UA47570A

UA47570A - Gas diffusive self-adjusting burner for natural gas burning

Info

Publication number: UA47570A
Application number: UA98020616A
Authority: UA
Inventors: Михайло Іванович Полуситок; Михаил Иванович Полуситок; Мирон Степанович Кіцера; Федір Іванович Масюк; Василь Іванович Скіра; Володимир Петрович Сокирко; Богдан Романович Мендрунь
Original assignee: Михайло Іванович Полуситок; Михаил Иванович Полуситок
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2002-07-15

Abstract

A gas diffusive self-adjusting burner for a natural gas burning relates to the heat techniques, namely, to a fuel burning in the heat sets with a fire form of various shapes, the everyday heating devices included. The burner design includes the nozzles, located concentrically at an angle c to the burner axis, a cavity for the gas supply, and another cavity for an air supply. The gas-air mixture is produced by the air ejection by the gas flow, and this gives that the self-adjusting is performed in the wide range of loads, it affords to ensure a full gas-air mixture usage and increasing the gas burner efficiency by that up to 95 %.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід стосується теплотехнікио, а саме спалювання природного газу в якості палива в нагрівальних 2 установках і може бути застосований в приладах нагрівання обладнаних газовими пальниками.The invention relates to heat engineering, namely the burning of natural gas as a fuel in heating 2 installations and can be used in heating devices equipped with gas burners.

Відомі газові пальники для спалювання природного газу, які містять дросель, сопло, механізм управління, корпус пальника, пристрій забезпечення тяги, а також такі, що складаються з патрубків основної додаткової подачі повітря (|1). Відомо інший пальник виготовлений із трьох коаксіальне розташованих труб, через одну із яких подають газ, а через іншу повітря із внутрішнім перфорованим соплом для змішування повітря із зовнішньої 70 труби з газом. Внутрішня труба примусової подачі повітря при зниженні навантаження різко зменшить діапазон саморегулювання, що може призвести до перегріву нагрівних приладів через складну залежність між потоком газу та температурою нагрівного приладу |2), Відома теж газова горілка, де навколо центральної паливної розміщена рухома обичайка, що творить із останню та корпусом канали подачі первинного і вторинного повітряKnown gas burners for burning natural gas, which contain a throttle, a nozzle, a control mechanism, a burner body, a device for providing traction, as well as those consisting of nozzles for the main additional air supply (|1). It is known that another burner is made of three coaxially arranged pipes, through one of which gas is supplied, and through the other air with an internal perforated nozzle for mixing air from the outer 70 pipe with gas. The internal pipe of forced air supply, when the load is reduced, will sharply reduce the range of self-regulation, which can lead to overheating of heating devices due to the complex relationship between the gas flow and the temperature of the heating device |2), A gas burner is also known, where a movable coil is placed around the central fuel tank, which creates from the latter and the housing of the primary and secondary air supply channels

ІЗІЇ, Вадами згаданих вище газових пальників с примусова подача повітря, а потреба збільшення номінальної 72 теплової потужності призводить до непропорційного збільшення габаритів самих пальників. Регулювання потужності здійснюють вручну або іншими пристроями, у засаді дії яких є механічна зміна подачі повітря або газу. Крім вищезазначених недоліків згаданих приладів спалювання газу є й обмеження діапазону використання для пальників цих типів, а саме - виключне застосування для вогнищ великих об'ємів.IZII, The disadvantages of the above-mentioned gas burners are forced air supply, and the need to increase the nominal 72 heat output leads to a disproportionate increase in the dimensions of the burners themselves. Power regulation is carried out manually or by other devices, the basis of which is a mechanical change in the supply of air or gas. In addition to the above-mentioned disadvantages of the mentioned gas-burning devices, there is also a limitation of the range of use for burners of these types, namely, exclusive use for large-volume fires.

Найбільш близьким технічним рішенням є пальний пристрій складений із повітропровідного корпусу зі 20 завихрувачами на виході основного повітряного каналу і центральної газової труби з вихідними повітряними каналами у районі камери попереднього змішування, обладнані розсікачами, центральна газова труба на вихідному кінці оснащена циліндричним наконечником із обтікачем із плавним переходом зі сторони основного повітряного каналу і наконечником із участком раптового розширення зі сторони газового каналу, при цьому вхідні повітряні канали розташовані як під нахилом, так і радіальне в місці раптового розширення |). 22 Недоліком цього пристрою є його складність через те, що конструкцією пального пристрою передбачено « примусову подачу повітря в результаті, якої мас місце інжекція газу, що свідчить про інший фізичний принцип роботи пристрою, що викликало потребу застосування наконечника з пристроєм обтікання потоком та участком раптового розширення, радіальних і нахилених під кутом каналів. Даний пальний пристрій призначений виключно для промислового використання із застосуванням штучного та загашеного газу та приладів подачі під о 30 тиском як повітря, так і газу, що в кінцевому результаті робить його мало придатним для застосування в ча термонагрівних приладах працюючих на природному газі таких як котли тепломереж, локальних водонагрівних систем або побутові кахельні печі. оThe closest technical solution is a combustion device composed of an air-conducting housing with 20 swirlers at the outlet of the main air channel and a central gas pipe with outlet air channels in the area of the pre-mixing chamber, equipped with splitters, the central gas pipe at the outlet end is equipped with a cylindrical tip with a fairing with a smooth transition from the side of the main air channel and a tip with a section of sudden expansion from the side of the gas channel, while the inlet air channels are located both at an angle and radially in the place of sudden expansion |). 22 The disadvantage of this device is its complexity due to the fact that the design of the fuel device provides for "forced air supply as a result of which gas injection takes place, which indicates a different physical principle of the device's operation, which caused the need to use a tip with a flow device and a sudden expansion section , radial and inclined channels. This fuel device is intended exclusively for industrial use with the use of artificial and extinguished gas and supply devices under 30 o pressure of both air and gas, which ultimately makes it not suitable for use in thermal heating devices operating on natural gas, such as boilers of heating networks , local water heating systems or household tiled stoves. at

В основу винаходу поставлено завдання створення газового дифузійного саморегулюючого пальника для ї- спалювання природного газу шляхом ежекції газовим струменем повітря при саморегулюванні завдяки 3о взаємодифузії газу та повітря, прийому ежекцію в широкому діапазоні навантаження досягають завдяки З направленості сопел, що дасть змогу забезпечити повне використання газоповітряної суміші і тим самим піднятиThe invention is based on the task of creating a gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas by ejection with a gas jet of air during self-regulation due to 3o interdiffusion of gas and air, receiving ejection in a wide range of loads is achieved due to the directionality of the nozzles, which will make it possible to ensure full use of the gas-air mixture and thereby raise

К.К.Д, газового пальника до 9595.K.K.D, gas burner up to 9595.

Поставлене завдання досягають тим, що в газовому дифузійному саморегулюючому пальнику для « спалювання природного газу сопла розташовані концентричне під кутом о; до осі пальника. Кут нахилу о сопел З вибрано таким чином, що при магістральному тиску природного газу від 70 до 1000 мм водяного стовпа має с місце рух потоку газу вздовж осі, внаслідок чого наступить повне перемішування газу із повітрям та дифузійне "з утворення повітряно-газової суміші. Вихідний потік природного газу через сопла одночасно забезпечить додаткове розрідження, що, у свою чергу, призводить до зворотнього зв'язку - ефекту саморегулювання пальника. У порівнянні із прототипом, в якому застосовано принцип інжекції, бо газ надходить у наконечник, з внутрішнім діаметром який значно більший за внутрішній діаметр газової труби. В прототипі в наконечнику на т участку раптового розширення в районі розкриття газової струї наступить зрівняння тисків газу і повітря, а -І оскільки повітря с під певним тиском, то в результаті наступить автоматичний забор необхідної кількості сл повітря. Відмінність лежить у тому, що у прототипу під тиском саме повітря з постійним його розходом 1250мЗ/год. Крім цього повітря подають через сопла розташовані під кутом і радіальне, стабілізацію витоку -і 50 повітря забезпечують раптовим розширенням газу в наслідок різкої зміни діаметру, а у винаходу природний газ о подають під тиском мережі, в наслідок чого газовий потік призводить до захоплення частин повітря потоком газу, і в результаті дифузійного змішування наступить утворення газоповітряної горючої суміші. Чим більший тиск мережі, більша швидкість витікання газового потоку і в результаті - збільшення кількості повітря захопленого потоком газу і як наслідок саморегулювання пальника.The task is achieved by the fact that in the gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas, the nozzles are arranged concentrically at an angle o; to the axis of the burner. The angle of inclination of the nozzle Z is chosen in such a way that at a main pressure of natural gas from 70 to 1000 mm of water column, the movement of the gas flow along the axis takes place, as a result of which complete mixing of gas with air and the formation of an air-gas mixture will occur by diffusion. the flow of natural gas through the nozzles will simultaneously provide additional rarefaction, which, in turn, leads to feedback - the effect of self-regulation of the burner. Compared to the prototype, which uses the principle of injection, because the gas enters the tip, with an inner diameter that is much larger for the inner diameter of the gas pipe. In the prototype, in the tip at the site of sudden expansion in the region of the opening of the gas jet, the gas and air pressures will equalize, and since the air is under a certain pressure, as a result, the necessary amount of air will be automatically drawn in. The difference lies in in the fact that in the prototype under pressure it is air with a constant flow rate of 1250 mZ/h. wind is fed through nozzles located at an angle and radial, stabilization of the leak - and 50 air is provided by the sudden expansion of gas as a result of a sharp change in diameter, and in the invention, natural gas is fed under network pressure, as a result of which the gas flow leads to the capture of parts of the air by the gas flow, and as a result of diffusion mixing, the formation of a gas-air combustible mixture will occur. The higher the pressure of the network, the faster the flow rate of the gas flow, and as a result - an increase in the amount of air captured by the gas flow and, as a result, self-regulation of the burner.

На фігурі зображено повздовжній розріз газового дифузійного саморегулюючого пальника для спалювання в» природного газу.The figure shows a longitudinal section of a gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas.

Газовий дифузійний саморегулюючий пальник для спалювання природного газу виготовлено із розташованих коаксіально відносно осі двох різного діаметру труб 1, 2 робочої З та задньої 4 шайб, патрубка подачі природного газу 5, порожнини-каналу подачі повітря б, порожнини-каналу подачі природного газу 7, сопел 8 бо розміщених концентричне під кутом с; до осі пальника в робочій шайбі 3.The gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas is made of coaxially arranged relative to the axis of two pipes of different diameters 1, 2 working Z and back 4 washers, natural gas supply nozzle 5, air supply channel cavity b, natural gas supply channel cavity 7, nozzle 8 bo placed concentrically at an angle c; to the axis of the burner in the working washer 3.

Газовий дифузійний саморегулюючий пальник для спалювання природного газу працює таким чином, що природний газ подають через патрубок 5 в утворену між трубою 1 та трубою 2 порожнину-канал, причому з однієї сторони простір між трубами 1 та 2 заглушено зі задньої сторони шайбою 4, а із робочої сторони шайбою бе З. Завдяки наявності у робочій шайбі З сопел 8 природний газ з порожнини-каналу 7 виходить на зобні через сопла 8. Розташовані концентричне під кутом о, до осі пальника сопла 8, спрямовують потік газу до центру та вздовж осі. Природний газ у мережу магістралі подають під тиском від 70 до 1000мм водяного стовпа чим забезпечують його постійне надходження споживачам. Виходячи із шайби З під тиском крізь сопла 8 потік природного газу, завдяки розташуванню їх під кутом о, призводить до дифузії газу з повітрям, створюючи газоповітряну суміш,, рух цього потоку газоповітряної суміші проходить вздовж осі. Крім цього потік газу при витіканні через сопла 8 під кутом о створить додаткову різницю тисків на осі, яка лежить у робочій частині порожнини-каналу 6. Створювана так різниця тисків залежить від тиску мережі, Узалежнена від тиску мережі різниця тисків призводить до ежекції потоку повітря у кількості необхідній для утворення газоповітряної суміші, таким чином забезпечують ефект саморегулювання пальника у широкому діапазоні навантажень, а 70 розташовані концентричне під кутом о до осі пальника сопла 8 одночасно забезпечують взаємодифузійне переміщування повітря і природного газу, різницю тисків, а також, крім їх повного взаємного перемішування, процес формування факелу із газоповітряної суміші вздовж осі пальника. Відрегульовану таким чином соплами 8 газоповітряну суміш спалюють тунельним способом.The gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas works in such a way that natural gas is fed through the nozzle 5 into the cavity-channel formed between pipe 1 and pipe 2, and on one side the space between pipes 1 and 2 is blocked from the back by washer 4, and with the working side of the washer is Z. Due to the presence of nozzles 8 in the working washer, natural gas from the cavity-channel 7 exits to the furnace through the nozzles 8. The nozzles 8, located concentrically at an angle o, to the axis of the burner, direct the gas flow to the center and along the axis. Natural gas is supplied to the pipeline network under a pressure of 70 to 1000 mm of water column, which ensures its constant supply to consumers. Coming out of washer C under pressure through nozzles 8, the flow of natural gas, due to their location at an angle o, leads to the diffusion of gas with air, creating a gas-air mixture, the movement of this gas-air mixture flow is along the axis. In addition, the gas flow when flowing through the nozzle 8 at an angle o will create an additional pressure difference on the axis, which lies in the working part of the cavity-channel 6. The pressure difference created in this way depends on the network pressure. The pressure difference dependent on the network pressure leads to the ejection of the air flow in the amount necessary for the formation of a gas-air mixture, thus providing the effect of self-regulation of the burner in a wide range of loads, and 70 located concentrically at an angle o to the axis of the burner nozzle 8 at the same time provide interdiffusion movement of air and natural gas, pressure difference, as well as, in addition to their complete mutual mixing , the process of formation of a flame from a gas-air mixture along the axis of the burner. The gas-air mixture adjusted in this way by the nozzles 8 is burned by the tunnel method.

Технічний результат досягають із одночасним використання вогнища по патенту України Мо 5098, де середня 75 температуру спалювання у тунелях становить до 1400 С, у порівнянні із факельним способом максимальна температура якого становить 900"С, бо газоповітряна суміш при тунельному спалюванні а саме її важкі фракції, догоряють у вогнищі за допомогою додаткової температури. Конструкція пальника завдяки ежекційному саморегулюванню забезпечить досягнення потрібної температури в тунелю, чим забезпечують К.К.Д. пальника до 9595. Високу ефективність застосування газового дифузійного саморегулюючого пальника для спалювання природного газу підтверджено низькою температурою відпрацьованих вихідних газів, що становить від 757С (для кахельних побутові" печей) до 1207С (для котлів КВГ-6,5), Таким чином газовий дифузійний саморегулюючий пальник для спалювання природного газу здатний повністю замінити існуючі інжекційні, дифузійні газові пальники, придатний в експлуатації для різноманітних об'ємів вогнищ, в тому числі і вогнищ малих об'ємів, що застосовують в побутових нагрівних приладах, наприклад кахельні печі, водонагрівні котли різних конструктивних виконань тощо. «The technical result is achieved with the simultaneous use of a hearth according to the patent of Ukraine Mo 5098, where the average burning temperature in the tunnels is up to 1400 C, compared to the torch method, the maximum temperature of which is 900 "C, because the gas-air mixture during tunnel burning, namely its heavy fractions, burn out in the hearth with the help of additional temperature. The design of the burner, thanks to the ejection self-regulation, will ensure that the required temperature is reached in the tunnel, which ensures the K.K.D. of the burner up to 9595. The high efficiency of the use of the gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas is confirmed by the low temperature of the exhaust gases, which is from 757С (for tiled household stoves) to 1207С (for KVG-6.5 boilers). Thus, the gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas is able to completely replace the existing injection, diffusion gas burners, suitable for use in various volumes ate food nishch, including small-volume hearths used in household heating devices, for example, tiled stoves, water-heating boilers of various designs, etc. "

Бібліографічні дані: 1. Справочное пособие. Газовое оборудование, приборьі и арматура. Под ред. Р.И.Рябцева,М. Недра, 1985Г.; 2. Авт.св.СРСР Мо1560913, МПК Е 23 О 14/20; | «в)Bibliographic data: 1. Reference manual. Gas equipment, appliances and fittings. Ed. R.I. Ryabtseva, M. Nedra, 1985; 2. Author of the Holy USSR Mo1560913, IPC E 23 O 14/20; | "in)

З. Авт.св.СРСР Мо1330408, МПК Е 23 О 14/20; їм 4. Патент України Мо 19735, МПК Е 23 О 14/00Z. Auto.sv.SRSR Mo1330408, IPC E 23 O 14/20; to them 4. Patent of Ukraine Mo 19735, IPC E 23 O 14/00

ІС)IS)

Claims

The formula of the invention in "

1. A gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas, consisting of a cavity-channel of gas supply, a cavity-channel of air supply formed by xaxially placed pipes of different diameters, a blocked washer and a working washer with placed nozzles, which is distinguished by the fact that "the nozzles are located concentrically at an angle (y to the axis of the burner. t0

2. Gas diffusion self-regulating burner for burning natural gas according to item 1, 8, which differs in that the process of diffusion formation of the air-gas mixture along the axis of the burner "Iz" is ensured by the movement of the natural gas flow, the number and symmetry of the nozzles. sh» -I 1 - 50 (42) R 60 b5