зазором наконечник, при этом на торце втулки закреплено сопло, трубопровод подачи газовых сбросов, трубопровод подачи жидкостных сбросов, соединенные со смесительной головкой (патент RU 2590909, дата публикации 10.07.2016).A burner device is known that comprises a shell with a profiled inlet and outlet mounted on the frame, a duty burner located inside the shell, a mixing head located on the shell axis and including a gas discharge supply unit, a liquid discharge supply unit, which are two ring collectors, nozzles mounted coaxially and interconnected by radial nozzles, connecting the gas discharge supply unit and the liquid discharge supply unit, consisting of a tip in the form a narrow cylinder connected to the gas discharge supply unit, and in its output part a flow swirl device is made, preferably in the form of a multi-helix, a sleeve with a cylindrical inner surface connected to the liquid discharge supply unit and covering the tip with a gap, while at the end of the sleeve fixed nozzle, gas discharge pipe, liquid discharge pipe connected to the mixing head (patent RU 2590909, publication date 07/10/2016).
Недостатком данного устройства является необходимость установки дежурной горелки, а также ограниченная применимость на котлах малой мощности и отсутствие возможности устойчивого воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси в широком диапазоне нагрузок горелочного устройства без срыва или проскока пламени.The disadvantage of this device is the need to install an on-site burner, as well as the limited applicability on low-power boilers and the lack of the possibility of stable ignition of the resulting air-fuel mixture in a wide load range of the burner device without breaking or passing through the flame.
Известна горелочная голова горелочного устройства, включающая в себя корпус с выходной диффузорно-конфузорной насадкой, в котором установлены цилиндрический газовый коллектор с образованием между корпусом кольцевого канала для прохождения потока воздуха, диск-диффузор, установленный в корпусе с образованием кольцевого зазора между диффузорным участком выходной насадки, регулировочное кольцо, размещенное на внутренней поверхности корпуса с возможностью продольного перемещенияKnown burner head of the burner device, which includes a housing with an outlet diffuser-confuser nozzle, in which a cylindrical gas manifold is installed to form an annular channel between the housing for air flow, a disk diffuser installed in the housing to form an annular gap between the diffuser portion of the output nozzle , an adjusting ring placed on the inner surface of the housing with the possibility of longitudinal movement
(см. http://www.oilon.com/uploadedFiles/Oilon/Materials/Oilon_3_RU.pdf).(see http://www.oilon.com/uploadedFiles/Oilon/Materials/Oilon_3_RU.pdf).
Недостатками данного горелочного устройства является высокий уровень температур в зоне активного горения, что неблагоприятно сказывается на условиях работы стенок жаровой трубы, недостаточно оптимальные условия воспламенения и выгорания топлива в топочном объеме, повышенный уровень эмиссии оксидов азота.The disadvantages of this burner device are the high temperature in the zone of active combustion, which adversely affects the working conditions of the walls of the flame tube, insufficiently optimal conditions for ignition and burning of fuel in the furnace volume, and an increased level of emission of nitrogen oxides.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании горелочной головы, обеспечивающей повышение эксплуатационных характеристик горелочного устройства.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed, is to create a burner head that provides increased operational characteristics of the burner device.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении КПД горелочного устройства за счет устойчивого воспламенения топлива в рабочем диапазоне нагрузок котла от 40 до 100% от номинальной мощности и полного выгорания топлива в объеме жаровой трубы котла с минимальным химическим недожогом и в повышении экологичности горелочного устройства за счет пониженной эмиссии оксидов азота при сжигании топлива.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the efficiency of the burner due to the stable ignition of the fuel in the working range of the boiler loads from 40 to 100% of the rated power and complete burnout of the fuel in the volume of the boiler tube with a minimum chemical underburning and to increase the environmental friendliness of the burner devices due to the reduced emission of nitrogen oxides during fuel combustion.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что горелочная голова горелочного устройства включает в себя корпус, в котором коаксиально установлен цилиндрический газовый коллектор с центральным каналом, центральный диск-диффузор, регулировочное кольцо, установленное на внутренней поверхности корпуса с возможностью перемещения относительного продольной оси горелочной головы, причем корпус снабжен диффузорно-конфузорной выходной насадкой, при этом, цилиндрический газовый коллектор установлен в корпусе с образованием кольцевого канала для подачи периферийного воздушного потока в зону горения, на внешней поверхности цилиндрического газового коллектора по окружности размещены аксиальные лопатки, установленные под углом 30-40° к продольной оси горелочной головы, в выходной части цилиндрического газового коллектора выполнены, распределенные по окружности, группы сопловых отверстий, обеспечивающих струйную подачу газообразного топлива в периферийный воздушный поток, причем за каждой группой сопловых отверстий установлен обтекатель, в центральном диске-диффузоре выполнены центральное отверстие, радиальные щелевые прорези и не менее четырех групп радиально расположенных отверстий, по меньшей мере, по два отверстия в каждой группе, центральный диск-диффузор установлен в корпусе с образованием кольцевого зазора между диффузорным участком выходного насадка, величина которого регулируется за счет продольного перемещения регулировочного кольца.The claimed technical result is achieved due to the fact that the burner head of the burner device includes a housing in which a cylindrical gas collector with a central channel is coaxially mounted, a central diffuser disk, an adjusting ring mounted on the inner surface of the housing with the possibility of moving the relative longitudinal axis of the burner head moreover, the housing is equipped with a diffuser-confuser output nozzle, while the cylindrical gas manifold is installed in the housing with the formation axial channel for supplying peripheral air flow to the combustion zone, on the outer surface of the cylindrical gas manifold around the circumference are axial blades mounted at an angle of 30-40 ° to the longitudinal axis of the burner head, in the outlet part of the cylindrical gas manifold are made distributed around the circumference, nozzle groups openings providing jet supply of gaseous fuel to the peripheral air flow, with a fairing behind each group of nozzle openings in the central disk The e-diffuser has a central hole, radial slotted slots and at least four groups of radially located holes, at least two holes in each group, a central disk diffuser installed in the housing with the formation of an annular gap between the diffuser section of the output nozzle, the size of which is adjustable due to the longitudinal movement of the adjusting ring.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения радиально расположенные отверстия центрального диска-диффузора имеют одинаковый диаметр.In addition, in the particular case of the invention, the radially located holes of the central disk-diffuser have the same diameter.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения аксиальные лопатки выполнены прямыми и непрофилированными.In addition, in the particular case of the invention, the axial blades are made straight and unshaped.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения аксиальные лопатки установлены без перекрытия друг друга.In addition, in the particular case of the invention, the axial blades are installed without overlapping each other.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения количество аксиальных лопаток составляет не менее двадцати двух, которые установлены на равном угловом расстоянии друг от друга.In addition, in the particular case of the invention, the number of axial blades is at least twenty-two, which are installed at an equal angular distance from each other.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения аксиальные лопатки соединены с цилиндрическим газовым коллектором при помощи сварного соединения.In addition, in the particular case of the invention, the axial blades are connected to the cylindrical gas manifold using a welded joint.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения каждый из обтекателей представляет собой элемент, состоящий из двух боковых треугольных стенок, передней четырехугольной стенки, расположенной под углом 65-75° к поверхности цилиндрического газового коллектора, и открытой верхней стенкой.In addition, in the particular case of the invention, each of the fairings is an element consisting of two lateral triangular walls, a front quadrangular wall located at an angle of 65-75 ° to the surface of the cylindrical gas manifold, and an open upper wall.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения обтекатели соединены с цилиндрическим газовым коллектором при помощи сварного соединения.In addition, in the particular case of the invention, the fairings are connected to the cylindrical gas manifold using a welded joint.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения радиальные щелевые прорези центрального диска-диффузора выполнены расширяющимися от центрального отверстия к периферии и размещены на равном угловом расстоянии друг от друга.In addition, in the particular case of the invention, the radial slotted slots of the central disk-diffuser are made expanding from the central hole to the periphery and are placed at an equal angular distance from each other.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения центральный диск-диффузор выполнен с периферийной частью в виде конической поверхности с углом наклона 40-50° к продольной оси горелочной головы.In addition, in the particular case of the invention, the central disk diffuser is made with the peripheral part in the form of a conical surface with an angle of inclination of 40-50 ° to the longitudinal axis of the burner head.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения сопловые отверстия разделены на группы по три отверстия, выполненные вдоль продольной оси газового коллектора, чередующиеся между собой через одно отверстие, при этом группы сопловых отверстий размещены по окружности цилиндрического газового коллектора с шагом 45°.In addition, in the particular case of the invention, the nozzle openings are divided into groups of three openings made along the longitudinal axis of the gas manifold, alternating between each other through one opening, while the groups of nozzle openings are arranged around the circumference of the cylindrical gas manifold in increments of 45 °.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения группы радиально расположенных отверстий центрального диска-диффузора смещены относительно радиальных щелевых прорезей на угол 17-23°.In addition, in the particular case of the invention, the groups of radially located holes of the central disk-diffuser are offset relative to the radial slotted slots by an angle of 17-23 °.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения центральный диск-диффузор установлен в корпусе таким образом, что группы радиально расположенных отверстий размещены напротив групп из трех сопловых отверстий цилиндрического газового коллектора.In addition, in the particular case of the invention, the central disk-diffuser is mounted in the housing in such a way that the groups of radially arranged openings are located opposite the groups of three nozzle openings of the cylindrical gas manifold.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения центральный диск-диффузор содержит восемь радиальных щелевых прорезей.In addition, in the particular case of the invention, the central disk diffuser contains eight radial slotted slots.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения центральной части цилиндрического газового коллектора установлена форсунка для распыления жидкого топлива.In addition, in the particular case of the invention, the central part of the cylindrical gas manifold installed nozzle for spraying liquid fuel.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана горелочная голова в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2 показан фронтальный вид центрального диска-диффузора.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a burner head in section (side view), in FIG. 2 shows a front view of a central disk diffuser.
На фиг. 1 и фиг. 2 позиции имеют следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - цилиндрический газовый коллектор, 2.1 - центральный канал, 3 - кольцевой канал, 4 - регулировочное кольцо, 5 - центральный диск-диффузор, 5.1 - кольцевой зазор, 6 - диффузорно-конфузорная выходная насадка, 6.1 - диффузорный участок выходной насадки, 6.2 - цилиндрический участок выходной насадки, 6.3 - конфузорный участок выходной насадки, 7 - аксиальные лопатки, 8 - сопловые отверстия, 9 - обтекатели, 10 - центральное отверстие, 11 - радиальные щелевые прорези, 12 - радиально расположенные отверстия центрального диска-диффузора, 13 - периферийная поверхность центрального диска-диффузора.In FIG. 1 and FIG. 2 positions have the following designations: 1 - housing, 2 - cylindrical gas manifold, 2.1 - central channel, 3 - annular channel, 4 - adjusting ring, 5 - central disk diffuser, 5.1 - annular gap, 6 - diffuser-confuser output nozzle 6.1 - diffuser section of the outlet nozzle, 6.2 - cylindrical section of the outlet nozzle, 6.3 - confuser section of the outlet nozzle, 7 - axial blades, 8 - nozzle openings, 9 - fairings, 10 - central hole, 11 - radial slotted slots, 12 - radially located holes of the central d ska diffuser 13 - peripheral surface of the central disc diffuser.
Сведения, подтверждающие реализацию изобретенияInformation confirming the implementation of the invention
Заявляемая горелочная голова предназначена для использования в горелочных устройствах, относящихся к классу дутьевых горелок, без предварительного смешения топлива с воздухом, однопоточных по воздуху, вихревых с осевым завихрителем, с центральной подачей газообразного и жидкого топлива в воздушный поток.The inventive burner head is intended for use in burner devices belonging to the class of blast burners, without preliminary mixing of fuel with air, single-flow through the air, vortex with an axial swirl, with a central supply of gaseous and liquid fuel into the air stream.
Горелочная голова горелочного устройства (фиг. 1) включает в себя сварной цилиндрический корпус 1, в котором коаксиально установлен цилиндрический газовый коллектор 2 с центральным каналом 2.1 с образованием кольцевого канала 3 для прохождения периферийного потока воздуха, регулировочное кольцо 4, размещенное на внутренней поверхности корпуса 1 с возможностью перемещения относительно продольной оси горелочной головы, центральный диск-диффузор 5. Цилиндрический корпус 1 снабжен выходной насадкой 6, состоящей из диффузорного 6.1, цилиндрического 6.2 и конфузорного 6.3 участков.The burner head of the burner device (Fig. 1) includes a welded
На внешней поверхности цилиндрического газового коллектора 2 по окружности размещены не менее двадцати двух аксиальных лопаток 7, установленных под углом 30-40° к продольной оси горелочной головы и обеспечивающих закручивание периферийного воздушного потока, проходящего по кольцевому каналу 3. Аксиальные лопатки 7 выполнены прямыми, непрофилированными и установлены без перекрытия друг друга на равном угловом расстоянии друг от друга. В предпочтительном варианте реализации изобретения аксиальные лопатки 7 соединены с цилиндрическим газовым коллектором 2 при помощи сварного соединения.At the outer surface of the
Также в выходной части цилиндрического газового коллектора 2 выполнены сопловые отверстия 8 одинакового диаметра, сформированные в группы и расположенные по окружности с шагом 45°. Сопловые отверстия 8 предназначены для струйной подачи газообразного топлива, проходящего по центральному каналу 2.1 цилиндрического газового коллектора 2, в периферийный закрученный поток воздуха. В предпочтительном варианте реализации изобретения сопловые отверстия 8 разделены на группы по три отверстия, расположенные вдоль продольной оси горелочной головы, причем группы из трех отверстий чередуются через одно отверстие.Also in the output part of the
Для обеспечения большей глубины проникновения струй газообразного топлива в закрученный воздушный поток на поверхности цилиндрического газового коллектора 2 за каждой группой сопловых отверстий 8 установлены обтекатели (пилоны) 9. Каждый обтекатель 9 представляет собой металлический элемент, выполненный из двух боковых треугольных стенок, передней четырехугольной стенки, расположенной под углом 65-75° к поверхности цилиндрического газового коллектора 2, и открытой верхней стенкой. Обтекатели 9 соединены с цилиндрическим газовым коллектором 2 при помощи сварного соединения.To provide a greater depth of penetration of the gaseous fuel jets into the swirling air stream, fairings (pylons) 9 are installed on the surface of the
Регулировка режима горения при сжигании разных видов топлив производится за счет изменения сечения кольцевого зазора 5.1 для прохода воздушного потока, образованного между диффузорным участком 6.1 диффузорно-конфузорной выходной насадки 6 и центральным диском-диффузором 5. Изменение сечения кольцевого зазора 5.1 обеспечивается путем изменения положения регулировочного кольца 4 относительно продольной оси горелочной головы. Регулировочное кольцо 4 представляет собой цилиндрическую обечайку, установленную на внутренней обечайке корпуса 1. Изменение положения регулировочного кольца 4 может осуществляться как вручную во время остановки работы горелочного устройства, так и в автоматическом режиме посредством сервопривода (на чертежах не показано).The combustion mode is regulated when burning different types of fuels by changing the cross section of the annular gap 5.1 for the passage of the air flow formed between the diffuser section 6.1 of the diffuser-
Диффузорно-конфузорная выходная насадка 6 и центральный диск-диффузор 5 обеспечивают создание аэродинамического течения топливовоздушной смеси в зоне активного горения, необходимого для стабилизации процессов устойчивого воспламенения и горения топливовоздушной смеси. В центральном диске-диффузоре 5, представленном на фиг. 2, выполнено центральное отверстие 10, восемь радиальных щелевых прорезей 11, расширяющихся от центрального отверстия 10 к периферии и размещенных на равном угловом расстоянии друг от друга, и четыре группы радиально расположенных отверстий 12, предпочтительно одинакового диаметра, по меньшей мере, по два отверстия в каждой группе. В предпочтительном варианте реализации изобретения центральный диск-диффузор 5 установлен таким образом, что группы радиально расположенных отверстий 12 располагают напротив группы из трех сопловых отверстий 8 газового коллектора 2 в продольной плоскости горелочной головы, т.е. отверстия 12 и сопловые отверстия 8 расположены на одном угловом расстоянии от продольной оси горелочной головы. Также в предпочтительном варианте реализации изобретения группы радиально расположенных отверстий 12 смещены относительно радиальных щелевых прорезей 11 на угол α равный 17-23°. Центральный диск-диффузор 5 может быть выполнен с периферийной частью 13 в виде конической поверхности с углом наклона 40-50° к продольной оси горелочной головы.The diffuser-
Подача воздуха в зону горения осуществляется вентилятором (на чертежах не показан), который расположен в одном корпусе с горелкой (на чертежах не показана). Регулировка расхода воздуха и топлива осуществляется воздушной заслонкой на вентиляторе (на чертежах не показаны) в соответствии с требуемой мощностью. Подача жидкого топлива осуществляется через механическую форсунку (на чертежах не показана), которая устанавливается в центральной части горелочной головы вдоль продольной оси горелочного устройства.Air is supplied to the combustion zone by a fan (not shown in the drawings), which is located in one housing with a burner (not shown in the drawings). Adjustment of air and fuel consumption is carried out by an air damper on the fan (not shown in the drawings) in accordance with the required power. Liquid fuel is supplied through a mechanical nozzle (not shown in the drawings), which is installed in the central part of the burner head along the longitudinal axis of the burner device.
Кроме того, в центральной части горелочной головы установлен запальник и датчики контроля пламени (на чертежах не показаны). Часть воздуха, подаваемого в горелку, подается в центральный канал 2.1 с целью его охлаждения. Все элементы горелочной головы могут быть изготовлены из листов и обечаек.In addition, an ignitor and flame control sensors (not shown in the drawings) are installed in the central part of the burner head. Part of the air supplied to the burner is supplied to the central channel 2.1 in order to cool it. All elements of the burner head can be made of sheets and shells.
Работа устройства осуществляется следующим образомThe operation of the device is as follows
Воздух в зону горения горелочной головы (фиг. 1) подается вентилятором, расположенным в одном корпусе с горелкой (на чертежах не показано), несколькими потоками: по кольцевому каналу 3, периферийным воздушным потоком, который закручивается посредством двадцати двух аксиальных лопаток 7, установленными под углом 30-40° к продольной оси горелочной головы, прямоточным потоком по центральному каналу 2.1 цилиндрического газового коллектора 2 и через радиальные щелевые прорези 11 центрального диска-диффузора 5 (фиг. 2), что обеспечивает процесс ступенчатого сжигания топлива. В результате закручивания периферийного воздушного потока внутри него образуется обширная зона разрежения, в которую попадают высокотемпературные продукты сгорания из средней части жаровой трубы котла (на чертежах не показана), что обеспечивает устойчивое воспламенение на внутренней границе закрученного потока топливовоздушной смеси. Уменьшение угла установки аксиальных лопаток на угол менее 30° приводит к исчезновению центральной зоны обратных токов, которая является основным источником воспламенения топливовоздушной смеси. При увеличении угла установки аксиальных лопаток до 40° наблюдается высокая симметричность процессов воспламенения и выгорания топливовоздушной смеси. Центральная эллиптическая зона обратного тока перемещается ближе к кромке горелки и несколько увеличивается в размерах. Периферийные зоны рециркуляции в районе диффузорной части жаровой трубы котла (на чертежах не показано) становятся интенсивнее, в результате чего интенсивность воспламенения на наружной границе фронта пламени также увеличивается, что приводит к росту температур факела в этой зоне. Увеличение угла установки аксиальных лопаток 7 свыше 40° не обеспечивает вышеприведенные процессы воспламенения и выгорания топливовоздушной смеси.The air in the combustion zone of the burner head (Fig. 1) is supplied by a fan located in one housing with the burner (not shown in the drawings), in several flows: along the
Для стабилизации процессов воспламенения и выгорания топливовоздушной смеси в горелке обеспечивается регулировка режима сжигания топлива путем изменения величины выступа Δ регулировочного кольца 4 (фиг. 1) от левой кромки диффузорного-конфузорной выходной насадки 6, с помощью которого изменяется проходное сечение кольцевого зазора 5.1 и соответственно скорость воздушного потока. Конкретная величина выступа Δ регулировочного кольца 4 от левой кромки диффузорно-конфузорной выходной насадки 6 выбирается в зависимости от вида сжигаемого топлива, исходя из необходимости обеспечения оптимальных условий воспламенения. Таким образом, поток воздуха в горелке можно регулировать во всем диапазоне мощности для достижения оптимальных параметров горения.To stabilize the processes of ignition and burning of the air-fuel mixture in the burner, the fuel combustion mode is adjusted by changing the protrusion Δ of the adjusting ring 4 (Fig. 1) from the left edge of the diffuser-
Величина выступа Δ регулировочного кольца 4 от левой кромки диффузорно-конфузорной выходной насадки 6 определена, исходя из условий обеспечения оптимального перемешивания и воспламенения, и для природного газа она составляет 19 мм.The magnitude of the protrusion Δ of the adjusting
Регулировочное кольцо 4 для обеспечения устойчивого воспламенения сырой нефти устанавливается на 4 мм дальше по потоку воздуха (правее) по сравнению с режимами сжигания природного газа с целью обеспечения больших скоростей закрученного потока воздуха на выходе из горелки.The adjusting
В цилиндрический газовый коллектор 2 (фиг. 1) подают природный газ, который поступает в закрученный периферийный воздушный поток в зоне горения в виде чередующихся (одной или трех) газовых струй через группы сопловых отверстий 8, расположенных равномерно через 45° на поверхности выходной части цилиндрического газового коллектора 2. Для обеспечения большей глубины проникновения газовых струй в закрученный воздушный поток на поверхности цилиндрического газового коллектора 2 за каждой группой отверстий 8 размещены обтекатели 9. Таким образом, обеспечивается эффективное смешение газового и воздушного потоков на коротком участке с образованием готовой к воспламенению топливовоздушной смеси, подаваемый в объем жаровой трубы котла (на чертежах не показано). В данном случае при равномерной раздаче периферийного потока воздуха в кольцевом канале 3 воспламенение и начальное горение одиночных газовых струй происходит в окислительной среде при повышенных локальных избытках воздуха, а группы из трех газовых струй - в восстановительной среде соответственно при пониженных локальных избытках воздуха. При этом и в том, и другом случае происходит подавление эмиссии оксидов азота. Далее по факелу происходит слияние продуктов сгорания из этих зон и дожигание топливовоздушной смеси в общей окислительной зоне котла.Natural gas is supplied to the cylindrical gas manifold 2 (Fig. 1), which enters the swirling peripheral air stream in the combustion zone in the form of alternating (one or three) gas jets through groups of
Таким образом, наличие аксиальных лопаток 7, установленных под углом 30-40° к продольной оси горелочной головы без перекрытия друг друга, обеспечивает стабильное воспламенение топливовоздушной смеси, хорошие условия выгорания топлива, умеренные гидравлические сопротивления, при этом организация ступенчато-стадийного сжигания топлива за счет создания дополнительных воздушных потоков в различные зоны горения топлива через радиально расположенные отверстия 12 центрального диска-диффузора 5, расположенными за тремя газовыми струями, уменьшает максимальные температуры газов в зоне активного горения, что в совокупности обеспечивает повышение КПД горелочного устройства и повышение экологичности за счет снижения эмиссии оксидов азота во всем рабочем диапазоне нагрузок.Thus, the presence of
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108189A RU2660592C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Burner head of burner device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108189A RU2660592C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Burner head of burner device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660592C1 true RU2660592C1 (en) | 2018-07-06 |
Family
ID=62815473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017108189A RU2660592C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Burner head of burner device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660592C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2727117C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-07-20 | Алексей Леонидович Торопов | Dual-range modulation gas burner of full pre-mixing |
| RU2749114C1 (en) * | 2020-10-01 | 2021-06-04 | Алексей Леонидович Торопов | Gas burner of complete premixing with variable modulation ranges |
| RU220526U1 (en) * | 2023-04-17 | 2023-09-20 | Василий Вениаминович Малых | Gas burner with pre-mixing unit |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315726A1 (en) * | 1986-01-16 | 1987-06-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Burner |
| SU1370370A1 (en) * | 1986-08-14 | 1988-01-30 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Gas burner |
| SU1451460A1 (en) * | 1987-03-02 | 1989-01-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Burner |
| SU1477985A1 (en) * | 1987-09-02 | 1989-05-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Burner |
| SU1622718A1 (en) * | 1989-02-03 | 1991-01-23 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Method and burner for controlling gas-air ratio |
-
2017
- 2017-03-13 RU RU2017108189A patent/RU2660592C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315726A1 (en) * | 1986-01-16 | 1987-06-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Burner |
| SU1370370A1 (en) * | 1986-08-14 | 1988-01-30 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Gas burner |
| SU1451460A1 (en) * | 1987-03-02 | 1989-01-15 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Burner |
| SU1477985A1 (en) * | 1987-09-02 | 1989-05-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Burner |
| SU1622718A1 (en) * | 1989-02-03 | 1991-01-23 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Method and burner for controlling gas-air ratio |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2727117C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-07-20 | Алексей Леонидович Торопов | Dual-range modulation gas burner of full pre-mixing |
| RU2749114C1 (en) * | 2020-10-01 | 2021-06-04 | Алексей Леонидович Торопов | Gas burner of complete premixing with variable modulation ranges |
| RU220526U1 (en) * | 2023-04-17 | 2023-09-20 | Василий Вениаминович Малых | Gas burner with pre-mixing unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6752620B2 (en) | Large scale vortex devices for improved burner operation | |
| RU2566887C2 (en) | Combustion chamber of gas turbine with ultralow emission | |
| US6237510B1 (en) | Combustion burner and combustion device provided with same | |
| CA1195228A (en) | Burner and method | |
| JP2003517554A (en) | In particular, flame and pressure vibration suppressors in gas turbine furnaces | |
| JPH05231617A (en) | Low nox short flame burner | |
| JPS5832284B2 (en) | burner assembly | |
| CN111520717A (en) | Hierarchical low-nitrogen gas burner based on rotational flow | |
| CN105627304A (en) | Strong-swirling-flow fuel staging ultra-low-nitrogen gas burner | |
| CN109855096B (en) | Multistage cyclone burner | |
| KR20110053310A (en) | Low nox burner | |
| CN106090907A (en) | The strong swirl flame diffusion burner of a kind of premix | |
| JPH06241417A (en) | Recuperation type radiating pipe heating apparatus | |
| JPS5942203B2 (en) | gas fuel burner | |
| RU2660592C1 (en) | Burner head of burner device | |
| CN216953044U (en) | Full-premixing flue gas internal circulation low-nitrogen combustor | |
| CN102537951A (en) | Central diffusion type tiny-oil ignition combustor | |
| US4201539A (en) | Flame forming burner | |
| JP3826205B2 (en) | Burner | |
| CN217816730U (en) | Full-premixing bluff body flame-stabilizing low-nitrogen combustor | |
| CN115388406A (en) | Low-emission high-speed combustor, flameless combustion device and ignition method thereof | |
| KR20010045378A (en) | Oil burner used with gas fuel | |
| JPH035485B2 (en) | ||
| CN214332692U (en) | Swirler and combustion device | |
| RU2301376C1 (en) | Method of burning liquid or gas fuel and combustion chamber of heat generator |