UA30517U

UA30517U - Burner unit

Info

Publication number: UA30517U
Application number: UAU200713056U
Authority: UA
Inventors: Михаил Павлович Ревун; Юрий Николаевич Каюков; Александр Иванович Чепрасов; Александр Николаевич Андриенко
Original assignee: Запорожская Государственная Инженерная Академия
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2008-02-25

Abstract

Burner unit has air supply body, swirlers, central gas pipe with tip, this has radial openings and placed in front of those ones in direction of gas flow transverse partitions with openings, splitters installed in front of openings in partition. In central gas pipe with tip inner gas pipe is coaxially placed, its outlet cross section is placed in plane of outlet cross section of tip.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до пристроїв для підготовки і спалювання багатокомпонентного газоподібного 2 палива і може бути використана для опалювання промислових нагрівальних і термічних печей.The utility model refers to devices for the preparation and burning of multicomponent gaseous 2 fuel and can be used for heating industrial heating and thermal furnaces.

Відомий двопровідний пальник для природного газу низького тиску типу ГНП ІГусовский В.Л., Лифшиц А.Е.,The well-known two-wire burner for low-pressure natural gas of the GNP type IGusovsky V.L., Lifshits A.E.

Тьімчак В.М. Сожигательнье устройства нагревательньїх и термических печей. - М.: Металлургиздат, 1981. - 272с4, який включає повітропідвідний корпус і коаксіально розташовану в ньому центральну газову трубу з наконечником, що містить завихрювач з боку потоку повітря і отвори для проходу газу.Timchak V.M. Combustion device of heating and thermal furnaces. - M.: Metallurgizdat, 1981. - 272c4, which includes an air intake housing and a coaxially located central gas pipe with a nozzle containing a swirler on the side of the air flow and holes for the passage of gas.

Відомий пальниковий пристрій не можна застосовувати для спалювання газоподібного палива з теплотою згорання нижче 16МДж/м, а також він характеризується низькими межами регулювання теплової потужності і коефіцієнта витрати повітря, що складають, відповідно, 1:98 і 1,05-1,15. Вказані межі регулювання суттєво обмежують діапазон використання пальників. Зміну теплової потужності необхідно здійснювати поволі, щоб із-за інерційності системи автоматичного регулювання паливо-повітря пальниковий пристрій не вийшов з робочого т режиму. Для підтримки низькотемпературного режиму печей зменшують витрату палива або відключають частину пальників. Крім того, параметри факела пальникового пристрою визначаються конструкцією наконечника, що не дозволяє управляти довжиною факела в процесі експлуатації печі.The known burner device cannot be used for burning gaseous fuel with a heat of combustion lower than 16 MJ/m, and it is also characterized by low limits of regulation of thermal power and air flow rate, which are, respectively, 1:98 and 1.05-1.15. The specified adjustment limits significantly limit the range of use of burners. The thermal power must be changed slowly so that the burner device does not go out of operation due to the inertia of the automatic fuel-air regulation system. To maintain the low-temperature mode of furnaces, fuel consumption is reduced or part of the burners are turned off. In addition, the parameters of the torch of the burner device are determined by the design of the tip, which does not allow controlling the length of the torch during the operation of the furnace.

Найбільш близьким за сукупністю ознак до того, що заявляється, є пальниковий пристрій (А. с. СССРThe closest in terms of features to what is claimed is the burner device (A. p. USSR

Мо870856, МКИ РГ23015/00. Опубл.О7.10.81, Бюл. Мо37), який включає повітропідвідний корпус із завихрювачем, 20 центральну газову трубу з наконечником, що містить радіальні отвори і розміщену перед останніми по ходу газу поперечну перегородку з отворами, розсікачі, установлені навпроти отворів в перегородці, сумарний прохідний переріз яких в 2-10 разів перевищує сумарний прохідний переріз радіальних отворів.Mo870856, MKY RG23015/00. Publ. O7.10.81, Bul. Mo37), which includes an air intake housing with a swirler, 20 central gas pipe with a tip containing radial holes and a transverse partition with holes placed in front of the last gas flow, splitters installed opposite the holes in the partition, the total cross-section of which is 2-10 times exceeds the total cross-section of the radial holes.

У відомому пальнику паливо подається Через центральну газову трубу. У наконечнику суцільний потік проходить через отвори в поперечній перегородці і розбивається на окремі струмені. На ділянці розкриття 29 струменів виникає зона розрідження. Наявність розрідження забезпечує надходження в наконечник через 8 радіальні отвори частини повітря з повітряного каналу пальника. Подача палива окремими струменями і наявність розсікачів на виході з наконечника забезпечують якісне змішування газу з первинним повітрям.In a known burner, fuel is supplied through a central gas pipe. In the tip, the continuous flow passes through the holes in the transverse partition and is divided into separate jets. A rarefaction zone appears in the opening area of 29 jets. The presence of rarefaction ensures that part of the air from the air channel of the burner enters the tip through 8 radial holes. The supply of fuel in separate jets and the presence of splitters at the outlet of the tip ensure high-quality mixing of gas with primary air.

Горіння частково підготовленої в наконечнику суміші здійснюється поза пальником в закрученому за допомогою завихрювачів потоці вторинного повітря. Двохстадійне змішування газу і повітря істотно розширює межі - 30 регулювання теплової потужності і коефіцієнта витрати повітря пальникового пристрою. Пальник стійко працює - че на коксовому і природному газах, а також їх сумішах з доменним газом незалежно від температурного стану печі.Combustion of the partially prepared mixture in the nozzle is carried out outside the burner in the secondary air flow, which is swirled with the help of swirlers. The two-stage mixing of gas and air significantly expands the limits - 30 regulation of the thermal power and air consumption coefficient of the burner device. The burner works stably on coke and natural gas, as well as their mixtures with blast furnace gas, regardless of the temperature of the furnace.

Діапазон регулювання теплової потужності складає 1:25, а коефіцієнта витрати повітря - 1:55. В той же час, о пальниковий пристрій не забезпечує можливості управління довжиною факела, що приводить до виникнення о нерівномірного температурного поля в робочому просторі печі і зниженню якості нагріву. 35 В основу корисної моделі поставлено завдання розробки пальникового пристрою, в якому за рахунок о введення нових конструктивних елементів, їх взаємного розташування і співвідношення геометричних розмірів забезпечується регулювання довжини факела.The range of thermal power adjustment is 1:25, and the air flow rate is 1:55. At the same time, the burner device does not provide the ability to control the length of the torch, which leads to the occurrence of an uneven temperature field in the working space of the furnace and a decrease in the quality of heating. 35 The basis of a useful model is the task of developing a burner device, in which, due to the introduction of new structural elements, their mutual location and the ratio of geometric dimensions, the regulation of the length of the torch is ensured.

Для вирішення поставленого завдання в пальниковому пристрої, який включає повітропідвідний корпус, « завихрювачі, центральну газову трубу з наконечником, що містить радіальні отвори і розміщену перед останніми 70 по ходу газу поперечну перегородку з отворами, розсікачі, установлені напроти отворів в перегородці, сумарний в с прохідний переріз яких в 2-10 разів перевищує сумарний прохідний переріз радіальних отворів, відповідно до "з корисної моделі, в центральній газовій трубі з наконечником коаксіально розміщена внутрішня газова труба, вихідний переріз якої розташований в площині вихідного перерізу наконечника, при цьому співвідношення площ прохідного перерізу внутрішньої газової труби і сумарного прохідного перерізу отворів поперечної перегородки наконечника складає 1:(0,7-1,0). о Суть корисної моделі, що заявляється, пояснюється малюнками, де на Фіг.1 представлений поздовжній о розріз пальникового пристрою, на Фіг.2 - поздовжній розріз каналів пальникового пристрою, що газопідводять.To solve the task in the burner device, which includes an air intake housing, swirlers, a central gas pipe with a tip containing radial holes and a transverse partition with holes placed in front of the last 70 along the gas flow, splitters installed opposite the holes in the partition, the total in the passage section of which is 2-10 times greater than the total passage section of the radial holes, according to "from the useful model, in the central gas pipe with the tip, an internal gas pipe is coaxially placed, the outlet section of which is located in the plane of the outlet section of the tip, while the ratio of the areas of the passage section of the internal gas pipe and the total passage cross-section of the holes of the transverse partition of the tip is 1:(0.7-1.0). o The essence of the claimed useful model is explained by the drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal o section of the burner device, in Fig. 2 - longitudinal section of the channels of the burner device that supply gas .

Пальниковий пристрій містить повітропідвідний корпус 1 із завихрювачем 2, центральну газову трубу З з о наконечником 4, що містить радіальні отвори 5 і розміщену перед останніми по ходу газу поперечну перегородку -ь 50 6 з отворами 7, розсікачі 8, встановлені напроти отворів 7 в перегородці 6, сумарний прохідний переріз яких в 2-10 разів перевищує сумарний прохідний переріз радіальних отворів 5. Крім того, центральна газова труба З зThe burner device includes an air intake housing 1 with a swirler 2, a central gas pipe З with a tip 4 containing radial holes 5 and a transverse partition 50 6 with holes 7 placed in front of the last ones along the gas path, splitters 8 installed opposite the holes 7 in the partition 6, the total cross-section of which is 2-10 times greater than the total cross-section of the radial holes 5. In addition, the central gas pipe C with

Ще наконечником 4 містить коаксіально розміщену внутрішню газову трубу 9, вихідний переріз якої розташований в площині вихідного перерізу наконечника 4, при цьому співвідношення площ прохідного перерізу внутрішньої газової труби 9 і сумарного прохідного перерізу отворів 7 поперечної перегородки 6 складає 1:(0,7-1,0).The tip 4 also contains a coaxially placed internal gas pipe 9, the outlet section of which is located in the plane of the outlet section of the tip 4, while the ratio of the area of the passage section of the internal gas pipe 9 and the total passage section of the holes 7 of the transverse partition 6 is 1:(0.7-1 ,0).

Пальниковий пристрій, що заявляється, працює таким чином. с Паливо подається в пальниковий пристрій двома каналами - зовнішнім і внутрішнім. По зовнішньому кільцевому каналу, утвореному внутрішніми поверхнями центральної газової труби З і наконечника 4, а також зовнішньою поверхнею внутрішньої газової труби 9, частина палива надходить в наконечник 4. За допомогою поперечної перегородки 6 з отворами 7 суцільний газовий потік розбивається на окремі струмені, поблизу яких бо утворюються зони розрідження. З повітряного каналу, утвореного повітропідвідним корпусом 1 і наконечником 4, частина повітря (первинне повітря) через радіальні отвори 5 надходить всередину наконечника 4, де рівномірно розподіляється між газовими струменями, що його інжектують. Розсікачі 8 інтенсифікують перемішування палива і повітря на виході з наконечника 4. По внутрішньому каналу, утвореному внутрішньою поверхнею газової труби 9, частина палива подається у вихідний переріз наконечника 4 у вигляді окремого струменя. У площині вихідного бо перерізу наконечника 4 утворюються два осесиметричні потоки - зовнішній і внутрішній. Вони відрізняються вмістом окислювача. Зовнішній містить первинне повітря, у внутрішньому окислювач відсутній. Горіння обох потоків здійснюється зовні пальникового пристрою в струмені вторинного повітря, закрученому за допомогою завихрювачів 2, встановлених у вихідній ділянці повітропідвідного корпусу 1.The claimed burner device works as follows. c Fuel is supplied to the burner device through two channels - external and internal. Through the outer annular channel formed by the inner surfaces of the central gas pipe C and the tip 4, as well as the outer surface of the inner gas pipe 9, part of the fuel enters the tip 4. With the help of a transverse partition 6 with holes 7, the continuous gas flow is divided into separate jets near which because rarefaction zones are formed. From the air channel formed by the air intake housing 1 and the tip 4, part of the air (primary air) enters the tip 4 through the radial holes 5, where it is evenly distributed between the gas jets that inject it. Splitters 8 intensify the mixing of fuel and air at the exit from the tip 4. Through the internal channel formed by the inner surface of the gas pipe 9, part of the fuel is fed into the output section of the tip 4 in the form of a separate jet. In the plane of the initial section of the tip 4, two axisymmetric flows are formed - external and internal. They differ in the oxidizing agent content. The outer one contains primary air, the inner one has no oxidizer. Combustion of both streams is carried out outside the burner device in a jet of secondary air, swirled with the help of swirlers 2, installed in the outlet section of the air intake housing 1.

Ефективне регулювання довжини факела досягається за рахунок створення двох потоків палива з різним ступенем попереднього змішування і зміни співвідношення їх подачі. Співвідношення площ прохідного перерізу внутрішньої газової труби, що заявляється, 9 і сумарного прохідного перерізу отворів 7 поперечної перегородки б, дорівнює 1:(0,7-1,0) ії забезпечує оптимальні умови для сумішоутворення, стабілізації горіння і стійкої роботи пальникового пристрою. 70 Устаткування центральної газової труби з наконечником, коаксіально розміщеною внутрішньою газовою трубою, вихідний переріз якої розташований в площині вихідного перерізу наконечника, забезпечує подачу палива через два канали: внутрішній, що подає паливо у вихідний переріз наконечника у вигляді окремого струменя, і зовнішній, з якого паливо надходить в наконечник через отвори в поперечній перегородці у вигляді сукупності струменів. Струмені газу створюють в наконечнику зону розрідження. Наявність розрідження /5 забезпечує надходження через радіальні отвори частини повітря з повітряного каналу пальника. Подача палива окремими струменями і наявність розсікачів забезпечують якісне змішування газу, що надходить із зовнішнього каналу, з первинним повітрям. Розміщення вихідного перерізу внутрішньої газової труби в площині вихідного перерізу наконечника забезпечує утворення на його виході двох осесиметричних потоків: зовнішнього і внутрішнього. Вони відрізняються вмістом окислювача і ступенем змішування газу з первинним повітрям.Effective adjustment of the torch length is achieved by creating two fuel streams with different degrees of premixing and changing their supply ratio. The ratio of the cross-sectional areas of the claimed internal gas pipe 9 and the total cross-section of the holes 7 of the transverse partition b is 1:(0.7-1.0) and provides optimal conditions for mixture formation, combustion stabilization and stable operation of the burner device. 70 The equipment of a central gas pipe with a tip, a coaxially placed internal gas pipe, the outlet section of which is located in the plane of the outlet section of the tip, provides fuel supply through two channels: the internal one, which supplies fuel to the outlet section of the tip in the form of a separate jet, and the outer one, from which fuel enters the tip through the holes in the transverse partition in the form of a set of jets. Gas jets create a rarefaction zone in the tip. The presence of rarefaction /5 ensures the entry of part of the air from the air channel of the burner through the radial holes. The supply of fuel in separate jets and the presence of splitters ensure high-quality mixing of the gas coming from the external channel with the primary air. Placement of the outlet section of the internal gas pipe in the plane of the outlet section of the tip ensures the formation of two axisymmetric flows at its outlet: external and internal. They differ in the content of the oxidizer and the degree of mixing of gas with primary air.

Зовнішній потік містить первинне повітря. У внутрішньому газовому потоці окислювач відсутній. Горіння обох потоків здійснюється поза пальником в закрученому за допомогою завихрювачів вторинному повітрі. Як відомо, горіння струменя заздалегідь підготовленої газоповітряної суміші супроводжується утворенням факела, довжина якого визначається коефіцієнтом витрати первинного повітря. Чим більше його значення, тим коротший факел і навпаки. У граничному випадку, коли коефіцієнт витрати первинного повітря дорівнює нулю, довжина факела буде максимальною. У даному випадку довжина факела складеного осесиметричного потоку, що горить, визначається як величиною коефіцієнта витрати первинного повітря для окремих потоків, так і співвідношенням - витрати палива між зовнішнім і внутрішнім каналами пальникового пристрою.The external flow contains primary air. There is no oxidizer in the internal gas stream. Combustion of both streams is carried out outside the burner in secondary air swirled with the help of swirlers. As you know, the burning of a jet of a pre-prepared gas-air mixture is accompanied by the formation of a torch, the length of which is determined by the coefficient of primary air consumption. The greater its value, the shorter the torch and vice versa. In the limiting case, when the primary air flow rate is zero, the flare length will be maximum. In this case, the length of the torch of the compound axisymmetric burning flow is determined both by the value of the primary air flow rate for individual flows and by the ratio of fuel flow between the external and internal channels of the burner device.

У заявленому пальниковому пристрої співвідношення площ прохідного перерізу внутрішньої газової труби і сумарного прохідного перерізу отворів поперечної перегородки наконечника складає 1:(0,7-1,0). Заявлене чн зо співвідношення встановлене експериментально і є оптимальним, оскільки забезпечує досягнення необхідного для стійкої роботи пальникового пристрою співвідношення подачі палива по зовнішньому і внутрішньому ач каналах. При співвідношеннях вказаних площ, що виходять за заявлені межі, погіршуються умови ю сумішоутворення, що призводить до зниження стабільності горіння і виходу пальникового пристрою з робочого режиму. (ав)In the declared burner device, the ratio of the cross-sectional area of the internal gas pipe and the total cross-sectional area of the holes of the transverse partition of the tip is 1:(0.7-1.0). The stated chnzo ratio was established experimentally and is optimal, as it ensures the achievement of the ratio of fuel supply through the external and internal fuel channels necessary for the stable operation of the burner device. When the ratios of the specified areas exceed the declared limits, the conditions for mixture formation deteriorate, which leads to a decrease in the stability of combustion and the exit of the burner device from the operating mode. (av)

Так, при співвідношенні вказаних площ більше 1:0,7 спостерігається значне збільшення гідравлічного опору с поперечної перегородки і порушення інжектуючого режиму витікання газових струменів, що приводить до істотного зменшення підсмоктуваного з повітряного каналу первинного повітря. Погіршення якості попереднього сумішоутворення в цьому випадку може привести до відриву факела і виходу пальникового пристрою з робочого режиму. «Thus, when the ratio of the indicated areas is more than 1:0.7, there is a significant increase in the hydraulic resistance from the transverse partition and a violation of the injecting mode of outflow of gas jets, which leads to a significant decrease of the primary air sucked in from the air channel. Deterioration of the quality of the preliminary mixture formation in this case can lead to separation of the torch and exit of the burner device from the operating mode. "

При співвідношенні вказаних площ менше 1:1 геометричні межі отворів в поперечній перегородці практично з с зливаються. Це зумовлює об'єднання окремих газових струменів на стадії їх формування, порушення інжектуючого режиму їх витікання і виникнення зони позитивного тиску в місці розташування радіальних отворів, з що значно зменшує кількість підсмоктуваного з повітряного каналу первинного повітря і створює умови для порушення робочого режиму пальникового пристрою.When the ratio of the specified areas is less than 1:1, the geometric boundaries of the holes in the transverse partition practically merge with c. This leads to the unification of individual gas jets at the stage of their formation, violation of the injecting mode of their outflow and the emergence of a positive pressure zone at the location of the radial holes, which significantly reduces the amount of primary air sucked from the air channel and creates conditions for violation of the operating mode of the burner device.

Таким чином, виконання пальникового пристрою, що заявляється, забезпечує створення оптимальних умов со для регулювання довжини факела за рахунок створення двох потоків палива з різним ступенем попереднього змішування з повітрям та зміни співвідношення їх подачі при стійкій роботі пальникового пристрою. оThus, the implementation of the claimed burner device ensures the creation of optimal conditions for adjusting the length of the torch due to the creation of two fuel flows with different degrees of pre-mixing with air and changing their supply ratio during steady operation of the burner device. at

Claims

1 Formula of the invention

- 50 more Burner device containing an air intake housing, swirlers, a central gas pipe with a tip containing radial holes and a transverse partition with holes placed in front of the last ones along the gas flow, splitters installed opposite the holes in the partition, the total cross-section of which is 2- 10 times vv Exceeds the total passage cross-section of the radial holes, which differs in that the central gas pipe with the tip has an internal gas pipe coaxially placed, the outlet cross-section of which is located in the c plane of the outlet cross-section of the tip, while the ratio of the areas of the passage cross-section of the internal gas pipe and the total passage cross-section of the holes of the transverse partition of the tip is 1:(0.7-1.0).

60 b5