EA021650B1 - Multichamber gas burner of tubular type - Google Patents

Abstract

A multi-chamber gas burner of tubular type can be used in different purpose boilers, in thermal generators, in combustion chambers of gas turbine units. The multi-chamber gas burner of tubular type consists of outer and inner bodies insulated from each other, branch pipes for gas and air supply, air and gas chambers, end inner and outer walls, between which air pipes with gas holes on side walls are positioned, the last of which is made as a distribution plate with holes for air supply, and inside outer and inner bodies preparatory (diffusion) and main gas chambers separated by intermediate solid wall are made.

Description

Изобретение относится к газовым горелкам со стадийным приготовлением топливной смеси и отдельными каналами для воздуха и газа. Г орелка может использоваться в котлах разных типов, в поверхностных и контактных теплогенераторах, в камерах сгорания агрегатов.The invention relates to gas burners with stage preparation of the fuel mixture and separate channels for air and gas. The burner can be used in boilers of various types, in surface and contact heat generators, in the combustion chambers of units.

Известна газовая горелка [патент Украины на изобретение № 21118, зарегистрированный 15.02.2007 г., бюл. № 2, авторы Любчик Г.Н., Говдяк Р.М., Варламов Г.Б., Чабанович Л.Б., Шелковский Б.И., Микулин Г.А.], содержащая переднюю и тыльную стенки с отверстиями, воздушные трубки, которые закреплены между воздушными отверстиями стенок, газовую трубу, которая соединена с центральным отверстием передней стенки, и торцевые пластины, которые закреплены между торцами стенок и вместе с воздушными трубками и стенками образуют газовую камеру, при этом торцевые пластины образуют со стенкой трубчатой камеры сгорания сегментные каналы для подачи дополнительного воздуха в периферийную зону горения.Known gas burner [patent of Ukraine for invention No. 21118, registered 02.15.2007, bull. No. 2, authors Lyubchik G.N., Govdyak R.M., Varlamov GB, Chabanovich LB, Shelkovsky B.I., Mikulin G.A.], containing front and back walls with openings, air tubes that are fixed between the air holes of the walls, a gas pipe that is connected to the central hole of the front wall, and end plates that are fixed between the ends of the walls and together with the air tubes and walls form a gas chamber, while the end plates form the wall of the tubular combustion chamber segment channels for supplying additional zduha in circumferential combustion zone.

При использовании данной конструкции горелки, топливная смесь образуется непосредственно в камере сгорания без предварительного ее образования. Это приводит к неэффективному перемешиванию топливной смеси, что сопровождается некачественным сгоранием и снижает надежность агрегата.When using this design of the burner, the fuel mixture is formed directly in the combustion chamber without its prior formation. This leads to inefficient mixing of the fuel mixture, which is accompanied by poor-quality combustion and reduces the reliability of the unit.

Известна газовая горелка [патент Украины на изобретение № 34812 А, зарегистрирован 15.03.2001 г., бюл. № 2, авторы Любчик Г.Н., Марченко Г.С.], содержащая корпус с плотной торцевой стенкой, воздушную и газовую камеры, между которыми расположена дополнительная стенка с отверстиями, трубки, а также патрубки для подвода газа и воздуха, противоположную торцевую стенку, выполненную в виде распределительной пластины с отверстиями для подачи газа и размещенных в газовой камере и закрепленных противоположными концами в отверстиях дополнительной стенки воздушных трубок с отверстиями на боковых стенках, причем закрепленные в отверстиях дополнительной и распределительной пластин концы воздушных трубок выходят за их пределы, а оси отверстий для воздушных трубок в распределительной пластине расположены на равном расстоянии от осей ближайших смежных воздушных отверстий.Known gas burner [patent of Ukraine for invention No. 34812 A, registered March 15, 2001, bull. No. 2, authors Lyubchik GN, Marchenko GS], comprising a housing with a dense end wall, air and gas chambers, between which there is an additional wall with holes, tubes, and also pipes for supplying gas and air, opposite the end a wall made in the form of a distribution plate with holes for supplying gas and placed in the gas chamber and fixed with opposite ends in the holes of the additional wall of the air tubes with holes on the side walls, and additionally fixed in the holes and second ends of the junction plates air tubes are outside their limits, and the axis holes for the air tubes in the distributor plate positioned equidistant from the axes of the nearest adjacent air holes.

Конструктивное исполнение горелки за счет комбинированного (предварительного и диффузионного) смесеобразования не обеспечивает эффективное горение при высоких излишках воздуха, а диапазон рабочего регулирования по тепловой мощности при неизменном избытке воздуха не может превышать 23-кратного изменения мощности и не обеспечивает соответствие санитарно-гигиеническим требованиям к продуктам сгорания.The design of the burner due to the combined (preliminary and diffusion) mixture formation does not provide effective combustion at high excess air, and the range of working regulation of thermal power with a constant excess of air cannot exceed a 23-fold change in power and does not ensure compliance with sanitary and hygienic requirements for products combustion.

Известна горелка [патент Украины на изобретение № 56602 А, зарегистрированный 15.05.2003 г., бюл. № 5, авторы Варламов Г.Б., Любчик Г.Н., Марченко Г.С., Макаренко В.А., Микулин Г.А.], которая принята за ближайший аналог (прототип) и содержит внешний цилиндрический корпус с плотной торцевой стенкой, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовую камеры, разделенные дополнительной стенкой с отверстиями, в которых параллельно оси горелки расположены воздушные трубки, противоположную торцевую стенку, выполненную в виде распределительной пластины с отверстиями для подачи газа, и размещенные в газовой камере и закрепленные противоположными концами в отверстиях дополнительной стенки воздушные трубки с отверстиями на боковых стенках, причем закреплены в отверстиях дополнительной и распределительной пластин концы воздушных трубок выходят за их пределы, а оси отверстий для воздушных трубок в распределительной и дополнительной пластинах расположены на равном расстоянии от осей ближайших смежных воздушных отверстий, и она имеет внутренний корпус с изолированными от внешнего корпуса дополнительным патрубком для подачи газа и дополнительным патрубком для подачи воздуха, соединенным с внутренним корпусом конической прокладкой, при этом внутри внутреннего корпуса горелки между дополнительной и распределительной стенками и воздушными трубками образована внутренняя газовая камера, а между дополнительной стенкой и воздушным патрубком - внутренняя воздушная камера.Known burner [patent of Ukraine for invention No. 56602 A, registered May 15, 2003, bull. No. 5, authors Varlamov GB, Lyubchik GN, Marchenko GS, Makarenko VA, Mikulin GA], which is taken as the closest analogue (prototype) and contains an external cylindrical body with a dense end wall, nozzles for supplying gas and air, air and gas chambers separated by an additional wall with holes in which air tubes are located parallel to the axis of the burner, opposite the end wall, made in the form of a distribution plate with gas supply holes, and placed in the gas chamber and fixed opposite at the ends of the holes of the additional wall, the air tubes with holes on the side walls, and fixed in the holes of the additional and distribution plates, the ends of the air tubes extend beyond them, and the axis of the holes for the air tubes in the distribution and additional plates are located at an equal distance from the axes of the adjacent adjacent air holes, and it has an inner case with an additional pipe for supplying gas and an additional pipe for supplying air isolated from the external case Coupled to the conical inner body seal, wherein the inside of the inner housing between the burner and more air distribution tubes and walls formed by the inner gas chamber, and between the additional wall and the air pipe - the inner air chamber.

Конструкция данной горелки вследствие применения двух пар изолированных газовых и воздушной камер предоставляет возможность эксплуатации её в различных режимах подачи топлива при неизменном коэффициенте избытка воздуха, расширяет диапазон работы горелки как по тепловой мощности, так и по коэффициенту избытка воздуха.The design of this burner due to the use of two pairs of isolated gas and air chambers makes it possible to operate it in various modes of fuel supply with a constant coefficient of excess air, expands the range of operation of the burner both in thermal power and in the coefficient of excess air.

Однако конструктивное исполнение данной горелки не позволяет использовать её оптимально на различных режимах нагрузки агрегата с сохранением необходимых экономических и экологических характеристик. Также при использовании данной конструкции на некоторых режимах работы агрегата возникает пульсационное горение и вибрационные процессы, что приводит к уменьшению её надежности.However, the design of this burner does not allow it to be used optimally in various load conditions of the unit while maintaining the necessary economic and environmental characteristics. Also, when using this design in some operating modes of the unit, pulsating combustion and vibrational processes occur, which leads to a decrease in its reliability.

Задача изобретения - путем изменения конструкции газовой горелки получить возможность регулирования и оптимизации аэродинамических и тепловых процессов смесеобразования и сжигания газовоздушной смеси с достижением лучших, чем у аналога, показателей эффективности и экологичности с одновременным уменьшением вероятности появления пульсационного горения и вибрационных процессов в широком диапазоне нагрузок агрегата.The objective of the invention is, by changing the design of the gas burner to be able to regulate and optimize the aerodynamic and thermal processes of mixture formation and combustion of the gas-air mixture with achieving better than the analogue, performance indicators and environmental friendliness while reducing the likelihood of pulsed combustion and vibration processes in a wide range of unit loads.

Поставленная задача достигается тем, что многокамерная газовая горелка трубчатого типа содержит внешнюю и внутреннюю камеры, которые изолированы друг от друга, патрубки для подвода газа и воздуха, воздушную и газовые камеры, в которых параллельно оси горелки расположены воздушные трубки с отверстиями на боковых стенках, и торцевую стенку, которая выполнена в виде распредели- 1 021650 тельной пластины с отверстиями для подачи газа, что соответствует аналогу, а газовая камера во внутреннем и внешнем корпусах разделена плотной стенкой, образуя, таким образом, четыре независимые газовые камеры, что позволяет организовать процесс регулирования подачи топлива в четырех независимых точках его подвода. Данная конструкция позволяет регулировать качество смесеобразования и сжигания топливно-воздушной смеси, обеспечивает оптимальную концентрацию газов в газовоздушной смеси в широком диапазоне нагрузок агрегата.The problem is achieved in that the multi-chamber gas burner of the tubular type contains an external and an internal chamber that are isolated from each other, nozzles for supplying gas and air, air and gas chambers in which air tubes with openings on the side walls are located parallel to the axis of the burner, and the end wall, which is made in the form of a distribution plate with holes for supplying gas, which corresponds to the analogue, and the gas chamber in the inner and outer cases is divided by a dense wall, forming Thus, there are four independent gas chambers, which allows you to organize the process of regulating the fuel supply at four independent points of its supply. This design allows you to adjust the quality of the mixture formation and combustion of the air-fuel mixture, provides the optimal concentration of gases in the gas-air mixture in a wide range of unit loads.

Конструктивные особенности изобретения объясняются чертежами.Design features of the invention are explained by the drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид газовой горелки (фронтальная проекция); на фиг. 2 - продольный разрез (по А-А) газовой горелки.In FIG. 1 shows a general view of a gas burner (front view); in FIG. 2 is a longitudinal section (along AA) of a gas burner.

Г азовая горелка трубчатого типа с распределенными камерами (фиг. 2) содержит внешний корпус 1 и внутренний корпус 2, которые изолированы друг от друга, патрубки для подвода газа 3 и 4 и патрубок для воздуха 5, воздушную камеру 6, которая соединена воздушными трубками 7 с газовыми отверстиями на боковых стенках 8, предварительные газовые камеры 9 и основные газовые камеры 10, которые разделены плотной промежуточной стенкой 11, а также торцевые внутреннюю 15 и внешнюю 12 стенки, последняя из которых выполнена в виде распределительной пластины с отверстиями для подачи газа 13, и газовые патрубки 14, через которые газ подается в предварительную газовую камеру 9 и основную газовую камеру 10 во внутреннем корпусе 2.The gas tube-type burner with distributed chambers (Fig. 2) contains an outer casing 1 and an inner casing 2, which are isolated from each other, nozzles for supplying gas 3 and 4 and a nozzle for air 5, an air chamber 6, which is connected by air tubes 7 with gas openings on the side walls 8, preliminary gas chambers 9 and main gas chambers 10, which are separated by a dense intermediate wall 11, as well as end walls 15 and 12, the last of which is made in the form of a distribution plate with a hole gas supply 13, and gas pipes 14, through which gas is supplied to the preliminary gas chamber 9 and the main gas chamber 10 in the inner housing 2.

Газовая горелка трубчатого типа с распределенными камерами работает следующим образом.A gas burner of a tubular type with distributed chambers works as follows.

Воздух через патрубок 5 попадает в воздушную камеру 6, после которой попадает в воздушные трубки 7. В воздушных трубках воздух смешивается с подаваемым через газовые отверстия 8 на боковых стенках газом (предварительное смесеобразование), который подается с помощью патрубков 3 и 14 в предварительные газовые камеры 9 во внешнем корпусе 1 и внутреннем корпусе 2. После этого газовоздушная смесь с помощью воздушных трубок 7 направляется непосредственно в зону сгорания агрегата, где дополнительно смешивается с газом (диффузионное смесеобразование), который попадает через патрубки 4 в основные газовые камеры 10 в наружном корпусе 1 и внутреннем корпусе 2 и через отверстия для подачи газа 13 в распределительной пластине 12 попадает непосредственно в камеру сгорания.The air through the nozzle 5 enters the air chamber 6, after which it enters the air tubes 7. In the air tubes, the air is mixed with the gas supplied through the gas openings 8 on the side walls (pre-mixing), which is supplied by the nozzles 3 and 14 to the preliminary gas chambers 9 in the outer casing 1 and the inner casing 2. After this, the air-gas mixture is sent directly to the combustion zone of the unit using air tubes 7, where it is additionally mixed with gas (diffusion mixture formation ), which enters through the nozzles 4 into the main gas chambers 10 in the outer casing 1 and the inner casing 2 and through the gas supply openings 13 in the distribution plate 12 enters directly into the combustion chamber.

Применения в газовой горелке трубчатого типа нескольких газовых камер позволяет качественно регулировать образование и сжигание газовоздушной смеси на различных режимах нагрузок агрегата, что приводит к уменьшению выбросов вредных веществ и устранению вероятности пульсационного горения и вибрационных процессов.The use of several gas chambers in a tubular type gas burner makes it possible to qualitatively control the formation and combustion of a gas-air mixture at various load conditions of the unit, which leads to a decrease in emissions of harmful substances and eliminates the possibility of pulsed combustion and vibration processes.

Claims (1)

Многокамерная газовая горелка трубчатого типа, содержащая наружный (1) и внутренний (2) корпуса, которые изолированы друг от друга, патрубки для подвода газа (3, 4, 14) и воздуха (5), воздушную (6) и газовые камеры (9, 10), в которых расположены воздушные трубки (7) с газовыми отверстиями на боковых стенках (8) для предварительной подачи газа, торцевые внутреннюю (15) и внешнюю стенки (12), последняя из которых выполнена в виде распределительной пластины с отверстиями (13) для диффузионной подачи газа, отличающаяся тем, что внутри наружного и внутреннего корпусов горелки содержатся предварительная (диффузионная) и основная газовые камеры, разделенные плотной промежуточной стенкой (11).A multi-chamber gas burner of a tubular type, comprising an outer (1) and an inner (2) housing that are isolated from each other, nozzles for supplying gas (3, 4, 14) and air (5), air (6) and gas chambers (9 , 10), in which there are air tubes (7) with gas holes on the side walls (8) for preliminary gas supply, end internal (15) and external walls (12), the last of which is made in the form of a distribution plate with holes (13 ) for diffusion gas supply, characterized in that the inside of the outer and inner shell s burner contains preliminary (diffusion) and the main gas chamber separated by a dense intermediate wall (11).