UA50168A

UA50168A - Gas burner

Info

Publication number: UA50168A
Application number: UA2001117468A
Authority: UA
Inventors: Геннадій Борисович Варламов; Геннадий Борисович Варламов; Геннадій Миколайович Любчик; Геннадий Николаевич Любчик; Георгій Сергійович Марченко; Георгий Сергеевич Марченко; Віктор Олександрович Макаренко; Виктор Александрович Макаренко
Original assignee: Національний Технічний Університет України "Київський Політехнічний Інститут"; Национальний Техничний Университет України "Київський Политехничний Институт"
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2002-10-15

Abstract

Gas burner has housing with tightened end wall, air and gas chambers, between which additional wall, with apertures, is placed, pipes, branch pipes for gas and air supply, opposite end wall, made as distribution plate with openings for gas feeding, and installed in the gas chamber and fixed pipes, with openings in side walls. At that, fixed in the openings of additional and distribution plates ends of air pipes go out of the boundaries of those. Air pipes are made as composed nozzle, having narrowed and widened parts. Those parts are connected to each other with the minimal sections.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до газових пальників з наперед підготовленою газовою сумішшю та з окремими каналами 2 для повітря та газу. Пальник може використовуватись в котлах будь-яких типів, у теплогенераторах, в камерах згорання газових турбін, тощо.The invention relates to gas burners with a pre-prepared gas mixture and separate channels 2 for air and gas. The burner can be used in boilers of any type, in heat generators, in combustion chambers of gas turbines, etc.

Відомий газовий пальник (Христич В.А., Любчик Г.Н. Газогорелочнье устройства для сжигания газа при високих и переменньмх избьтках воздуха. -М. ВНИЙЗГАЗПРОМ, 1978. - с.59), який складається з двох елементів: перфорованих пластин-стабілізаторів та багатосоплових газових форсунок. Використання 70 пластин-стабілізаторів у сукупності з багатосопловими форсунками сприяє не тільки ефективному дозуванню та розподілу компонентів палива, а й забезпечує при цьому подрібнення зони сумішоутворення та горіння завдяки простим конструктивним рішенням пальника. Використання перфорованих пластин також сприяє досягненню широкого діапазону регулювання по коефіцієнту надлишку повітря.A well-known gas burner (V. A. Hrystich, G. N. Lyubchyk. Gas burner devices for burning gas at high and variable air pressures. - M. VNIYZGAZPROM, 1978. - p. 59), which consists of two elements: perforated stabilizer plates and multi-nozzle gas nozzles. The use of 70 stabilizer plates in combination with multi-nozzle nozzles contributes not only to effective dosing and distribution of fuel components, but also ensures the grinding of the mixture formation and combustion zone due to the simple design solutions of the burner. The use of perforated plates also contributes to the achievement of a wide range of regulation of the coefficient of excess air.

До причин, що перешкоджають ефективно спалювати паливо при 452,0 слід віднести роздільну подачу повітря та палива в зону горіння, забезпечує дифузійний механізм горіння. Крім того, особливості розподілу палива та повітря не дають змоги отримати уніфіковане конструктивне рішення для пальників будь-якої потужності.The reasons that prevent fuel from burning efficiently at 452.0 include the separate supply of air and fuel to the combustion zone, provided by the diffusion mechanism of combustion. In addition, the peculiarities of the distribution of fuel and air do not make it possible to obtain a unified design solution for burners of any capacity.

Відомий також пальник (пат. Англ. Мо 1440071, м.кл. Е23, ОО 15/04, 1976бр.), який складається з центральновстановленої газорозподільної багатосоплової форсунки та перфорованого диска-стабілізатора, 70 який виконує функцію пластини-дозатора повітря. Пластина-дозатор розподіляє повітря на первинне та вторинне. Комбінована газорозподільна форсунка, у свою чергу, розподіляє газове паливо для попереднього (перед пластиною) та дифузійного (за пластиною) змішування.A burner is also known (pat. Eng. Mo 1440071, m.cl. E23, ОО 15/04, 1976br.), which consists of a centrally installed gas distribution multi-nozzle nozzle and a perforated disk-stabilizer, 70, which performs the function of a plate-air dispenser. The metering plate distributes the air into primary and secondary air. The combined gas distribution nozzle, in turn, distributes the gaseous fuel for premixing (in front of the plate) and diffusion (after the plate) mixing.

Відомий пальник не вирішує у повній мірі поставленої задачі, а саме отримання потрібних екологічних показників продуктів згорання та можливості уніфікації конструкції, тому, що частина палива, яку подають на попереднє змішування з повітрям, має можливість проскочити зону горіння (за пластиною-дозатором) вздовж « стінок корпусу, що призводить до втрати неспаленого палива.The well-known burner does not fully solve the task, namely obtaining the necessary ecological indicators of the combustion products and the possibility of unifying the design, because the part of the fuel that is supplied for pre-mixing with air has the opportunity to pass through the combustion zone (behind the metering plate) along " walls of the case, which leads to the loss of unburned fuel.

Відомий газовий пальник, що обраний за прототип (пат. Укр. Мо 34812 м. кл. Е23014/02, 230 14/22. Бюл. Мо 2 15.03.2001) що містить корпус зі щільною торцевою стінкою повітряну та газову камери, між якими розташована додаткова стінка з отворами, трубки а також патрубки для підводу газу та повітря, протилежну торцеву стінку, 09 виконану у вигляді розподільної пластини з отворами для подачі газу та розміщених в газовій камері і (Се) закріплених протилежними кінцями в отворах додаткової стінки повітряних трубок з отворами на бокових стінках, причому закріплені в отворах додаткової та розподільної пластин кінці повітряних трубок виходять за їх межі. -A well-known gas burner selected as a prototype (pat. Ukr. Mo 34812 m. kl. E23014/02, 230 14/22. Bul. Mo 2 15.03.2001) containing a case with a dense end wall, air and gas chambers between which there is an additional wall with holes, tubes and nozzles for gas and air supply, the opposite end wall, 09 made in the form of a distribution plate with holes for gas supply and placed in the gas chamber and (Ce) fixed opposite ends in the holes of the additional wall of air tubes with holes on the side walls, and the ends of the air tubes fixed in the holes of the additional and distribution plates go beyond them. -

Пальник дає змогу організувати ефективне спалювання газу при коефіцієнтах надлишку повітря, близьких ав! 1.0, за рахунок комбінованого сумішоутворення забезпечує зниження емісії токсичних оксидів азоту, за рахунокThe burner makes it possible to organize efficient gas combustion with excess air coefficients close to av! 1.0, due to the combined mixture formation provides a reduction in the emission of toxic nitrogen oxides, due to

Зо регулярної структури розміщення повітряних каналів та каналів палива дозволяє вирішити проблему утворення юю уніфікованого ряду пальників будь-якої теплової потужності.Due to the regular structure of placement of air ducts and fuel ducts, it is possible to solve the problem of creating a unified row of burners of any heat capacity.

До причин, що перешкоджають широко використовувати відомий пальник, належить залежність його ефективної роботи від тиску в газопроводі та в газовій камері. При зниженні тиску в газопроводі та газовій « камері, пальник не забезпечує підтримання оптимального складу газоповітряної суміші в межах усього діапазону З7З 70 регулювання потужності і, таким чином не забезпечує підтримання якості екологічних характеристик продуктів с згорання. "з В основу винаходу поставлено задачу удосконалити газовий пальник, шляхом застосування складних повітряних трубок у вигляді сопел Лаваля з газовими отворами на бокових поверхнях для подачі газу в зону найбільш ефективного змішання газу та повітря за рахунок турбулізації потоку газоповітряної суміші як в самих 15 трубках так і у зоні подачі газу через отвори розподільчої пластини, роль якої виконує одна із стінок пальника. і-й Поставлена задача вирішується тим, що в газовому пальнику, міститься корпус зі щільною торцевою стінкою, (ав) повітряна та газова камери, між якими розташована додаткова стінка з отворами, трубки, патрубки для підводу з газу та повітря, протилежна торцева стінка, виконана у вигляді розподільчої пластини з отворами для подачі газу, та розміщені в газовій камері і закріплені трубки з отворами на бокових стінках, причому закріплені вThe reasons preventing the widely used known burner include the dependence of its effective operation on the pressure in the gas pipeline and in the gas chamber. When the pressure in the gas pipeline and gas chamber is reduced, the burner does not maintain the optimal composition of the gas-air mixture within the entire range of З7З 70 power regulation and, thus, does not ensure the maintenance of the quality of the ecological characteristics of the combustion products. "The invention is based on the task of improving the gas burner by using complex air tubes in the form of Laval nozzles with gas holes on the side surfaces to supply gas to the zone of the most effective mixing of gas and air due to the turbulence of the flow of the gas-air mixture both in the 15 tubes themselves and in the gas supply zone through the holes of the distribution plate, the role of which is performed by one of the walls of the burner. i-th The task is solved by the fact that the gas burner contains a housing with a dense end wall, (а) air and gas chambers, between which there is an additional wall with holes, tubes, nozzles for gas and air supply, the opposite end wall is made in the form of a distribution plate with holes for gas supply, and placed in the gas chamber and fixed tubes with holes on the side walls, and fixed in

Ге») 250 отворах додаткової та розподільної пластин, кінці повітряних трубок виходять за їх межі, новим є те, що повітряні трубки виконані у формі складеного сопла, яке складається з звуженої та розширеної частин таким со чином, що ці частини з'єднуються між собою мінімальними перерізами.Ge") 250 holes of additional and distribution plates, the ends of the air tubes extend beyond their limits, the new thing is that the air tubes are made in the form of a folded nozzle, which consists of narrowed and expanded parts in such a way that these parts are connected to each other minimal sections.

Згідно з винаходом газовий пальник відрізняється, тим що газові отвори у складених повітряних трубках виконані в місті, мінімального перерізу повітряних трубок. 59 Застосування складних повітряних трубок дає змогу за рахунок суттєвого збільшення швидкості повітря у в. мінімальному перерізу та значного зниження тиску у цій зоні використовувати пальник з значно меншим тиском газу, який попадає в трубки через газові отвори, та здійснити часткове попереднє сумішеутворення з послідуючою гомогенізацією бідної газоповітряної суміші на виході з трубок за рахунок зміщення потоку з газом, який подається через отвори, що розташовані навкруг повітрянних трубок, за рахунок чого забезпечується 60 стійкість дифузійних факелів, зменшується довжина факелу та за рахунок цього розширюється діапазон робочого регулювання та зменшується вихід токсичних компонентів у продуктах згорання.According to the invention, the gas burner differs in that the gas holes in the folded air tubes are made in the city, the minimum cross-section of the air tubes. 59 The use of complex air tubes makes it possible due to a significant increase in air speed in minimum cross-section and a significant decrease in pressure in this zone, use a burner with a much lower gas pressure that enters the tubes through the gas holes, and carry out a partial preliminary mixture formation with subsequent homogenization of the lean gas-air mixture at the exit from the tubes due to the displacement of the flow with the gas supplied through holes located around the air tubes, due to which the stability of diffusion flares is ensured, the length of the flare is reduced, and due to this, the range of operating regulation is expanded and the output of toxic components in the combustion products is reduced.

На фіг.1 показано подовжній розріз пальника одиничної потужності; на фіг.2 показано вид по стрільці "А" за Фіг.1Fig. 1 shows a longitudinal section of a unit power burner; Fig. 2 shows a view along arrow "A" in Fig. 1

Газовий пальник має циліндричний корпус 1 з торцевими стінками, одна з яких 2 - щільна, а протилежна З 62 виконана з отворами 4 для закріплення кінців складних повітряних трубок та отворами 5 для подачі газу.The gas burner has a cylindrical body 1 with end walls, one of which 2 is dense, and the opposite one C 62 is made with holes 4 for fixing the ends of complex air tubes and holes 5 for gas supply.

Всередені корпуса 1 перпендикулярно до осі розміщена додаткова стінка 6 з отворами 7, співвісними з отворами 4 у стінці 3. У співвісних отворах стінок З та б встановлені паралельно вісі корпуса складної повітряні трубки 8, кінцеві частини котрих виходять за межі цих стінок. У повітряних трубках на бокових стінках також виконані отвори 9 для подачі газу. В корпусі 1 торцева стінка 2 та додаткова стінка б утворюють повітряну камеру 10 з патрубком 11 для подачі повітря, а торцева стінка З та додаткова стінка 6 утворюють газову камеру 12 з патрубком 13 для подачі газу. Вісі отворів 4 для повітряних складних трубок у торцевій стінці З та вісі отворів 7 у додатковій стінці б розташовані на рівних відстанях від осей найближчих суміжних повітряних отворів, іншими словами, вісі цих отворів розташовані у вершинах рівних між собою рівносторонніх трикутників. 70 Для збільшення потужності пальника навкруги його вісі може бути розташована будь-яка кількість ярусів повітряних трубок.An additional wall 6 with holes 7, coaxial with holes 4 in wall 3, is placed in the middle of the body 1 perpendicular to the axis. In the coaxial holes of walls Z and b, a folding air tube 8 is installed parallel to the axis of the body, the end parts of which extend beyond these walls. Air tubes on the side walls also have holes 9 for gas supply. In the body 1, the end wall 2 and the additional wall b form an air chamber 10 with a nozzle 11 for air supply, and the end wall C and an additional wall 6 form a gas chamber 12 with a nozzle 13 for gas supply. The axes of the holes 4 for air folding tubes in the end wall C and the axes of the holes 7 in the additional wall b are located at equal distances from the axes of the nearest adjacent air holes, in other words, the axes of these holes are located at the vertices of equal equilateral triangles. 70 To increase the power of the burner, any number of tiers of air tubes can be located around its axis.

Газовий пальник працює наступним чином:The gas burner works as follows:

Повітря у пальник подають через патрубок 11 у повітряну камеру 10, а далі у повітряні трубки 8. Виходячи з трубок 8, повітря змішується з паливом за торцевою стінкою 3. Газове паливо подають через патрубок 13 у /5 газову камеру 12, а далі частина його (до 6095 від загальної кількості) проходить крізь отвори 9 повітряних складних трубок та змішується з повітрям, яке проходить через трубки. Іншу частину газу подають через систему отворів 5 для подачі в торцевій стінці З безпосередньо в зону горіння з утворенням дифузійних факелів.Air is fed to the burner through the nozzle 11 into the air chamber 10, and then into the air tubes 8. Coming out of the tubes 8, the air mixes with the fuel behind the end wall 3. The gas fuel is fed through the nozzle 13 into the /5 gas chamber 12, and part of it further (up to 6095 of the total) passes through the holes of 9 air folding tubes and mixes with the air that passes through the tubes. Another part of the gas is supplied through the system of holes 5 for supply in the end wall C directly into the combustion zone with the formation of diffusion flames.

Протікання повітря скрізь складну трубку з швидкістю, що змінюється по довжині трубки, створює умови для підсосу газу з газової камери і ефективного змішування його з повітрям для послідуючого спалення за межами 2о пальника.The flow of air through the complex tube at a speed varying along the length of the tube creates conditions for sucking gas from the gas chamber and effectively mixing it with air for subsequent combustion outside the 2o burner.

Claims

The formula of the invention

1. A gas burner containing a housing with a dense end wall, air and gas chambers, between which there is an additional wall with holes, tubes, nozzles for gas supply, and air, the opposite end wall, made in the form of a distribution plate with holes for supply gas and placed in the gas chamber and fixed tubes with holes on the side walls, and the ends of the air tubes fixed in the holes of the additional and distribution plates extend beyond their limits, which is distinguished by the fact that the air tubes are made in the form of a folded nozzle, which consists of a narrowed and expanded parts in such a way that these parts are connected to each other with minimal sections. is),

2. A gas burner according to claim 1, which differs in that the gas holes in the folded air tubes "- are made in the place of the minimum cross-section. "c) and c)

- and? 1 («c) - (o) IR e) 60 b5