RU2751683C1

RU2751683C1 - Burner apparatus

Info

Publication number: RU2751683C1
Application number: RU2020113395A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Короткий
Original assignee: Владимир Владимирович Короткий
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-07-15

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: burner apparatus is comprised of a body open from above, wherein a toroidal collector is installed perpendicular to the axis thereof with an open radial gap, configured to be connected to a gaseous fuel supply system. K (K≥3) fuel mixing columns are installed on the collector coaxially to the body in the direction of burning. Each of the columns is comprised of a nozzle, the inlet part whereof is installed tightly on the fuel collector, and a mixer connected with the outlet part of the nozzle. Said columns are therein single-channel, each of the channels is narrowed at the outlet part of the nozzle, and in each cylindrical mixer at least two groups of radial holes are made at different levels with a possibility of adjusting the sizes of at least one of the groups by means of a shutter installed movably on the mixer. Radial holes are used to supply primary air to the outlet of the channel by the diffusion-injection method. Said collector is installed on supports, and at least two gas equalising holes are made in the body for supplying air to the burning area. The burner apparatus can also have a second circuit configured to be connected either to said fuel supply system or to an additional one.EFFECT: invention allows ensuring stable burning, effective combustion of gaseous fuel of various composition.9 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для сжигания и полезного использования газообразного топлива различной насыщенности (в том числе природных газов, попутных нефтяных газов (ПНГ) I, II, III ступеней сепарации, легких фракций и других технологических газов, включая сланцевые и биогазы). Горелочное устройство (ГУ) может быть использовано в теплогенераторах, котлах различного назначения (водогрейных - от бытовых до промышленных), факелах закрытого и открытого типа и т.д.The proposed technical solution relates to devices for the combustion and useful use of gaseous fuels of various saturations (including natural gases, associated petroleum gases (APG) of I, II, III separation stages, light fractions and other process gases, including shale and biogases). The burner device (GU) can be used in heat generators, boilers for various purposes (hot water - from domestic to industrial), closed and open flares, etc.

Известна газовая инжекционная горелка (патент на изобретение №2395035, опубл. 20.07.2010, Гнедочкин Ю.М., Республика Татарстан, г. Бугульма), содержащая тороидальную камеру для подачи топлива через патрубок, а также ряд смесительных стволов, герметично установленных в торцевых стенках газовой камеры по окружности, проходящих через нее и имеющих газовые сопла, выполненные с наклоном в сторону движения воздуха и расположенные в газовой камере. Недостатком устройства является необходимость принудительной подачи воздуха вентилятором, неустойчивость горения при низком давлении топлива и опасность отрыва пламени при высоких значениях давления, необходимость газорегуляторной установки перед горелкой. Кроме того, устройство камеры с перегородками и установка в ней смесительных стволов достаточно сложны в изготовлении и при ремонте.Known gas injection burner (patent for invention No. 2395035, publ. 20.07.2010, Gnedochkin YM, Republic of Tatarstan, Bugulma), containing a toroidal chamber for supplying fuel through a pipe, as well as a number of mixing shafts, hermetically installed in the end the walls of the gas chamber along the circumference, passing through it and having gas nozzles, made with an inclination towards the direction of air movement and located in the gas chamber. The disadvantage of the device is the need for forced air supply by a fan, the instability of combustion at low fuel pressure and the danger of flame separation at high pressures, the need for a gas control unit in front of the burner. In addition, the construction of a chamber with partitions and the installation of mixing shafts in it are quite difficult to manufacture and repair.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения выбрано устройство для сжигания углеводородного флюида (патент РФ №2558823, опубл. 10.08.2015, Климов В.Ю., г. Воронеж), выполненное металлическим и содержащее открытый сверху корпус (обечайка), в котором практически соосно корпусу установлен тороидальный топливный коллектор (торообразный по описанию), соединенный с системой подачи топлива. В топливном коллекторе в направлении горения практически соосно корпусу установлены двухканальные смесительные топливные стволы (пневматические форсунки). Внешний кольцевой канал в форсунках для подачи жидкого/газообразного топлива образован герметично установленным на топливном коллекторе соплом (наружной трубкой) со смесителем (диффузором) и внутренним каналом. Внутренний канал в форсунках для подачи воздуха/пара образован внутренней трубкой, проходящей насквозь через топливный коллектор и соединенной с подключенным к системе подачи воздуха/пара вторым тороидальным коллектором, и расширяющейся насадкой. Устройство имеет сложную конструкцию, требующую использования специального, достаточно точного оборудования для изготовления деталей, трудоемко в изготовлении, сборке и при ремонте. Кроме того, устройство требует затрат энергии для принудительной подачи воздуха/пара, установки регуляторных устройств на системы подачи топлива и воздуха/пара для получения эффективной горючей смеси в камере смесителя, а также дежурной горелки.As the closest analogue of the proposed technical solution, a device for combustion of a hydrocarbon fluid was chosen (RF patent No. 2558823, publ. 10.08.2015, V.Yu. Klimov, Voronezh), made of metal and containing an open top housing (shell), in which practically a toroidal fuel manifold (toroidal as described) is installed coaxially with the body and connected to the fuel supply system. In the fuel manifold in the direction of combustion, two-channel mixing fuel nozzles (pneumatic injectors) are installed practically coaxially with the body. The outer annular channel in the injectors for supplying liquid / gaseous fuel is formed by a nozzle (outer tube) hermetically installed on the fuel manifold with a mixer (diffuser) and an inner channel. The inner channel in the air / steam injectors is formed by an inner tube passing through the fuel manifold and connected to a second toroidal manifold connected to the air / steam system, and an expanding nozzle. The device has a complex design, requiring the use of special, sufficiently accurate equipment for the manufacture of parts, laborious to manufacture, assemble and repair. In addition, the device requires energy consumption for forced air / steam supply, installation of regulating devices on fuel and air / steam supply systems to obtain an effective combustible mixture in the mixer chamber, as well as a pilot burner.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка конструкции горелочного устройства, исключающей вышеуказанные недостатки. Конструкция ГУ должна обеспечивать устойчивое горение (без отрывов и проскоков пламени) и эффективное сжигание газообразного топлива различного состава (в том числе забалластированного ПНГ I ступени сепарации с большим, более 80%, содержанием азота и/или углекислого и других технологических газов), давления (от 0,0001 до 1,2 МПа) и поступающего объема (от 20 м³/сут до 300000 и более м³/сут) при минимальном регулирования подачи топлива (без обязательной установки газорегулирующих установок). Кроме того, конструкция должна быть простой, удобной при изготовлении, сборке, обслуживании и ремонте.The objective of the proposed technical solution is to develop a burner design that eliminates the above disadvantages. The design of the main unit should ensure stable combustion (without separation and breakthroughs of the flame) and efficient combustion of gaseous fuel of various composition (including ballasted APG of the 1st separation stage with a large, more than 80%, nitrogen and / or carbon dioxide content and other process gases), pressure ( from 0.0001 to 1.2 MPa) and the incoming volume (from 20 m ³ / day to 300,000 and more m ³ / day) with a minimum regulation of the fuel supply (without the obligatory installation of gas control units). In addition, the design should be simple, easy to manufacture, assemble, maintain and repair.

Сущность предлагаемого технического решения.The essence of the proposed technical solution.

Заявленный технический результат достигается в горелочном устройстве, содержащем открытый сверху металлический корпус (например, стаканообразный), в котором практически соосно с ним с радиальным зазором (открытым) установлен торообразный топливный коллектор с внутренним диаметром D, выполненный с возможностью подключения к системе подачи топлива. Сверху на коллекторе установлены в направлении горения K (K≥3) топливных смесительных стволов. Каждый из стволов содержит сопло, входная часть которого герметично установлена на топливном коллекторе, и смеситель, установленный (разъемным или неразъемным соединением) на выходной части сопла.The claimed technical result is achieved in a burner device containing a metal body open on top (for example, a cup-shaped one), in which a toroidal fuel manifold with an inner diameter D is installed practically coaxially with it with a radial gap (open), and made with the possibility of connecting to a fuel supply system. On top of the manifold, fuel mixing shafts are installed in the combustion direction K (K≥3). Each of the barrels contains a nozzle, the inlet part of which is hermetically installed on the fuel manifold, and a mixer mounted (by detachable or non-detachable connection) on the outlet part of the nozzle.

Причем торообразный топливный коллектор, выполнен с возможностью подключения к системе подачи газообразного топлива, упомянутые стволы являются одноканальными, канал каждого из стволов заужен в выходной части сопла, а в каждом из цилиндрических смесителей на разных уровнях (на входной и выходной его части) выполнены хотя бы две группы радиальных отверстий с возможностью регулировки размеров хотя бы одной из этих групп с помощью подвижно установленной на смесителе заслонки. Радиальные отверстия служат для подачи в выходную часть канала первичного воздуха диффузионно-инжекционным способом. Упомянутый коллектор установлен на опорах. В корпусе ниже коллектора выполнены хотя бы два воздухозаборных отверстия (воздухозаборника), а торец корпуса выступает за торцы смесителей, что обеспечивает постоянный естественный приток воздуха как в зону горения, так и в смесители через радиальные отверстия и поддержание устойчивого пламени за счет дополнительного защищенного пространства над соплами для смешивания воздуха и топлива. ГУ выполнено из металлических деталей. ГУ с одним контуром горения (коллектором с контуром стволов) будем называть одноконтурным. Применение одноконтурных ГУ предпочтительнее при небольших объемах (от 0,1 м³/ч до 300000 м³/ч) и низких давлениях газа (до 0,1 МПа). Размеры составных частей ГУ подбираются соответственно условиям эксплуатации.Moreover, the toroidal fuel manifold is configured to be connected to the gaseous fuel supply system, the said shafts are single-channel, the channel of each of the shafts is narrowed at the outlet of the nozzle, and in each of the cylindrical mixers at different levels (at the inlet and outlet of it) at least two groups of radial holes with the ability to adjust the dimensions of at least one of these groups using a slide mounted on the mixer. Radial holes are used to supply primary air to the outlet of the channel by diffusion-injection method. The mentioned collector is mounted on supports. At least two air intake holes (air intake) are made in the housing below the manifold, and the end of the housing protrudes beyond the ends of the mixers, which ensures a constant natural flow of air both into the combustion zone and into the mixers through radial holes and maintaining a stable flame due to the additional protected space above nozzles for mixing air and fuel. The GU is made of metal parts. A GI with one combustion circuit (a collector with a barrel circuit) will be called single-circuit. The use of single-circuit PG is preferable for small volumes (from 0.1 m ³ / h to 300,000 m ³ / h) and low gas pressures (up to 0.1 MPa). The dimensions of the main components are selected according to the operating conditions.

Предлагаемое в качестве изобретения ГУ является устройством диффузионно-инжекционного типа, позволяющим исключить необходимость регулирования пламени даже при существенных перепадах давления в системе подачи топлива, так как оно работает стабильно, без проскоков и отрывов пламени. Кроме того, появляется возможность эффективной утилизации ПНГ непосредственно на месторождениях, минимизации выбросов вредных веществ в атмосферу и существенной экономии топлива высокого качества (при использовании ГУ в котлах подогрева различного рода теплоносителей).The SU proposed as an invention is a diffusion-injection type device that eliminates the need to regulate the flame even with significant pressure drops in the fuel supply system, since it operates stably, without breakthroughs and flame separations. In addition, it becomes possible to efficiently utilize APG directly at the fields, minimize emissions of harmful substances into the atmosphere and significantly save high-quality fuel (when using HU in boilers for heating various types of coolants).

Предпочтительно, чтобы топливные смесительные стволы при K≥6 образовывали группы, расположенные на торообразном коллекторе равномерно.It is preferable that the fuel mixing shafts at K≥6 form groups evenly located on the torus manifold.

Предпочтительно также, чтобы смесители были направлены к оси коллектора (ГУ) под углом α (0°<α≤40°). Это может быть достигнуто любым способом: либо установкой прямого смесительного ствола с наклоном к оси коллектора, либо изгибом сопла и/или смесителя в сторону оси коллектора.It is also preferable that the mixers are directed to the manifold axis (MS) at an angle α (0 ° <α≤40 °). This can be achieved in any way: either by installing a straight mixing barrel with an inclination to the manifold axis, or by bending the nozzle and / or mixer towards the manifold axis.

Предпочтительно, чтобы смесительные стволы и/или смесители были выполнены съемными. Соединения могут быть выполнены любым из известных способов.It is preferred that the mixing shafts and / or mixers are removable. The connections can be made by any of the known methods.

Предпочтительно, чтобы выходная часть смесителей была шире входной его части.It is preferable that the outlet of the mixers is wider than the inlet.

Предпочтительно, чтобы на воздухозаборных отверстиях, выполненных ниже коллектора, были установлены защитные решетки. Кроме того, воздухозаборные отверстия могут быть регулируемыми (например, посредством шиберов, задвижек и т.п.).It is preferred that protective grilles are provided on the air intake openings below the manifold. In addition, the air intake openings can be adjustable (for example, by means of dampers, dampers, etc.).

Предпочтительно, чтобы ГУ содержало установленный в корпусе с открытым радиальным зазором практически соосно упомянутому коллектору дополнительный торообразный топливный коллектор с внутренним диаметром d меньшего внутреннего диаметра по сравнению с внутренним диаметром D основного коллектора (d≤D), выполненный с возможностью подключения к упомянутой системе подачи топлива, и с L (L≥3) топливными смесительными стволами, выполненными, как описано выше. Такое ГУ будем называть двухконтурным ГУ первого типа.It is preferable that the PG contains an additional toroidal fuel manifold with an inner diameter d of a smaller inner diameter compared to the inner diameter D of the main manifold (d≤D), installed in a housing with an open radial clearance practically coaxial to the said manifold, and adapted to be connected to the said fuel supply system , and with L (L≥3) fuel mixing shafts configured as described above. Such a GU will be called a double-circuit GU of the first type.

Предпочтительно, чтобы ГУ было выполнено двухконтурным, и содержало установленный в корпусе с открытым радиальным зазором практически соосно упомянутому торообразному коллектору дополнительный торообразный топливный коллектор меньшего внутреннего диаметра (d≤D), выполненный с возможностью подключения к дополнительной системе подачи газообразного топлива, с L (L≥3) топливными смесительными стволами, выполненными, как описано выше. Такое ГУ будем называть двухконтурным ГУ второго типа, для подачи топливных газов, находящихся под разным давлением.It is preferable that the main unit is double-circuit, and contains an additional toroidal fuel manifold with a smaller inner diameter (d≤D) installed in the housing with an open radial clearance practically coaxially to the said toroidal collector, configured to be connected to an additional gaseous fuel supply system, with L (L ≥3) fuel mix barrels made as described above. We will call such a GU a double-circuit GG of the second type, for supplying fuel gases under different pressures.

Предпочтительно, чтобы топливные смесительные стволы при L≥6 были расположены на дополнительном торообразном коллекторе равномерно группами.It is preferable that the fuel mixing ducts at L≥6 are located on the additional toroidal manifold evenly in groups.

Под торообразным топливным коллектором в предлагаемом техническом решении понимается следующее. Коллектор может иметь от трех до максимально возможного количества (N≥3) практически прямых полых фрагментов (участков) труб (например, круглых или профильных), соединенных между собой с получением единого замкнутого объема (на кольцо). То есть практически прямые участки торообразного коллектора могут быть выполнены, например, в виде усеченных по обоим основаниям цилиндров (из труб) либо усеченных по обоим основаниям призм (из замкнутого многогранного профиля). При этом проекцией коллектора является практически правильный выпуклый многоугольник. При увеличении числа N фрагментов коллектора, его форма в зависимости от формы фрагментов приближается к тору либо тороидальному многограннику. При выполнении фрагментов из дугообразно загнутых цилиндрических деталей возможно получение детали коллектора, максимально приближенной к открытому тору - фигуре, полученной вращением образующей окружности с радиусом г вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности на расстоянии R (R>r) от ее центра и не пересекающей ее (в частности, R - среднее расстояние до оси трубного фрагмента). Поэтому будем называть описываемый топливный коллектор торообразным. Внутренним радиусом тора будем называть R_внутр=R-r, а внешним R_внешн=R+r, а. При этом количество смесительных стволов K>N, и зависит от качества, объема, давления имеющегося газа, а также количества N и длины прямых участков коллектора. Например, при N=8 на каждом прямом участке может быть выполнено от одного и более стволов.The toroidal fuel manifold in the proposed technical solution means the following. The collector can have from three to the maximum possible number (N≥3) of practically straight hollow fragments (sections) of pipes (for example, round or shaped), connected to each other to obtain a single closed volume (per ring). That is, practically straight sections of the toroidal collector can be made, for example, in the form of cylinders truncated on both bases (from pipes) or prisms truncated on both bases (from a closed polyhedral profile). In this case, the projection of the reservoir is an almost regular convex polygon. With an increase in the number N of reservoir fragments, its shape, depending on the shape of the fragments, approaches a torus or a toroidal polyhedron. When performing fragments from arcuate bent cylindrical parts, it is possible to obtain a collector part as close as possible to an open torus - a figure obtained by rotating a generatrix of a circle with a radius r around an axis lying in the plane of this circle at a distance R (R> r) from its center and not intersecting it (in particular, R is the average distance to the axis of the pipe fragment). Therefore, we will call the described fuel manifold toroidal. The inner radius of the torus will be called R _int = Rr, and the outer R _ext = R + r, a. In this case, the number of mixing shafts K> N, and depends on the quality, volume, pressure of the available gas, as well as the amount of N and the length of the straight sections of the collector. For example, with N = 8, one or more shafts can be performed on each straight section.

Конструкция предлагаемого устройства проста и удобна в изготовлении, при монтаже и использовании.The design of the proposed device is simple and easy to manufacture, install and use.

Далее осуществление и работа горелочного устройства будут показаны в одном из предпочтительных вариантов его исполнения.In the following, the implementation and operation of the burner device will be shown in one of its preferred embodiments.

Фиг. 1 - схематический чертеж горелочного устройства в одноконтурном исполнении с наклонными смесительными стволами. Фиг. 2 - схематический чертеж топливного смесительного ствола ГУ. Фиг. 3 - схематический чертеж горелочного устройства в двухконтурном исполнении второго типа.FIG. 1 is a schematic drawing of a single-circuit burner with inclined mixing shafts. FIG. 2 is a schematic drawing of the fuel mixing shaft of the main unit. FIG. 3 is a schematic drawing of a burner device in a double-circuit design of the second type.

Горелочное устройство (ГУ), изображенное на Фиг. 1, содержит корпус 1 в виде металлического цилиндра, установленного на основание (стаканообразный корпус), в стенках которого выполнены газоуравнительные отверстия 2 (воздихозаборники) - два в нижней части корпуса, практически напротив друг друга в данной реализации изобретения. Отверстия 2 защищены металлическими решетками 3. В корпусе 1 с радиальным зазором на опорах 4 выше отверстий 2 установлен торообразный топливный коллектор 5 с внутренним диаметром D=2R_{1 внутр}, соединенный с системой подачи газообразного топлива подводящим патрубком 6 через отверстие в стенке корпуса. Соосно корпусу в направлении горения установлены топливные смесительные стволы 7 (расположены равномерно, например по три в каждой из восьми групп на восьми прямых участках коллектора). Каждый из стволов содержит сопло 8 (Фиг. 2), выполненное изогнутым с одинаковым наклоном к оси ГУ (коллектора) под углом α (0°<α<40°), и цилиндрический смеситель 9. В других вариантах осуществления предлагаемого изобретения отверстия 2 могут быть выполнены на дне корпуса.The burner device (BC) shown in FIG. 1, contains a body 1 in the form of a metal cylinder mounted on a base (glass-shaped body), in the walls of which there are gas equalizing holes 2 (air intakes) - two in the lower part of the body, practically opposite each other in this embodiment of the invention. Holes 2 are protected by metal grids 3. In the housing 1 with a radial clearance on the supports 4 above the holes 2, a toroidal fuel manifold 5 with an inner diameter D = 2R _{1 is installed} , connected to the gaseous fuel supply system by a supply pipe 6 through a hole in the wall of the housing. Fuel mixing shafts 7 are installed coaxially to the body in the direction of combustion (they are evenly spaced, for example, three in each of the eight groups on eight straight sections of the manifold). Each of the barrels contains a nozzle 8 (Fig. 2), made bent with the same inclination to the axis of the PG (collector) at an angle α (0 ° <α <40 °), and a cylindrical mixer 9. In other embodiments of the invention, the holes 2 can be performed at the bottom of the case.

Канал смесительного ствола 10 заужен в выходной части сопла 8, а во входной части сопла и смесителе имеет одинаковый диаметр (в данной реализации изобретения). Кроме того, в цилиндрическом смесителе 9 выполнены две группы радиальных отверстий 11, выполненные равномерно по четыре в каждой группе. В данной реализации размер отверстий 11 во входной части смесителя 9 больше размера отверстий 11 в выходной его части. На смесителе установлена цилиндрическая заслонка 12 для регулировки размера одной из этих групп отверстий.The channel of the mixing barrel 10 is narrowed at the outlet of the nozzle 8, and in the inlet of the nozzle and the mixer has the same diameter (in this embodiment of the invention). In addition, the cylindrical mixer 9 has two groups of radial holes 11, made evenly, four in each group. In this implementation, the size of the holes 11 in the inlet of the mixer 9 is greater than the size of the holes 11 in the outlet. The mixer is equipped with a cylindrical flap 12 for adjusting the size of one of these groups of holes.

Детали ГУ изготавливают из отрезков «круглых» труб различного диаметра (они могут быть различными по длине и толщине, в зависимости от мощности горелки) с помощью, например, резки, фрезерования, литья и т.п. Соединения осуществляют, например, сваркой, врезкой, резьбовым способом. Герметичность может быть обеспечена как сваркой, так и огнеупорными прокладками.GU parts are made from sections of "round" pipes of various diameters (they can be different in length and thickness, depending on the burner power) using, for example, cutting, milling, casting, etc. Connections are made, for example, by welding, tapping, threading. Tightness can be ensured by both welding and refractory gaskets.

Торообразный коллектор изготавливают в данной реализации из восьми трубных отрезков. Входную часть изогнутых сопел равномерными группами (по три на верхнюю поверхность каждого прямого участка коллектора) врезают и герметизируют сваркой. Устанавливают коллектор в корпусе, соединяют его с патрубком для подключения к системе подачи топлива, закрепляют на опорах. В других реализациях ГУ установка коллектора в корпусе может быть осуществлена любым из известных способов, например - креплением к стенкам цилиндра. На выходную часть сопел устанавливают резьбовым соединением сменные смесители с заслонками. В зависимости от расхода и давления топочного газа размеры стволов могут быть различными. В том числе диаметр сопел может быть от 2,5 мм до 10 мм, а высота смесителей - от 100 мм до 0,5 м. Устанавливают защитные решетки на воздухозаборниках. При больших размерах ГУ его сборку из готовых комплектующих возможно осуществлять на месте установки.The toroidal manifold is made in this embodiment from eight pipe sections. The inlet part of the bent nozzles is cut in uniform groups (three on the upper surface of each straight section of the collector) and sealed by welding. Install the manifold in the housing, connect it to the branch pipe for connection to the fuel supply system, and fix it on the supports. In other implementations of the GD, the installation of the manifold in the housing can be carried out by any of the known methods, for example, by attaching it to the cylinder walls. Replaceable mixers with dampers are installed on the outlet part of the nozzles. Depending on the flow rate and pressure of the flue gas, the barrel sizes can be different. Including the diameter of the nozzles can be from 2.5 mm to 10 mm, and the height of the mixers - from 100 mm to 0.5 m. Protective grilles are installed on the air intakes. With large sizes of the GD, its assembly from ready-made components can be carried out at the installation site.

Готовое ГУ на месте установки подключают к системе подачи газообразного топлива. Регулируют подачу первичного воздуха заслонками 12, оставляя на смесителях 9 необходимый зазор для одной группы отверстий 11. Заслонки 12 удерживаются в заданном положении за счет трения и при разогревании смесителей не изменяют положения.The finished GI at the installation site is connected to the gaseous fuel supply system. The primary air supply is regulated by the dampers 12, leaving the necessary clearance for one group of holes 11 on the mixers 9. The dampers 12 are held in a given position by friction and do not change their position when the mixers are warmed up.

Производят продувку газом всего контура ГУ посредством подачи топлива для удаления воздуха. Розжиг ГУ производят в режиме работы на низких нагрузках посредством любого из известных запальных устройств. После выхода ГУ в штатный режим работы регулирование подачи топлива не требуется. Первичный воздух подсасывается в отверстия 11 за счет инжектирующего действия газовой струи, разрежения ее в смесителе. Вторичный воздух, необходимый для полного сжигания, поступает в ГУ к факелам пламени из окружающего пространства через газоуравнительные отверстия 2 как за счет инжектирующего действия самого факела, так и за счет разрежения в корпусе ГУ.The entire circuit of the main unit is purged with gas by supplying fuel to remove air. Ignition of the PG is carried out in the mode of operation at low loads by means of any of the known ignition devices. After the main unit enters the normal operating mode, the regulation of the fuel supply is not required. Primary air is sucked into the holes 11 due to the injecting action of the gas jet, its rarefaction in the mixer. Secondary air, necessary for complete combustion, enters the main unit to the flame flares from the surrounding space through the gas equalizing holes 2 both due to the injecting action of the flame itself and due to the vacuum in the main unit body.

При снижении объема и давления (до значений не менее 0,1 м³/ч и 0,0001 МПа) газ может поступать в смесительные стволы 7 неравномерно. Однако и в этом случае пламя поддерживается за счет устойчивого горения газа в близких к патрубку 6 смесительных стволах 7. При повышении давления отрыва пламени также не происходит за счет постепенного сжигания газа на разных уровнях смесителей 9. Таким образом, нет необходимости газорегулирующих установок перед ГУ, но лишь вентиль для запуска и прекращения работы ГУ.With a decrease in volume and pressure (to values of at least 0.1 m ³ / h and 0.0001 MPa), the gas can enter the mixing shafts 7 unevenly. However, in this case, too, the flame is maintained due to stable combustion of gas in the mixing shafts 7 close to the nozzle 6. When the pressure increases, flame separation also does not occur due to the gradual combustion of gas at different levels of the mixers 9. Thus, there is no need for gas control units before the main unit. but only a valve for starting and stopping the operation of the PG.

Горел очное устройство (ГУ), изображенное на Фиг. 3, является двухконтурным и предназначено для подключения к двум системам подачи газообразного топлива с различными характеристиками. ГУ в данном варианте, выполнено так же, как описано выше. Кроме того, ГУ содержит дополнительный торообразный топливный коллектор 15, подключенный к дополнительной системе подачи топлива посредством патрубка 16 и установленный в корпусе 1 с открытым радиальным зазором, соосно и ниже относительно упомянутого коллектора 5. Внутренний диаметр коллектора 15 (d=2R_{2 внутр}) меньше внутреннего диаметра коллектора 5 (D=2R_{1 внутр}). На коллекторе 15 соосно корпусу в направлении горения установлено L (L≥3) топливных смесительных стволов 7, конструкция которых описана выше. Второй контур уже первого. В этом случае, в зависимости от расхода и давления газа сопла 1-го контура могут быть диаметром от 2,5 мм до 10 мм, а сопла 2-го контура - диметром от 2 мм до 8 мм, а смесители могут быть высотой от 100 мм до 0,5 м.The burned-in device (GD), shown in Fig. 3, is a dual-circuit one and is designed to be connected to two gaseous fuel supply systems with different characteristics. The GU in this embodiment is performed in the same way as described above. In addition, the PG contains an additional toroidal fuel manifold 15, connected to an additional fuel supply system through a pipe 16 and installed in the housing 1 with an open radial clearance, coaxially and lower relative to the said manifold 5. The inner diameter of the manifold 15 (d = 2R _{2 inner} ) is smaller internal diameter of the collector 5 (D = 2R _{1 int} ). L (L≥3) of fuel mixing shafts 7, the design of which is described above, is installed on the manifold 15 coaxially with the body in the combustion direction. The second circuit is narrower than the first. In this case, depending on the gas flow rate and pressure, the nozzles of the 1st circuit can be from 2.5 mm to 10 mm in diameter, and the nozzles of the 2nd circuit - from 2 mm to 8 mm in diameter, and the mixers can be from 100 mm up to 0.5 m.

Изготавливают такое ГУ аналогично вышеописанному, дополнительно устанавливая на опоры 4 коллектор 15 со смесительными стволами.Such a GU is made similar to that described above, additionally installing a collector 15 with mixing shafts on the supports 4.

Двухконтурные ГУ предпочтительнее при возрастании объемов газа (более 300000 м³/сут) и/или наличия газа повышенного давления (от 0,1 МПа до 1,2 МПа). При этом предпочтительно, чтобы уровень стволов, в которые поступает газ более высокого давления, был ниже уровня стволов с пониженным давлением для более эффективного сгорания газов из обоих контуров. В других случаях уровень стволов существенной роли не играет.Double-circuit GIs are preferable with an increase in gas volumes (more than 300,000 m ³ / day) and / or the presence of high pressure gas (from 0.1 MPa to 1.2 MPa). In this case, it is preferable that the level of the barrels into which the gas of higher pressure is supplied is lower than the level of the barrels with reduced pressure for more efficient combustion of gases from both circuits. In other cases, the level of the trunks does not play a significant role.

На месте эксплуатации соединяют коллектор 5 с системой подачи топлива одного вида, а коллектор 15 - с дополнительной системой подачи топлива другого вида. Регулируют подачу первичного воздуха заслонками 12 в обоих контурах, как описано выше.At the place of operation, collector 5 is connected to a fuel supply system of one type, and collector 15 is connected to an additional fuel supply system of another type. Regulate the supply of primary air by dampers 12 in both circuits, as described above.

Производят продувку газом обоих контуров ГУ посредством подачи топлива. Розжиг ГУ производят в режиме подачи газа в контур с более низким давлением посредством любого из известных запальных устройств. Затем постепенно включают и увеличивают подачу газа в контуре более высокого давления. Функционирование каждого контура в двухконтурном ГУ аналогично описанному выше. При этом эффективное сгорание подаваемых газов увеличивается в связи с увеличением в двухконтурном ГУ длины факела. После выхода ГУ в штатный режим работы регулирование подачи топлива не требуется.Gas purging of both HU circuits is carried out by means of fuel supply. Ignition of the PG is carried out in the mode of supplying gas to the circuit with a lower pressure by means of any of the known ignition devices. Then gradually turn on and increase the gas supply in the higher pressure circuit. The functioning of each circuit in a double-circuit PG is similar to that described above. In this case, the effective combustion of the supplied gases increases due to the increase in the length of the torch in the double-circuit main unit. After the main unit enters the normal operating mode, the regulation of the fuel supply is not required.

Несмотря на то, что конструкция горелочного устройства показана и описана на конкретных вариантах осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.Although the construction of the burner device is shown and described in specific embodiments, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and content may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Проведение полевых испытаний конструкций горелочного устройства разного размера и различного назначения (в том числе, для нефтяных и газовых месторождений при различном объеме и качестве попутного газа, а так же для бытовых нужд в условиях небольшого расхода газа - в водогрейных котлах различной мощности) показало, что во всех случаях достигается заявленный технический результат. В том числе: все устройства, независимо от размера, обеспечивают устойчивое горение (без отрывов и проскоков пламени), эффективное сжигание газа различного состава (в том числе забалластированного попутного нефтяного газа с содержанием технологических газов более 80%-98%), давления (от 0,0001 до 1,2 МПа) и поступающего объема (от 20 м³/сут до 300000 и более м³/сут) при минимальном регулировании подачи топлива (то есть газорегулирующих установок не требуется). Таким образом, предлагаемое горелочное устройство обеспечивает заявленный технический результат.Conducting field tests of burner structures of various sizes and for various purposes (including for oil and gas fields with different volumes and quality of associated gas, as well as for domestic needs in conditions of low gas consumption - in hot water boilers of various capacities) showed that in all cases, the claimed technical result is achieved. Including: all devices, regardless of size, provide stable combustion (without separation and breakthrough of flame), efficient combustion of gas of various composition (including ballasted associated petroleum gas with a process gas content of more than 80% -98%), pressure (from 0.0001 to 1.2 MPa) and the incoming volume (from 20 m ³ / day to 300,000 and more m ³ / day) with a minimum regulation of the fuel supply (that is, gas control units are not required). Thus, the proposed burner device provides the claimed technical result.

Claims

1. A burner device containing a housing open on top, a toroidal fuel manifold with an inner diameter D, mounted practically coaxially therein with a radial clearance, and configured to be connected to a fuel supply system, on which K is installed in the combustion direction, and K≥3, fuel mixing barrels, each of which contains a nozzle, the inlet part of which is hermetically installed on the fuel manifold, and a mixer connected to the outlet part of the nozzle, characterized in that the toroidal manifold is adapted to be connected to the gaseous fuel supply system, the said barrels are single-channel, the channel of each the barrels are narrowed at the outlet of the nozzle, and on each of the cylindrical mixers, two groups of radial holes are made and a movable flap is installed to adjust the size of the radial holes of at least one of these groups, and at least two air intake holes are made in the housing below the manifold, and the end of the housing protrudes beyond the ends of the mixers.

2. The burner device according to claim. 1, characterized in that at K≥6, the fuel mixing shafts form groups evenly located on the toroidal manifold.

3. Burner device according to claim 1, characterized in that the mixers are directed to the manifold axis at an angle α, with 0 ° <α≤40 °.

4. Burner device according to claim 1, characterized in that the mixing shafts and / or mixers are removable.

5. Burner device according to claim 1, characterized in that the outlet of the mixers is wider than the inlet.

6. The burner device according to claim 1, characterized in that grilles are installed on the air intake openings.

7. Burner device according to claim. 1, characterized in that the air intake openings are made adjustable.

8. The burner device according to claim 1, characterized in that it contains an additional toroidal fuel manifold with an inner diameter d≤D and with L, L≥3, fuel mixing shafts installed in the housing with a radial clearance practically coaxially to the said manifold, made with the possibility connection to the mentioned fuel supply system.

9. The burner device according to claim 1, characterized in that it contains an additional toroidal fuel manifold with an inner diameter of d≤D and with L, L≥3, fuel mixing shafts installed in the housing with a radial clearance practically coaxial to the said manifold, made with the possibility connection to an additional fuel supply system.