RU2792302C2 - Recuperative burner assembly with radiation tube - Google Patents
Recuperative burner assembly with radiation tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792302C2 RU2792302C2 RU2021125980A RU2021125980A RU2792302C2 RU 2792302 C2 RU2792302 C2 RU 2792302C2 RU 2021125980 A RU2021125980 A RU 2021125980A RU 2021125980 A RU2021125980 A RU 2021125980A RU 2792302 C2 RU2792302 C2 RU 2792302C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- gap
- specified
- communicates
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к узлу рекуперативной горелки с радиационной трубой.The present invention relates to a radiant tube recuperative burner assembly.
Горелки с радиационными трубами снабжены каналом, в котором развивается пламя и циркулируют отходящие газы. Такие горелки используют в устройстве, где необходим контакт между отходящими газами и подлежащим нагреванию материалом. Радиационные трубы могут иметь различную форму, в том числе, форму «I», «U» или «М».Radiant tube burners are equipped with a channel in which the flame develops and the exhaust gases circulate. Such burners are used in an apparatus where contact is required between the exhaust gases and the material to be heated. The radiant tubes are available in various shapes, including "I", "U" or "M" shapes.
Целью настоящего изобретения является обеспечение узла рекуперативной горелки с радиационной трубой, отличающегося высокой эффективностью теплообмена между отходящими газами и воздухом горения.It is an object of the present invention to provide a radiant tube recuperative burner assembly having a high heat exchange efficiency between flue gases and combustion air.
Другой целью является увеличение поверхности теплообмена.Another goal is to increase the heat exchange surface.
Другой целью является увеличение температуры воздуха горения.Another goal is to increase the temperature of the combustion air.
Другой целью является сокращение образования NОх.Another goal is to reduce the formation of NO x .
В соответствии с настоящим изобретением, эти и другие цели достигнуты посредством узла рекуперативной горелки с радиационной трубой, включающего теплообменник и горелку; указанный теплообменник включает: первую внутреннюю трубу; вторую трубу теплообменника, соосную и внешнюю относительно первой трубы; третью трубу, соосную и внешнюю относительно указанной второй трубы; четвертую трубу, расположенную перпендикулярно к указанной первой трубе; пятую трубу, соосную и внутреннюю относительно указанной четвертой трубы; выпускной канал отходящих газов, расположенный внутри указанной пятой трубы; первый зазор между указанной первой трубой и указанной второй трубой; второй зазор между указанной третьей трубой и указанной второй трубой; шестой зазор между указанной четвертой трубой и указанной пятой трубой; указанный первый зазор сообщается с указанным шестым зазором; указанный второй зазор сообщается с указанным выпускным каналом отходящих газов; трубу Вентури, расположенную поперек указанной пятой трубы; впуск трубы Вентури сообщается с указанным шестым зазором; выпуск указанной трубы Вентури сообщается с указанным выпускным каналом отходящих газов и с соединительной трубой между указанным теплообменником и указанной горелкой.According to the present invention, these and other objects are achieved by means of a radiant tube recuperative burner assembly comprising a heat exchanger and a burner; said heat exchanger includes: a first inner tube; a second heat exchanger tube coaxial and external to the first tube; a third pipe coaxial and external to said second pipe; a fourth pipe perpendicular to said first pipe; a fifth pipe coaxial and internal to said fourth pipe; an outlet channel of exhaust gases located inside the specified fifth pipe; a first gap between said first pipe and said second pipe; a second gap between said third pipe and said second pipe; a sixth gap between said fourth pipe and said fifth pipe; said first gap communicates with said sixth gap; said second gap communicates with said exhaust gas outlet; a Venturi pipe located across said fifth pipe; the Venturi inlet communicates with said sixth gap; the outlet of said venturi is in communication with said outlet flue gas duct and with a connecting pipe between said heat exchanger and said burner.
Другие отличительные особенности изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.Other distinctive features of the invention are described in the dependent claims.
Этому решению свойственно множество преимуществ относительно решений известного уровня техники.This solution has many advantages over prior art solutions.
Отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания конкретного варианта его осуществления, поясняемого на не имеющем ограничительного характера примере на прилагаемых чертежах на которых:Distinctive features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of a particular embodiment, illustrated by a non-limiting example in the accompanying drawings in which:
На фиг. 1 показан узел рекуперативной горелки с радиационной трубой в соответствие с настоящим изобретением;In FIG. 1 shows a radiant tube recuperative burner assembly in accordance with the present invention;
На фиг. 2 на виде сбоку в разрезе показан теплообменник узла рекуперативной горелки с радиационной трубой в соответствие с настоящим изобретением;In FIG. 2 is a sectional side view showing a heat exchanger of a radiant tube recuperative burner assembly in accordance with the present invention;
На фиг. 3 на виде сверху в разрезе показана часть теплообменника узла рекуперативной горелки с радиационной трубой в соответствие с настоящим изобретением; In FIG. 3 is a top sectional view of a portion of a heat exchanger of a radiant tube recuperative burner assembly in accordance with the present invention;
На фиг. 4 на виде спереди показан узел рекуперативной горелки с радиационной трубой в соответствие с настоящим изобретением;In FIG. 4 is a front view showing a radiant tube recuperative burner assembly in accordance with the present invention;
На фиг. 5 на виде спереди показан теплообменник альтернативного варианта осуществления узла рекуперативной горелки с радиационной трубой в соответствие с настоящим изобретением.In FIG. 5 is a front view showing a heat exchanger of an alternative embodiment of a radiant tube recuperative burner assembly in accordance with the present invention.
Как показано на прилагаемых фигурах, узел 10 рекуперативной горелки с радиационной трубой, соответствующий настоящему изобретению, содержит горелку 11, расположенную на конце U-образной радиационной трубы 12, и теплообменник 13, расположенный на другом конце этой радиационной трубы 12As shown in the accompanying figures, the radiant tube
Теплообменник 12 включает первую внутреннюю трубу 15, вторую трубу 16 теплообменника, соосную и внешнюю относительно указанной первой трубы 15. Вторая труба 16 имеет волнистую (гофрированную) наружную поверхность для улучшения теплообмена.The
Первый кольцевой горизонтальный зазор 17 образован между первой трубой 15 и второй трубой 16.The first annular
Первая труба 15 прикреплена, с одной стороны, к пластине 20, имеющей круглую форму с центральным круглым отверстием 21, обеспечивающим поступление (холодного) воздуха горения в первую трубу 15, другой конец которой открыт.The
Первая наружная кольцевая структура 22, к которой вторая труба 16 прикреплена посредством второй внутренней кольцевой структуры 23, соосной первой кольцевой структуре 22, прикреплена к пластине 20.The first outer
Третья труба 24, соосная и внешняя относительно второй трубы 16, прикреплена к первой кольцевой структуре 22.A
Второй кольцевой горизонтальный зазор 25 образован между третьей трубой 24 и второй трубой 16.The second annular
Вторая труба 16 находится на некотором расстоянии от пластины 20, оставляя пространство для третьего, по существу, вертикального зазора 30, сообщающегося с первым зазором 17.The
Третий зазор 30, находящийся рядом с пластиной 20, сообщается с четвертым кольцевым горизонтальным зазором 31, образованным между второй кольцевой структурой 23 и первой наружной кольцевой структурой 22.The
Четвертый зазор 31 проходит по всей длине первой кольцевой структуры 22, что приблизительно соответствует четверти всей длины второй трубы 16 теплообменника.The
Третья труба 24 начинается у конца первой кольцевой структуры 22 и, следовательно, составляет примерно три четверти длины второй трубы 16 теплообменника.The
Пятый кольцевой горизонтальный зазор 26, сообщающийся со вторым зазором 25, образован между второй трубой 16 теплообменника и второй внутренней кольцевой структурой 23.A fifth annular
Четвертая труба 35, расположенная перпендикулярно к первой кольцевой структуре 22, прикреплена вертикально к первой наружной кольцевой структуре 22.The
Пятая труба 36, на которую опирается выпускная труба 37 отходящих газов, соосно расположена внутри четвертой трубы 35.The
Таким образом, пятый кольцевой зазор 26 непосредственно соединен с выпускным каналом 27 отходящих газов, образованным четвертой трубой 35 и трубой 37.Thus, the fifth
Четвертый зазор 31 соединен с шестым кольцевым вертикальным зазором 40, образованным между четвертой трубой 35 и пятой трубой 36.The
Шестой зазор 40 соединен с трубой 41 Вентури, расположенной поперек пятой трубы 36, которая проходит через эту трубу и сообщается с соединительной трубой 42 между выпускным каналом 27 отходящих газов и горелкой 11, т.е., между теплообменником 13 и горелкой 11.The
Диаметр выпуска трубы 41 Вентури меньше, чем диаметр трубы 42.The outlet diameter of the Venturi
Внутренние элементы, контактирующие с отходящими газами, изготовлены из сталей, способных выдерживать их температуру, поэтому защитной теплоизоляции не требуется. А наружные элементы могут быть изготовлены из более легких материалов, менее стойких к высокой температуре, так как контактируют с еще холодным воздухом горения.The internal parts that come into contact with the exhaust gases are made of steels that can withstand their temperature, so no protective thermal insulation is required. And the outer elements can be made of lighter materials that are less resistant to high temperatures, as they come into contact with the still cold combustion air.
В любом случае, где необходимо, располагают изолирующий материал, например, снаружи четвертого зазора 31, внутри четвертой трубы 35 и внутри трубы 37.In any case, where necessary, insulating material is provided, for example, outside the
Воздух, проходящий через отверстие 21, поступает в первую трубу 15, дальний конец которой открыт, но поскольку дальний конец второй трубы 16 теплообменника закрыт, он проходит в первый зазор 17, достигает третьего зазора 30, а затем четвертого зазора 31.The air passing through the
Отсюда он проходит в шестой зазор 40, поступает в трубу 41 Вентури и смешивается с отходящими газами внутри трубы 42.From here it passes into the
Отходящие газы, напротив, достигают второго зазора 25, перемещаясь в направлении, противоположном потоку воздуха, поступающего через отверстие 21, и достигают пятого кольцевого зазора 26. Они поступают в выпускной канал 27 отходящих газов и проходят в выпускную трубу 37 отходящих газов.Exhaust gases, on the contrary, reach the
Таким образом, под действием скорости выходящего из трубы 41 Вентури воздуха, часть проходящих вблизи нее отходящих газов проталкивается в трубу 42 и смешивается с воздухом.Thus, under the influence of the velocity of the air leaving the Venturi
Следовательно, в горелку 11 поступает нагретый воздух горения, смешанный с частью отходящих газов.Consequently, the
Таким образом, температура подогретого воздуха может достигать величин более 500°С. В такой системе может быть рециркулировано до 40% отходящих газов, при этом, система устойчива также на этапе холодного запуска. Размеры вставки Вентури связаны с некоторыми параметрами, в том числе:Thus, the temperature of the heated air can reach values of more than 500°C. In such a system, up to 40% of the exhaust gases can be recirculated, while the system is also stable during the cold start phase. Venturi insert sizes are related to several parameters, including:
- максимальная производительность горелки- maximum burner performance
- доля в процентах рециркулируемых отходящих газов- share in percent of recirculated off-gases
- давление воздуха горения, достижимое в теплообменнике.is the combustion air pressure achievable in the heat exchanger.
Преимуществом данной системы является возможность достижения величин выбросов NОх менее 150-200 мг/нм3 для системы, интегрированной в теплообменник.The advantage of this system is the ability to achieve NO x emissions of less than 150-200 mg/Nm 3 for a system integrated in a heat exchanger.
Шестой кольцевой вертикальный зазор 40 соединен с седьмым зазором 50, который окружает трубу 51, обеспечивая соединение пятой трубы 36 и соединительной трубы 42.The sixth annular
В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения, вместо шестого зазора 40, соединенного непосредственно со впуском трубы 41 Вентури, седьмой зазор 50 сообщается со множеством отверстий 52, расположенных кольцеобразно относительно трубы 51 и открывающихся в трубу 42 соосно потоку отходящих газов, поступающему из трубы 36.In one of the alternative embodiments of the invention, instead of the
Множество отверстий 52 создает эффект Вентури, так как имеет меньшее сечение, чем зазор, с которым оно соединено.The plurality of
Внутри трубы 51 может быть установлен клапан 53, позволяющий регулировать количество подлежащих рециркуляции отходящих газов.A
В данной системе отходящие газы всегда рециркулируются в трубу 42, создавая в центре разрежение, засасывающее отходящие газы, однако, имеется преимущество, заключающееся в возможности установки двухстворчатого клапана 53, который позволяет закрывать канал отходящих газов во время нагревания теплообменника из холодного состояния.In this system, the off-gases are always recirculated to the
Устойчивость в холодном состоянии является для системы решающим критерием, который ограничивает долю в процентах рециркулируемых отходящих газов.Cold stability is a decisive criterion for the system, which limits the percentage of recirculated flue gases.
Чем больше доля рециркуляции, тем более нестабильным становится пламя, следовательно, всегда необходимо соблюдать специальный пусковой режим. Это увеличивает длительность начального нагревания и, в любом случае, сопряжено со значительным содержанием СО в отходящих газах.The higher the recirculation rate, the more unstable the flame becomes, therefore a special start-up regime must always be observed. This increases the duration of the initial heating and, in any case, is associated with a significant content of CO in the exhaust gases.
Следовательно, необходим компромисс между потребностью в этапе холодного запуска и соблюдением требований в отношении выбросов.Therefore, a compromise must be made between the need for a cold start step and compliance with emission requirements.
Обычно, доля в процентах выбрасываемых отходящих газов достигает, самое большее, 40%, так как холодная горелка не может поддерживать стабильное пламя при большей доле выбрасываемых отходящих газов.Typically, the percentage of exhaust gases emitted reaches at most 40%, since a cold burner cannot maintain a stable flame with a larger proportion of exhaust gases emitted.
При наличии клапана 53 возможно уменьшить количество или блокировать холодные отходящие газы, следовательно, горелка может быть запущена без рециркуляции отходящих газов и в намного более стабильном режиме.With the
По достижении заданной температуры, клапан 53 открывают, количество рециркулируемых отходящих газов может превышать 40%, и горение в любом случае будет устойчивым, так как система разогрета.When the set temperature is reached, the
Группа поверхностей 16, 23, 36 и 41 повышает эффективность горелки, так как теплообмен с отходящими газами не ограничивается поверхностью теплообменника 16, для него ниже по потоку имеются другие металлические элементы.The group of
Разбавление воздуха горения продуктами сгорания позволяет регулировать содержание кислорода в зоне реакции и, следовательно, уменьшить температуру горения, сокращая количество выбросов NОх.Dilution of the combustion air with combustion products makes it possible to regulate the oxygen content in the reaction zone and, consequently, to reduce the combustion temperature, reducing the amount of NO x emissions.
Труба 41 Вентури позволяет увеличить количество рециркулируемых отходящих газов.The
Клапан 53 позволяет регулировать их количество.
Таким образом, возможно организовать рециркуляцию отходящих газов, которая, как функция давления имеющегося воздуха горения, поступающего в теплообменник, может достигать более 50%.In this way, it is possible to organize the recirculation of flue gases, which, as a function of the pressure of the available combustion air entering the heat exchanger, can reach more than 50%.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102019000001633 | 2019-02-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021125980A RU2021125980A (en) | 2023-03-06 |
RU2792302C2 true RU2792302C2 (en) | 2023-03-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2202737C1 (en) * | 2001-09-11 | 2003-04-20 | ДОАО "Промгаз" Открытого акционерного общества "Газпром" | Dead-end radiant tube |
CN201582821U (en) * | 2009-12-29 | 2010-09-15 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | Indirect radiant tube heating device |
CN202350082U (en) * | 2011-12-08 | 2012-07-25 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | Heat exchanger of radiant tube combustion device for air injection entrainment reflux flue gas |
RU2622357C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Gas flat flame burner with integrated radiation recuperator |
WO2018083559A1 (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Esa S.P.A. | Self-recuperative burner |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2202737C1 (en) * | 2001-09-11 | 2003-04-20 | ДОАО "Промгаз" Открытого акционерного общества "Газпром" | Dead-end radiant tube |
CN201582821U (en) * | 2009-12-29 | 2010-09-15 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | Indirect radiant tube heating device |
CN202350082U (en) * | 2011-12-08 | 2012-07-25 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | Heat exchanger of radiant tube combustion device for air injection entrainment reflux flue gas |
RU2622357C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Gas flat flame burner with integrated radiation recuperator |
WO2018083559A1 (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Esa S.P.A. | Self-recuperative burner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN212618288U (en) | Gas water heater | |
US11460189B2 (en) | Inward fired ultra low NOx insulating burner flange | |
RU2068154C1 (en) | Premixing burner | |
US4776320A (en) | Device for inhibiting NOx formation by a combustion system | |
US10006628B2 (en) | Low NOx gas burners with carryover ignition | |
US4524752A (en) | Recuperator | |
US4502395A (en) | Combustion gas mixing apparatus | |
KR20090118029A (en) | Heating device including catalytic burning of liquid fuel | |
US11639793B2 (en) | Gas furnace | |
US20170009982A1 (en) | Ultra low nox insulating burner without collar | |
TW200532143A (en) | Remote staged radiant wall furnace burner configurations and methods | |
CN107580669A (en) | Low nitrogen oxide burning system for mobile grate formula pelletizing equipment | |
RU2792302C2 (en) | Recuperative burner assembly with radiation tube | |
NZ247708A (en) | Low nox emission fossil fuel fired heating appliance with combusted rich fuel/air mixture having air injection then passing through heat exchanger and catalytic converter | |
JP7358489B2 (en) | Burner assembly with radiant tube heat exchanger | |
US6267586B1 (en) | Low NOx burner | |
US10429065B2 (en) | Low NOx gas burners with carryover ignition | |
Roy et al. | Low NO x gas burners with carryover ignition | |
RU2775169C1 (en) | Burner for firing ceramic products and device for firing ceramic products | |
JP3239181U (en) | burner | |
US11162677B2 (en) | Air intake coupling with noise suppression for low NOx emission furnace | |
Brake et al. | Low NO x tubular mesh burner and methods of use | |
WO2023235183A1 (en) | Heating apparatus with aphlogistic burner | |
CZ309792A3 (en) | Combustion system of heating gas condensation sets | |
KR20220006881A (en) | Boiler with reduced nitrogen oxide emissions |