SU1142700A1

SU1142700A1 - Method of burning gaseous fuel and burner device

Info

Publication number: SU1142700A1
Application number: SU833622851A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Винтовкин; Владимир Михайлович Удилов; Юрий Павлович Митюшин; Василий Васильевич Хорошавцев; Василий Михайлович Бабошин; Владимир Яковлевич Дегодя
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1985-02-28

Abstract

1. Способ сжигани газообразного топлива путем подачи в пространство горени атмосферного воздуха и смеси дымовых газов с кислородом спутными вихревыми потоками и газообразного топлива радиальными расход щимис стру ми, отличающийс тем, что, с целью расширени пределов регулировани температуры факела и снижени содержани вредных примеЬей.в продуктах сгорани , атмосферный воздух подают в осевую зону пространства горени , а смесь дымовых газов с кислородом в периферийную зону, при этом газовое топливо дополнительно ввод т радиальными сход щимис стру ми в (Л осевой поток атмосферного воздуха.1. A method of burning gaseous fuel by supplying atmospheric air and a mixture of flue gases with oxygen into a space of combustion by co-rotating vortex flows and gaseous fuel by radial divergent jets, characterized in that in order to expand the range of temperature control of the plume and reduce the amount of harmful impurities. combustion products, atmospheric air is fed into the axial zone of the combustion space, and the mixture of flue gases with oxygen into the peripheral zone, while the gas fuel is additionally introduced with the converging jets in (L axial flow of atmospheric air.

Description

2. Горелочное устройство, содержащее корпус, коаксиальный кольцевой газовьщающий коллектор с наружными радиальными газовыпускными соплами, установленный в корпусе с образованием центрального и периферийного каналов подвода- окислител , разме- ценные в упом нутых каналах завихрители и центрально установленный запальник, отличающеес тем, что, с целью расширени пределов регулировани температуры а7002. A burner device comprising a housing, a coaxial annular gas-collecting manifold with external radial gas outlet nozzles, mounted in the housing with the formation of the central and peripheral supply-oxidant channels, which are located in the said channels and have a centrally mounted igniter, characterized in that the purpose of extending the a700 temperature control limits

кела и снижени содержани вредных примесей в продуктах сгорани , в центральном канале подвода окислител установлена обечайка с торцевой перфорированной перегородкой на входе , газовьдающий коллектор дополнительно снабжен внутренними газовыпускными соплами, в плоскости кото . рых расположен выходной срез обечайки , а- запальник выполнен в виде газовой горелки, заведенной своим выходным участком внутрь обечайки.cells and reducing the content of harmful impurities in the combustion products, in the central channel for supplying the oxidizer there is a shell with an end perforated partition at the inlet, the exhaust gas manifold is additionally equipped with internal gas outlet nozzles in the plane. The output cutoff of the shell is located in them, and the igniter is made in the form of a gas burner, wound up with its output section inside the shell.

Изобретение относитс к энергетике и может быть использовано в различных отрасл х промышленности дл сжигани высококалорийного газа с использованием отработанных продуктов сгорани . Известен способ сжигани газообразного топлива путем подачи в топочный объем газа, воздуха и продуктов сгорани , причем подачу продуктов сгорани осуществл ют в т объемы топочного пространства, в которых это непосредственно не вли ет на устойчивость горени til. При использовании в качестве окис лител предварительно подготовленной смеси воздуха и продуктов горени состав в конце факела при прочих рав ных услови х смешени получаетс более однородным по сравнению с раздельной подачей воздуха и балласта в горелку. Это делает перспективным предварительное балластирование воздуха , однако в этом случае невозможно организовать устойчивое горение, если содержание кислорода в смеси менее 15%, а температура ее подогрева 200-400с. Известен также способ сжигани газообразного топлива путем подачи в пространство горени атмосферного воздуха и смеси дымовых газов с кислородом спутными вихревыми потока и газового топлива радиальными расход щимис стру ми Г21. Известно также горелочное устройство , содержащее корпус, коаксиальный кольцевой газовьщающий кол лектор с наружными радиальными газовыпускными соплами, установленный в корпусе с образованием центрального и периферийного каналов подвода окислител , размещенные в упом нутых каналах завихрители и центрально установленный запальник 2. Недостатком известных способа и устройства вл етс узка область регулировани температуры факела и высокое содержание вредных примесей в продуктах сгорани . Цель изобретени - расширение пределов регулировани температуры факела и снижение содержани вредных примесей в продуктах сгорани . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу сжигани газообразного топлива путем иодачи в пространство сгорани атмосферного воздуха и смеси дымовых газов с кислородом спутными вихревыми потоками и газового топлива радиальными расход щимис стру ми, атмосферньй воздух подают в осевую зону пространства горени , а смесь дымовых газов с кислородом - в периферийную зону,при этом газовое топливо дополнительно ввод т радиальными сход щимис стру ми в осевой поток атмосферного воздуха . .. В горелочном устройстве, содержащем корпус, коаксиальный кольцевой газовьщак ций коллектор с наружными газовыпускными радиальными соплами, установленный s корпусе с образованием центрального и периферийного каналов подвода окислител , размещенные в упом нутых каналах завихритепи и центрально установленный запальник , в центральном канале подвода окислител установлена обечайка с торцевой перфорированной перегородкой на входе, газовьщающий коллектор дополнительно снабжен внутренними газовыпускными соплами, в плоскости которых распол.ржей выходной срез обечайки, а запальник выполнен в виде газовой горелки,заведенной своим выходным участком внутрь обечайки.The invention relates to the energy sector and can be used in various sectors of the industry for burning high-calorific gas using waste combustion products. There is a known method of burning gaseous fuel by introducing gas, air and combustion products into the flue volume, and the combustion products are fed into volumes of the flue space in which this does not directly affect the burning stability til. When a previously prepared mixture of air and combustion products is used as an oxide, the composition at the end of the flare, with other equal mixing conditions, is more homogeneous than the separate supply of air and ballast to the burner. This makes promising preliminary ballasting of air, but in this case it is impossible to organize steady burning if the oxygen content in the mixture is less than 15% and its temperature is 200-400s. There is also known a method of burning gaseous fuel by feeding atmospheric air and a mixture of flue gases with oxygen into a combustion space by means of a whirling vortex flow and gaseous fuel by radial diverging jets of G21. It is also known to have a burner device comprising a housing, a coaxial annular gas-supplying collector with external radial gas outlet nozzles installed in the housing with the formation of the central and peripheral channels of the oxidizer, which are located in said channels and have a centrally mounted igniter 2. A disadvantage of the known method and device is the area of flame temperature regulation is narrow and the high content of harmful impurities in the combustion products. The purpose of the invention is to expand the range of regulation of the flame temperature and reduce the content of harmful impurities in the combustion products. This goal is achieved by the fact that according to the method of combustion of gaseous fuel by iodachi into the combustion space of atmospheric air and a mixture of flue gases with oxygen, co-rotating vortex flows and gaseous fuel by radially diverging jets, atmospheric air is supplied to the axial zone of the combustion space, and the mixture of flue gases with oxygen into the peripheral zone, with the gas fuel being additionally introduced by radial convergent jets into the axial flow of atmospheric air. .. In a burner device comprising a housing, a coaxial annular gas-fueled collector with external gas-discharge radial nozzles, installed s housing with the formation of the central and peripheral channels of the oxidizer, placed in the aforementioned channels of turbulence and a centrally installed igniter, in the central channel of the oxidant supply there is a shell with a perforated end wall at the entrance, the gas-collecting manifold is additionally equipped with internal gas discharge nozzles, in the plane of the cat ryh raspol.rzhey output section mantle, and the igniter is configured as a gas burner, its outlet portion wound up inside the sleeve.

На чертеже предста;влено горелочное устройство, продольный разрез.The drawing shows a burner device, a longitudinal section.

Устройство содержит корпус 1, коаксиальный кольцевой газовьздаюлщй коллектор 2 с наружными радиальными газовыпускными соплами 3, установленный в корпусе 1 с образованием центрального и периферийного каналов 4 и 5 соответственно подвода окислител , размещенные в упом нутых каналах 4 и 5 завихрители 6 и 7 и центрально установленный запальник. В центральном канале 4 тодвода окислител установлена обечайка 8 с торцевой перфорированной перегородкой 9 на входе, газовьдающий коллектор 2 дополнительно снабжен внутренними газ.овыпускными соплами 10, в плоскости которых расположен выходной срез обечайки 8, а запальник 11 вьшолнен в виде газовой горелки, заведенной своим выходным участком внутрь обечайки 8.The device comprises a housing 1, a coaxial annular gas-distributing manifold 2 with external radial gas discharge nozzles 3 mounted in the housing 1 with the formation of the central and peripheral channels 4 and 5, respectively, of the oxidant supply, placed in the aforementioned channels 4 and 5 swirlers 6 and 7 and the centrally mounted igniter . In the central channel 4 of the oxidizer supply, a shell 8 is installed with an end perforated partition 9 at the inlet, the gas-collecting manifold 2 is additionally equipped with internal gas outlet nozzles 10, in the plane of which the outlet section of the shell 8 is located, and the pilot 11 is filled in the form of a gas burner, which opens its output section inside the shell 8.

о Способ в горелочном устройствеo Method in the burner device

реализуетс следующим образом.implemented as follows.

Атмосферный воздух с содержанием кислорода около 2% подают через центральный канал 4 в осевую часть пространства горени . Часть этого воздуха поступает во внутреннюю полость запальника 11, в которое подаетс газ. Образовавшуюс смесь воспламен ют и подают в прострз-нство горени в виде осевого запального факела.Atmospheric air with an oxygen content of about 2% is supplied through the central channel 4 to the axial portion of the combustion space. A portion of this air enters the internal cavity of the pilot 11, into which gas is supplied. The resulting mixture is ignited and fed into the combustion space in the form of an axial pilot flame.

Оставшзтас часть воздуха через завихритель 6 в виде вихревой струи с углом раскрыти 90-120° нагнетают в пространство горени вокруг осевого запального факела. В эту вихревую струю через сопла 10 коллектора 2 подают 10-20% топлива. Образовавша с смесь с коэффициентом расхода воздуха 0,6-1,5 воспламен етс The remaining air through the swirler 6 in the form of a vortex jet with an opening angle of 90-120 ° is injected into the combustion space around the axial pilot flame. In this vortex jet through the nozzles 10 of the collector 2 serves 10-20% of the fuel. The mixture formed with an air flow ratio of 0.6-1.5 ignites

от пламени запального факела и формирует стабилизирующее плам , которое своей высокотемпературной об- i ластью проникает в периферийные 5 зоны пространства горени .from the flame of the pilot flame, it forms a stabilizing flame, which by its high-temperature region penetrates into the peripheral 5 zones of the combustion space.

Поток, смеси воздуха и продуктов сгорани через канал 5 с завихрителем 7 подают в периферийное пространство горени в виде закрученногоThe stream, mixtures of air and combustion products through the channel 5 with the swirler 7 are fed into the peripheral combustion space in the form of swirling

0 потока, в который через сопла 3 расход щимис стру ми нагнетают оставшуюс часть газа из коллектора 2. Образовавша с смесь из топлива, воздуха и продуктов сжигани при истечении в пространство горени контактирует со стабилизирующим пламенем и воспламен етс . При этом за счет интенсивного вихреобразовани при движении смеси через завихритель0 a stream into which the remaining gas from the manifold 2 is injected through the nozzles 3 with the flow of jets. The mixture formed from the fuel, air and combustion products, after flowing into the combustion space, contacts the stabilizing flame and ignites. At the same time, due to intense vortex formation as the mixture moves through a swirler

0 7 вокруг коллектора 2 образуетс зона разрежени , в К01торую подсасываетс стабилизирзющее плам , что повышает надежность воспламенени периферийного потока.0 7, a rarefaction zone is formed around the collector 2, a stabilizing flame is sucked into the second K01, which increases the reliability of the ignition of the peripheral flow.

Таким образом, при реализацииThus, when implementing

способа в пространстве горени образуютс три взаимосв занных очага воспламенени . В«центральной зоне развиваетс аксиальный запальный факел, в котором сжигаетс от 2 до 5% общего расхода топлива при коэффициенте расхода воздуха 0,4-0,9. Этот запальный факел горит в окружении вихревого стабилизирующего факела, в котором сжигаетс от 10 до 20% топлива при коэффициенте расхода 0,6-1,5. В периферийной зоне развиваетс основной факел, горение в котором происходит приIn the combustion space, three interconnected centers of ignition are formed. In the "central zone, an axial pilot flame develops, in which from 2 to 5% of the total fuel consumption is burned with an air flow rate of 0.4-0.9. This ignition torch burns in the environment of a vortex stabilizing torch in which from 10 to 20% of fuel is burned at a flow rate of 0.6-1.5. The main torch develops in the peripheral zone, the burning in which occurs during

низких концентраци х кислорода.low oxygen concentrations.

Иртенсивное перемешивание потоков в пространстве горени позвол етIntensive mixing of streams in the combustion space allows

практически полностью расходовать кислород, подводимьй с воздухом по каналу 4 и подводиЙый .со смесьюпо каналу 5. Устойчивость горени ббес печиваетс высокотемпературным вихревым стабилизирующим факелом, который сам дополнительно стабилизирован осевым запальным пламенем.almost completely consume oxygen supplied with air through channel 4 and supplied with mixture with channel 5. Burning stability is guaranteed by a high-temperature vortex stabilizing torch, which itself is additionally stabilized by an axial ignition flame.

Таким образом, то, что атмосферный воздух подают в осевую зону пространства горени , а смесь дымовых газов с кислородом - в периферийную зону, при этом газовое топливо дополнительно ввод т радиальными сход щи511427006Thus, the fact that atmospheric air is supplied to the axial zone of the combustion space, and the mixture of flue gases with oxygen is supplied to the peripheral zone, while the gas fuel is additionally introduced by radial convergence.

мис стру ми в осевой notoK атмос- факела и снизить содержание вредферного воздуха, позвол ет расширить ных примесей в продуктах сгорапределы регулировани температуры ни .By mixing in the axial air jet and reducing the content of harmful air, it allows the impurities to be expanded in the products and the limits of temperature control cannot be reduced.

Claims

1. The method of burning gaseous fuels by feeding atmospheric air and a mixture of flue gases with oxygen into the combustion space by means of swirling vortex and gaseous fuels with radial diverging jets, characterized in that, in order to expand the limits of regulation of the temperature of the flame and reduce the content of harmful impurities in combustion products , atmospheric air is supplied to the axial zone of the combustion space, and a mixture of flue gases with oxygen - * to the peripheral zone, while the gas fuel is additionally introduced radial bubbled converging jets in the axial air flow.