RU2684300C1 - Steam-oil burner device - Google Patents

Steam-oil burner device Download PDF

Info

Publication number
RU2684300C1
RU2684300C1 RU2018105056A RU2018105056A RU2684300C1 RU 2684300 C1 RU2684300 C1 RU 2684300C1 RU 2018105056 A RU2018105056 A RU 2018105056A RU 2018105056 A RU2018105056 A RU 2018105056A RU 2684300 C1 RU2684300 C1 RU 2684300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
nozzle
fuel
jet
oil
Prior art date
Application number
RU2018105056A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Сергеевич Ануфриев
Михаил Степанович Вигриянов
Сергей Владимирович Алексеенко
Олег Владимирович Шарыпов
Евгений Павлович Копьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
Priority to RU2018105056A priority Critical patent/RU2684300C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2684300C1 publication Critical patent/RU2684300C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D5/00—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel
    • F23D5/02—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel the liquid forming a pool, e.g. bowl-type evaporators, dish-type evaporators
    • F23D5/04—Pot-type evaporators, i.e. using a partially-enclosed combustion space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam

Abstract

FIELD: fuel combustion devices.SUBSTANCE: invention relates to fuel oil burners using superheated steam for combustion. Burner device comprises a cylindrical body in the form of a cup, installed so that its axis is perpendicular to the horizon, a steam nozzle for supplying superheated water vapor vertically upwards along the axis of the body, mounted into the bottom of the body, air supply holes made in the cylindrical body near the bottom, the steam line and the fuel supply tube, the end of which is located in the immediate vicinity of the outlet of the steam nozzle to create a steam-oil jet, the fuel supply tube is installed at an acute angle to the horizon and does not touch the wall of the housing, at the upper end of the housing, a nozzle is installed in the form of a lid with a hole in the center, the diameter of which is smaller than the diameter of the steam-oil jet in the section plane.EFFECT: burner is characterized by short-term start-up and stabilized ignition of the steam-oil jet without the use of additional devices and fuels.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар.The invention relates to liquid fuel burner devices using superheated water vapor for combustion.

Известно горелочное устройство [патент РФ №2040731, F23C 5/06, 25.07.1995], содержащее цилиндрическую камеру с аксиальными отверстиями для подачи первичного воздуха и сквозной наклонной щелью по периметру камеры для подачи вторичного воздуха, пароподводящий узел в виде коллектора с соплами для подачи водяного пара, причем оси сопел расположены параллельно центральной оси камеры.A burner device is known [RF patent No. 2040731, F23C 5/06, 07/25/1995] containing a cylindrical chamber with axial holes for supplying primary air and a through inclined slot along the perimeter of the chamber for supplying secondary air, a steam supply unit in the form of a collector with nozzles for supplying water vapor, and the axis of the nozzles are parallel to the Central axis of the chamber.

Недостатком такого устройства является то, что для стабилизации воспламенения паромасляной струи здесь используется дополнительное устройство и дополнительное топливо.The disadvantage of this device is that to stabilize the ignition of the steam-oil jet, an additional device and additional fuel are used here.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является горелочное устройство [патент РФ №2450207, F23C 99/00, F23G 7/05, F23D 11/20, F23L 7/00, 10.05.2012], содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, паровую форсунку для подачи перегретого водного пара, вмонтированную в дно корпуса, воздухоподводящие отверстия, выполненные на цилиндрическом корпусе, топливопровод и камеру газогенерации. Устройство содержит дополнительные тепловые форсунки, закрепленные на держателе форсунок, имеющем форму кольцевой камеры, и установленные внутри корпуса с возможностью подачи перегретого водяного пара в камеру газогенерации, а также содержит камеру распыла жидкого топлива, образованную внутренними поверхностями корпуса и держателя форсунок, а топливопровод вмонтирован в стенку камеры распыла с возможностью подачи жидкого топлива сверху на струю пара из паровой форсунки, установленной в дне корпуса.The closest technical solution for the totality of features is a burner device [RF patent No. 2450207, F23C 99/00, F23G 7/05, F23D 11/20, F23L 7/00, 05/10/2012] containing a cylindrical body in the form of a glass, a steam nozzle for supplying superheated water vapor mounted in the bottom of the housing, air supply holes made on a cylindrical housing, a fuel line and a gas generation chamber. The device contains additional heat nozzles mounted on the nozzle holder having the shape of an annular chamber and installed inside the housing with the possibility of supplying superheated water vapor to the gas generation chamber, and also contains a liquid fuel atomization chamber formed by the internal surfaces of the housing and nozzle holder, and the fuel line is mounted in the wall of the spray chamber with the possibility of supplying liquid fuel from above to a stream of steam from a steam nozzle installed in the bottom of the housing.

Недостатком этого устройства является то, что для его запуска требуется дополнительное время, поскольку требуется прогрев держателя форсунок до температуры, позволяющей не конденсироваться перегретому пару. Для этого используется дополнительное устройство, электрический нагреватель.The disadvantage of this device is that it takes extra time to start, since it requires heating the nozzle holder to a temperature that allows the superheated steam not to condense. For this, an additional device, an electric heater, is used.

В основу изобретения положена задача создания паромасляного горелочного устройства с вертикальным факелом, горящим в открытом пространстве, имеющим кратковременный запуск и стабилизированное воспламенение паромасляной струи во время работы устройства без дополнительных устройств и топлива.The basis of the invention is the creation of a steam-oil burner device with a vertical torch burning in an open space, having a short-term start and stable ignition of the steam-oil jet during operation of the device without additional devices and fuel.

Поставленная задача решается тем, что горелочное устройство, содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, установленного так, что его ось перпендикулярна горизонту, паровую форсунку для подачи перегретого водяного пара вертикально вверх вдоль оси корпуса, вмонтированную в дно корпуса, воздухоподводящие отверстия, выполненные в цилиндрическом корпусе вблизи дна, паропровод и топливоподающую трубку, конец которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки для создания паромасляной струи. Согласно изобретению, топливоподающая трубка установлена под острым углом к горизонту и не касается стенки корпуса для уменьшения тепловых потерь при пуске устройства.The problem is solved in that the burner device containing a cylindrical body in the form of a cup mounted so that its axis is perpendicular to the horizon, a steam nozzle for supplying superheated water vapor vertically up along the axis of the housing, mounted in the bottom of the housing, air supply holes made in a cylindrical housing near the bottom, a steam line and a fuel supply pipe, the end of which is located in close proximity to the outlet of the steam nozzle to create a steam-oil jet. According to the invention, the fuel supply tube is installed at an acute angle to the horizontal and does not touch the wall of the housing to reduce heat loss during startup of the device.

Кроме того, на верхнем торце корпуса установлено сопло в виде крышки с отверстием по центру, диаметр которого меньше диаметра паромасляной струи в плоскости сопла, для образования зоны рециркуляции, в которой движутся пары легкоиспаряющихся фракций жидкого топлива, способные легко воспламенятся при пуске и стабилизировать воспламенение паромасляной струи при работе устройства.In addition, a nozzle in the form of a cap with a hole in the center, the diameter of which is smaller than the diameter of the oil-vapor jet in the plane of the nozzle, is installed on the upper end of the housing to form a recirculation zone in which pairs of easily evaporating fractions of liquid fuel are able to easily ignite upon start-up and stabilize the ignition of the oil-vapor jet during operation of the device.

Паромасляная струя, находящаяся в открытом пространстве, не горит без инициирования дополнительными устройствами, такими как газовая горелка либо электродуговое устройство, что проверено экспериментально. В топливах низких погонов нефтепереработки, таких как мазут, либо в отработанных моторных маслах очень мало легкоиспаряющихся фракций, способных инициировать воспламенение. Известно, что жидкое топливо сгорает только после испарения. Испарить высоковязкие масляные жидкости очень трудно. Для этого прибегают к распылу жидкости на мельчайшие частички различными способами.A steam-oil jet located in an open space does not burn without initiation by additional devices, such as a gas burner or an electric arc device, which has been experimentally verified. In low refining fuel oils such as fuel oil, or in used motor oils, there are very few readily volatile fractions capable of initiating ignition. It is known that liquid fuel burns out only after evaporation. It is very difficult to evaporate highly viscous oily liquids. To do this, resort to spraying the liquid into the smallest particles in various ways.

В предполагаемом устройстве распыл производится струей перегретого водяного пара инжекционным способом с измеренной температурой пара, равной 300°С (при давлении до 10 атм), что позволяет значительно уменьшить вязкость и поверхностное натяжение жидкого топлива. Измеренная скорость истечения паровой струи сверхзвуковая, около 400 м/с, что позволяет получить в распыле частички топлива размером 10-30 микрон. Все существующие способы распыла масляных топлив позволяют достичь характерного размера капель выше 50 микрон. От размера распыленных частиц зависит степень выгорания топлива, энергетические и экологические показатели горения.In the proposed device, spraying is performed by a jet of superheated water vapor by an injection method with a measured vapor temperature of 300 ° C (at a pressure of up to 10 atm), which can significantly reduce the viscosity and surface tension of liquid fuel. The measured velocity of the steam jet expiration is supersonic, about 400 m / s, which allows to obtain fuel particles of 10-30 microns in size in the spray. All existing methods of spraying oil fuels can achieve a characteristic droplet size above 50 microns. The degree of fuel burnup, energy and environmental indicators of combustion depend on the size of the sprayed particles.

Заявляемое устройство характеризуется низкой металлоемкостью, топливоподающая трубка отделена от корпуса. Все это снижает тепловые потери при пуске и позволяет быстрее зажечь паромасляную струю.The inventive device is characterized by low metal consumption, the fuel supply tube is separated from the housing. All this reduces heat loss during start-up and allows you to quickly ignite the steam-oil jet.

Кроме того, диаметр сопла чуть меньше диаметра паромасляной струи в плоскости сопла, что позволяет в периферийной зоне струи сформировать область рециркуляции при натекании струи на внутреннюю плоскость сопла. Как показали эксперименты, горение внутри корпуса устройства происходит вблизи сопла, что позволяет заключить, что именно эта верхняя зона, является зоной инициации воспламенения при пуске и зоной, стабилизирующей воспламенение паромасляной струи при работе устройства.In addition, the diameter of the nozzle is slightly smaller than the diameter of the steam-oil jet in the plane of the nozzle, which allows the formation of a recirculation region in the peripheral zone of the jet when the jet flows onto the inner plane of the nozzle. As experiments have shown, combustion inside the device’s body occurs near the nozzle, which allows us to conclude that it is this upper zone that is the ignition initiation zone at start-up and the zone stabilizing the ignition of the steam-oil jet during operation of the device.

Таким образом, заявляемое устройство содержит необходимые признаки, позволяющие создать паромасляное горелочное устройство с вертикальным факелом, горящим в открытом пространстве, имеющим кратковременный запуск и стабилизированное воспламенение паромасляной струи во время работы устройства без дополнительных устройств и топлив.Thus, the inventive device contains the necessary features to create a steam-oil burner device with a vertical torch burning in an open space, having a short-term start and stable ignition of the steam-oil jet during operation of the device without additional devices and fuels.

Сущность технического решения поясняется рисунком, фигура 1, продольного сечения устройства.The essence of the technical solution is illustrated by the figure, figure 1, a longitudinal section of the device.

Заявляемое устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, паровой форсунки 2, воздухоподводящих отверстий 3, паропровода 4, топливоподающей трубки 5, конец которой имеет скос 6. На верхнем торце корпуса 1 установлено сопло 7. На топливоподающей трубке 5 установлен топливоприемник 8. Устройство работает следующим образом: на топливоприемник 8 устанавливают топливоподающее устройство (на фигуре не показано) и подают жидкое топливо, которое стекает по трубке 5 и по скосу - к струе перегретого водяного пара, истекающей из отверстия форсунки 2. Сверхзвуковая паровая струя увлекает маслянистую жидкость и уносит ее в направлении, указанном стрелками. При движении паровой струи жидкость разбивается на мельчайшие частички. К воздухоподводящим отверстиям подносят пламя газовой горелки и через несколько секунд устройство запускается. Из сопла 7 выходит факел 9. Однако горение внутри корпуса происходит только в верхней зоне, вблизи сопла 7. Это видно по покраснению внешней поверхности устройства, фигура 2.The inventive device consists of a cylindrical body 1, a steam nozzle 2, air supply holes 3, a steam line 4, a fuel supply pipe 5, the end of which has a bevel 6. At the upper end of the housing 1, a nozzle 7. A fuel receiver 8 is installed on the fuel supply pipe 5. The device operates as follows : a fuel supply device is installed on the fuel receiver 8 (not shown in the figure) and liquid fuel is supplied, which flows down the pipe 5 and along the bevel to a jet of superheated water vapor flowing out of the nozzle 2. hzvukovaya steam jet entrains oily liquid and carries it in the direction of the arrows. During the movement of the steam jet, the liquid breaks up into tiny particles. The flame of a gas burner is brought to the air inlets and after a few seconds the device starts up. Torch 9 emerges from nozzle 7. However, combustion inside the casing occurs only in the upper zone, near nozzle 7. This can be seen from the redness of the external surface of the device, figure 2.

Паромасляная струя 10, имеет диаметр больше диаметра сопла 7, поэтому перед соплом образуется зона рециркуляции 11, поскольку периферийная зона паромасляной струи не может пройти через отверстие сопла 7. В этой зоне находятся пары легкоиспаряющихся фракций жидкого топлива, способных легко воспламенятся при пуске и стабилизировать воспламенение паромасляной струи при работе устройстваThe steam-oil jet 10 has a diameter larger than the diameter of the nozzle 7, therefore, a recirculation zone 11 is formed in front of the nozzle, since the peripheral zone of the steam-oil jet cannot pass through the nozzle 7. In this zone there are pairs of easily evaporating fractions of liquid fuel, which can easily ignite at start-up and stabilize ignition steam-oil jet during operation of the device

Паромасляное горелочное устройство работает на отработанном моторном масле. Является источником тепловой энергии для отопления иводоснабжения. Может применяться в отопительно-варочных устройствах, а также в устройствах плавки цветных металлов, термообработке и т.д.The steam-oil burner is powered by used engine oil. It is a source of thermal energy for heating and water supply. It can be used in heating and cooking devices, as well as in non-ferrous metal smelting devices, heat treatment, etc.

Claims (1)

Горелочное устройство, содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, установленного так, что его ось перпендикулярна горизонту, паровую форсунку для подачи перегретого водяного пара вертикально вверх вдоль оси корпуса, вмонтированную в дно корпуса, воздухоподводящие отверстия, выполненные в цилиндрическом корпусе вблизи дна, паропровод и топливоподающую трубку, конец которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки для создания паромасляной струи, отличающиеся тем, что топливоподающая трубка установлена под острым углом к горизонту и не касается стенки корпуса, на верхнем торце корпуса установлено сопло в виде крышки с отверстием по центру, диаметр которого меньше диаметра паромасляной струи в плоскости сечения.A burner device comprising a cylindrical body in the form of a cup mounted so that its axis is perpendicular to the horizon, a steam nozzle for supplying superheated water vapor vertically upward along the axis of the body, mounted in the bottom of the body, air supply openings made in the cylindrical body near the bottom, a steam pipe and a fuel supply a tube, the end of which is located in close proximity to the outlet of the steam nozzle to create a steam-oil jet, characterized in that the fuel supply tube is set at an acute angle to the horizontal and does not concern the housing wall at the upper end of the body is set in a nozzle cover with an opening in the center, whose diameter is smaller than the diameter of the steam-jet-sectional plane.
RU2018105056A 2018-02-09 2018-02-09 Steam-oil burner device RU2684300C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105056A RU2684300C1 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Steam-oil burner device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105056A RU2684300C1 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Steam-oil burner device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2684300C1 true RU2684300C1 (en) 2019-04-05

Family

ID=66089721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105056A RU2684300C1 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Steam-oil burner device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684300C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740722C1 (en) * 2020-06-03 2021-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Steam-oil burner device
RU2743671C1 (en) * 2020-08-11 2021-02-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Burner device for oil combustion
RU2753908C1 (en) * 2020-11-17 2021-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Vortex steam-oil burner device
RU2779679C1 (en) * 2022-02-18 2022-09-12 Антон Владиславович Станкевич Burner for liquid fuel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2040731C1 (en) * 1994-05-16 1995-07-25 Научно-производственная фирма "Этос" Fuel gasification burner
RU2450207C1 (en) * 2010-10-28 2012-05-10 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Burner device
RU2516065C2 (en) * 2012-07-11 2014-05-20 Михаил Степанович Вигриянов Burner device
RU2523591C1 (en) * 2013-04-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Burner
RU182520U1 (en) * 2018-02-09 2018-08-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) BURNER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2040731C1 (en) * 1994-05-16 1995-07-25 Научно-производственная фирма "Этос" Fuel gasification burner
RU2450207C1 (en) * 2010-10-28 2012-05-10 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Burner device
RU2516065C2 (en) * 2012-07-11 2014-05-20 Михаил Степанович Вигриянов Burner device
RU2523591C1 (en) * 2013-04-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Burner
RU182520U1 (en) * 2018-02-09 2018-08-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) BURNER

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740722C1 (en) * 2020-06-03 2021-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Steam-oil burner device
RU2743671C1 (en) * 2020-08-11 2021-02-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Burner device for oil combustion
RU2753908C1 (en) * 2020-11-17 2021-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Vortex steam-oil burner device
RU2779679C1 (en) * 2022-02-18 2022-09-12 Антон Владиславович Станкевич Burner for liquid fuel
RU2799164C1 (en) * 2022-11-01 2023-07-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Burner for co-combustion of low-power liquid and low-energy coal fuel
RU2799260C1 (en) * 2022-12-14 2023-07-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Vertical liquid oil boiler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2684300C1 (en) Steam-oil burner device
RU2450207C1 (en) Burner device
RU2373458C1 (en) Burner device
RU2647172C1 (en) Burner device
RU2743671C1 (en) Burner device for oil combustion
US781922A (en) Hydrocarbon-burner.
RU2579298C1 (en) Burner device
RU2396487C1 (en) Nozzle
RU2753908C1 (en) Vortex steam-oil burner device
RU2740722C1 (en) Steam-oil burner device
RU2229062C2 (en) Hot-bulb ignition burner
RU2779679C1 (en) Burner for liquid fuel
KR100190440B1 (en) Burner for combustion of liquid fuel
JP6041664B2 (en) Oil fired boiler and fuel oil atomization method
RU2800621C1 (en) Long-burning evaporation burner
RU2798653C1 (en) Burner
KR100249225B1 (en) Device for activating flame of oil burner
US4256450A (en) Liquid fuel burner
JPS589070Y2 (en) flame detection device
KR0166934B1 (en) Combustion apparatus of coal oil fan heater
KR840001452B1 (en) Liqued fuel comfustion apparatus
US1263978A (en) Vaporizing-burner.
US1378480A (en) Liquid-fuel burner
KR200156823Y1 (en) Open type vaporizing kerosene combustor
KR200141135Y1 (en) Combustion apparatus of kerosene fan heater

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200429

Effective date: 20200429

QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20220222