UA31855U

UA31855U - Burner unit

Info

Publication number: UA31855U
Application number: UAU200713805U
Authority: UA
Inventors: Михаил Павлович Ревун; Юрий Николаевич Каюков; Александр Иванович Чепрасов; Александр Николаевич Андриенко
Original assignee: Запорожская Государственная Инженерная Академия
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2008-04-25

Abstract

A burner unit has intake body, swirlers, central gas pipe with nozzle in which radial openings are provided, cross perforated partition, distributors.

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 below 16 MJ/m, and it is also characterized by low limits of regulation of thermal power and air flow rate, which are 1:98 and 1.05-1.15, respectively. 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 пристрою, що заявляється, є пальниковий пристрій (Ас. СССРThe closest in terms of features to the claimed device is a burner device (Ass. USSR

Мо870856, МКИ Е23015/00. Опубл.0О7.10.81, Бюл.Мо 37), який включає повітропідвідний корпус, завихрювачі, 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 перетин яких в 2-10 разів перевищує сумарний прохідний перетин радіальних отворів.Mo870856, MKY E23015/00. Publ. 0О7.10.81, Byul.Mo 37), which includes an air intake housing, swirlers, 20 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 path, splitters installed opposite the holes in the partition, the total cross-section of which is 2-10 times greater than 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 юю 30 регулювання теплової потужності і коефіцієнта витрати повітря пальникового пристрою. Пальник стійко працює 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 of 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 state of the furnace.

Діапазон регулювання теплової потужності складає 1:25, а коефіцієнта витрати повітря - 1:55. В той же час, со пальниковий пристрій не забезпечує можливості управління довжиною факела, що приводить до виникнення «-- 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 nozzle burner device does not provide the ability to control the length of the torch, which leads to the emergence 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, в якому виконані радіальні отвори, на вході встановлена 70 поперечна перфорована перегородка і на виході - розсікачі, відповідно до корисної моделі, поперечна З с перегородка має один осьовий отвір і встановлена з спроможністю подовжнього переміщення від радіальних "з отворів до вхідного перетину наконечника на відстань не більше 2,6 його внутрішнього діаметру. Крім того, співвідношення діаметру вихідного перетину осьового отвору поперечної перегородки і внутрішнього діаметру наконечника може складати 0,2-0,5. Крім того, перехід від вхідного перетину до вихідного перетину осьового отвору поперечної перегородки може бути виконаний у вигляді конфузора із закругленою по ходу газу оз поверхнею. як Суть корисної моделі, що заявляється, пояснюється малюнком, де на фіг. 1 представлений подовжній розріз пальникового пристрою. со Пальниковий пристрій містить повітропідвідний корпус 1, завихрювачі 2 і центральну газову трубу 3,To solve the task in the burner device, which includes an air intake housing, swirlers, a central gas pipe with a tip in which radial holes are made, a 70 transverse perforated partition is installed at the inlet and splitters at the outlet, according to the useful model, a transverse З c partition has one axial hole and is installed with the ability to move longitudinally from the radial "from the holes to the input cross-section of the tip at a distance of no more than 2.6 times its internal diameter. In addition, the ratio of the diameter of the output cross-section of the axial hole of the transverse partition to the internal diameter of the tip can be 0.2 -0.5. In addition, the transition from the inlet section to the outlet section of the axial opening of the transverse partition can be made in the form of a baffle with a surface rounded in the direction of the gas, as the essence of the claimed useful model is explained by the drawing, where Fig. 1 shows Longitudinal section of the burner device the rystry contains the air intake housing 1, swirlers 2 and the central gas pipe 3,

Го 50 забезпечену наконечником 4, в якому виконані радіальні отвори 5 і встановлена поперечна перегородка 6 з одним осьовим отвором 7. Поперечна перегородка 6 встановлена в наконечнику 4 з спроможністю подовжнього с переміщення від радіальних отворів 5 до вхідного перетину наконечника 4 на відстань не більше 2,6 його внутрішнього діаметру. Переміщення поперечної перегородки 6 здійснюється за допомогою штока 8. Пальник обладнаний розсікачами 9, встановленими на виході наконечника 4. Крім того, співвідношення діаметру 59 вихідного перетину осьового отвору 7 поперечної перегородки 6 і внутрішнього діаметру наконечника 4 може с складати 0,2-0,5. Крім того, перехід 10 від вхідного перетину до вихідного перетину осьового отвору 7 поперечної перегородки 6 може бути виконаний у вигляді конфузора із закругленою по ходу газу поверхнею.Go 50 is equipped with a tip 4, in which radial holes 5 are made and a transverse partition 6 with one axial hole 7 is installed. The transverse partition 6 is installed in the tip 4 with the ability to move longitudinally from the radial holes 5 to the input section of the tip 4 for a distance of no more than 2, 6 of its inner diameter. The movement of the transverse partition 6 is carried out with the help of a rod 8. The burner is equipped with cutters 9 installed at the outlet of the tip 4. In addition, the ratio of the diameter 59 of the exit section of the axial opening 7 of the transverse partition 6 and the inner diameter of the tip 4 can be 0.2-0.5 . In addition, the transition 10 from the inlet section to the outlet section of the axial opening 7 of the transverse partition 6 can be made in the form of a baffle with a rounded surface along the gas flow.

Пальниковий пристрій, що заявляється, працює таким чином.The claimed burner device works as follows.

Газоподібне паливо через центральну газову трубу З подається в наконечник 4. За допомогою осьового бо отвору 7 в поперечній перегородці б суцільний газовий потік перетворюється в осьовий струмінь, на ділянці розкриття якого формується зона розрідження. З повітряного каналу, утвореного повітропідвідним корпусом 1 і наконечником 4, частина повітря через радіальні отвори 5, що знаходяться в зоні розрідження, надходить всередину наконечника 4, де перемішується з паливом. Розсікачі 9, об які ударяється потік палива і первинного повітря, інтенсифікують їх перемішування на виході з наконечника 4. Завихрювачі 2, встановлені у вихідній бо ділянці повітропідвідного корпусу 1, закручують потік вторинного повітря і інтенсифікують його перемішування із заздалегідь підготовленою сумішшю палива і первинного повітря. При зміні вимог до характеристик факела поперечна перегородка 6 за допомогою штока 8 переміщується уздовж осі наконечника 4. При цьому змінюються величина розрідження в місці розташування радіальних отворів 5 і кількість первинного повітря, що надходить в наконечник 4, чим забезпечується зміна довжини факела. Ефективне регулювання параметрів факела досягається при переміщенні поперечної перегородки б щодо радіальних отворів у напрямку до вхідного перетину наконечника на відстань не більше 2,6 його внутрішнього діаметру. Крім того, співвідношення діаметру вихідного перетину осьового отвору 7 поперечної перегородки 6 і внутрішнього діаметру наконечника 4, яке може складати 0,2-0,5, забезпечує стійку і стабільну роботу пальникового пристрою у всьому діапазоні зміни 7/0 довжини факела. Крім того, перехід 10 від вхідного перетину до вихідного перетину осьового отвору 7 поперечної перегородки б, який може бути виконаний у вигляді конфузора із закруглленою по ходу газу поверхнею, створює умови для практично повної відсутності втрат енергії газового потоку при формуванні осьового струменя і досягнення максимально можливих значень розрідження в зоні розташування радіальних отворів 5 і витрати первинного повітря, що у свою чергу розширює діапазон регулювання довжини факела.Gaseous fuel through the central gas pipe Z is fed into the nozzle 4. With the help of the axial b hole 7 in the transverse partition b, the continuous gas flow is transformed into an axial jet, in the opening of which a rarefaction zone is formed. From the air channel formed by the air intake housing 1 and the tip 4, part of the air enters the tip 4 through the radial holes 5 located in the rarefaction zone, where it mixes with the fuel. Splitters 9, against which the flow of fuel and primary air hits, intensify their mixing at the exit from the nozzle 4. Vortexers 2, installed in the outlet section of the air intake housing 1, swirl the flow of secondary air and intensify its mixing with the previously prepared mixture of fuel and primary air. When changing the requirements for the characteristics of the torch, the transverse partition 6 is moved along the axis of the tip 4 with the help of a rod 8. At the same time, the amount of rarefaction at the location of the radial holes 5 and the amount of primary air entering the tip 4 change, which ensures a change in the length of the torch. Effective adjustment of the torch parameters is achieved by moving the transverse partition b relative to the radial holes in the direction of the inlet section of the tip by a distance of no more than 2.6 times its inner diameter. In addition, the ratio of the diameter of the initial section of the axial opening 7 of the transverse partition 6 and the inner diameter of the tip 4, which can be 0.2-0.5, ensures steady and stable operation of the burner device in the entire range of change 7/0 of the torch length. In addition, the transition 10 from the inlet section to the outlet section of the axial opening 7 of the transverse partition b, which can be made in the form of a baffle with a surface rounded along the gas flow, creates conditions for the almost complete absence of gas flow energy losses during the formation of an axial jet and achieving the maximum possible values of rarefaction in the area of location of radial holes 5 and primary air consumption, which in turn expands the range of adjustment of the torch length.

Якщо потік газу надходить в наконечник з центральної газової труби через отвори в поперечній перфорованій перегородці, то він перетворюється останньою у сукупність дрібних струменів. Вони розкриваються в напрямі, перпендикулярному їх рухові, зливаються і, надалі, розповсюджуються суцільним потоком, обмеженим стінками наконечника. При розкритті окремого струменя утворюється область розрідження, параметри якої (розрідження, геометричні розміри) залежать від величини кінетичної енергії струменя. За інших рівних умов, збільшення 2о початкового діаметру струменя за рахунок злиття окремих дрібних струменів в один загальний збільшує його кінетичну енергію і, відповідно, параметри області розрідження. Об'єднання дрібних газових струменів в один загальний осьовий струмінь утворюється за рахунок злиття окремих отворів поперечної перфорованої перегородки в один загальний осьовий отвір і перетворення її, тим самим, в сопло. Величина розрідження має максимальне значення на початковій ділянці струменя в безпосередній близькості від вихідного перетину сопла і г поступово зменшується по ступеню його розкриття. Виконання переходу від вхідного перетину до вихідного перетину осьового отвору поперечної перегородки у вигляді конфузора із закругленою по ходу газу поверхнею ші забезпечує відсутність втрат енергії газового потоку при формуванні осьового струменя і досягнення, за інших рівних умов, максимально можливого розрідження.If the flow of gas enters the tip from the central gas pipe through the holes in the transverse perforated partition, then it turns into a collection of small jets. They open in the direction perpendicular to their movement, merge and, further, spread in a continuous flow limited by the walls of the tip. When a separate jet opens, a rarefaction area is formed, the parameters of which (rare, geometric dimensions) depend on the value of the kinetic energy of the jet. Other things being equal, an increase of 2o in the initial diameter of the jet due to the merging of individual small jets into one common one increases its kinetic energy and, accordingly, the parameters of the rarefaction region. The unification of small gas jets into one common axial jet is formed due to the merging of separate holes of the transverse perforated partition into one common axial hole and thereby turning it into a nozzle. The amount of rarefaction has a maximum value at the initial section of the jet in the immediate vicinity of the exit section of the nozzle and gradually decreases according to the degree of its opening. Making the transition from the inlet section to the outlet section of the axial opening of the transverse partition in the form of a baffle with a surface rounded in the direction of the gas ensures the absence of gas flow energy losses during the formation of the axial jet and the achievement, other things being equal, of the maximum possible rarefaction.

Кількість первинного повітря, що підсмоктується в наконечник з повітряного каналу пальника, визначається ю зо Величиною розрідження в місці розташування радіальних отворів. Подовжнє переміщення поперечної перегородки щодо радіальних отворів у напрямку до вхідного перетину наконечника змінює розрідження в місці іо) їх розташування, дозволяє управляти величиною витрати первинного повітря і, кінець кінцем, довжиною факела. соThe amount of primary air sucked into the tip from the air channel of the burner is determined by the amount of rarefaction at the location of the radial holes. Longitudinal movement of the transverse partition in relation to the radial holes in the direction of the inlet section of the tip changes the rarefaction at the place of their location, allows you to control the amount of primary air flow and, ultimately, the length of the torch. co

У заявленому пальниковому пристрої граничне переміщення поперечної перегородки складає не більше 2,6 від внутрішнього діаметру наконечника. Заявлена величина переміщення визначена експериментально і є ч- з5 Оптимальною, оскільки при цьому забезпечується підсмоктування первинного повітря з повітряного каналу с пальникового пристрою і зміна параметрів факела. Збільшення цієї відстані понад заявленої межі приводить до виникнення в місці розташування радіальних отворів позитивного тиску, перетіканню газоподібного палива у повітропідвідний канал і виходу пальникового пристрою з робочого режиму.In the declared burner device, the maximum displacement of the transverse partition is no more than 2.6 times the inner diameter of the tip. The stated amount of movement is determined experimentally and is ch-z5 Optimum, since it ensures the suction of primary air from the air channel of the burner device and changes in the parameters of the torch. Increasing this distance beyond the stated limit leads to the appearance of positive pressure radial openings at the location, the flow of gaseous fuel into the air duct and the exit of the burner device from the operating mode.

У заявленому пальниковому пристрої співвідношення діаметру вихідного перетину осьового отвору « поперечної перегородки і внутрішнього діаметру наконечника може складати 0,2-0,5. Заявлене співвідношення з с визначене експериментально і є оптимальним, оскільки забезпечує стійку роботу пальникового пристрою у всьому діапазоні зміни довжини факела. При співвідношеннях вказаних діаметрів, що виходять за заявлені межі, з погіршуються умови сумішоутворення, що приводить до зниження стабільності горіння і виходу пальникового пристрою з робочого режиму. Так, при співвідношенні вказаних діаметрів менше 0,2 спостерігається значне збільшення гідравлічного опору поперечної перегородки і порушення інжектуючого режиму витікання газового со струменя, що приводить до істотного зменшення підсмоктуваного з повітряного каналу первинного повітря.In the declared burner device, the ratio of the diameter of the initial section of the axial opening of the transverse partition and the inner diameter of the tip can be 0.2-0.5. The declared relationship with c was determined experimentally and is optimal, as it ensures stable operation of the burner device in the entire range of changing the length of the torch. When the ratio of the specified diameters exceeds the stated limits, the conditions of mixture formation deteriorate, which leads to a decrease in the stability of combustion and the exit of the burner device from the operating mode. Thus, when the ratio of the indicated diameters is less than 0.2, there is a significant increase in the hydraulic resistance of the transverse partition and a violation of the injecting regime of the outflow of the gas jet, which leads to a significant decrease in the primary air sucked in from the air channel.

Погіршення якості попереднього сумішоутворення в цьому випадку може привести до відриву факела і виходу -й пальникового пристрою з робочого режиму. При співвідношенні вказаних діаметрів більше 0,5 і малій тепловій о потужності спостерігається значне зменшення швидкості газового струменя, що приводить до порушення інжектуючого режиму його витікання і утворення в місці розташування радіальних отворів позитивного тиску. 1 Наявність позитивного тиску сприяє перетіканню газоподібного палива у повітропідвідний канал і виходу сл пальникового пристрою з робочого режиму.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. When the ratio of the indicated diameters is greater than 0.5 and the thermal power is small, a significant decrease in the speed of the gas jet is observed, which leads to a violation of the injecting mode of its outflow and the formation of positive pressure radial holes at the location. 1 The presence of positive pressure contributes to the flow of gaseous fuel into the air supply channel and the exit of the combustion device from the operating mode.

Таким чином, виконання пальникового пристрою, що заявляється, забезпечує створення оптимальних умов для зміни подачі первинного повітря і регулювання, тим самим, довжини факела. сThus, the implementation of the claimed burner device ensures the creation of optimal conditions for changing the supply of primary air and thereby regulating the length of the torch. with

Claims

The formula of the invention

1. The burner device, which includes an air supply housing, swirlers, a central gas pipe with a bo tip, in which radial holes are made, a transverse perforated partition is installed at the inlet and a splitter is installed at the outlet, which is distinguished by the fact that the transverse partition has one axial hole and is installed with the possibility of longitudinal movement from the radial holes to the input section of the tip for a distance of no more than 2.6 of its inner diameter.

2. The burner device according to claim 1, which differs in that the ratio of the diameter of the output section 65 of the axial opening of the transverse partition and the inner diameter of the tip is 0.2-0.5.

Z. The burner device according to claims 1, 2, which differs in that the transition from the inlet cross-section to the outlet cross-section of the axial opening of the transverse partition is made in the form of a baffle with a rounded surface along the gas flow. » with yu yu so - so -

with . z» d) shk so o sl s bo 65