RU2213299C1

RU2213299C1 - Gas burner

Info

Publication number: RU2213299C1
Application number: RU2002106434/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Дундуков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КНПЦ"
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: heat-power engineering; gas burners with forced delivery of air; farming; public services; various gas equipment. SUBSTANCE: proposed gas burner includes air supply chamber, gas supply chamber with row of opposite holes in end walls, mixing tubes with circular row of holes in side walls and flame tube. Gas supply chamber is mounted between air supply chamber and flame tube, thus forming circular gap between its side cylindrical wall and flame tube; mixing tubes are hermetically mounted in holes of end walls of gas supply chamber whose side cylindrical surface is provided with circular row of radial holes; holes in side walls of mixing tubes are located inside gas supply chamber. EFFECT: reduced losses in pressure head in air line; reduced level of noise; simplified construction; facilitated procedure of assembly. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газовым горелкам с принудительной подачей воздуха, и может быть использовано как топливосжигающее устройство широкого применения в промышленном, сельскохозяйственном, коммунально-бытовом и другом газовом оборудовании. The invention relates to a power system, and in particular to gas burners with forced air supply, and can be used as a fuel-burning device for widespread use in industrial, agricultural, municipal and other gas equipment.

Известна горелка [1], содержащая подключенный к источнику воздуха корпус и установленную в нем газоподводящую трубу, сообщенную с кольцевым газовым коллектором с соплами. На выходе горелки установлен стабилизатор горения, выполненный в виде пластинчатого кольца, в котором выполнены отверстия, расположенные соосно соплам кольцевого газового коллектора. Кольцо стабилизатора скреплено с коллектором посредством стержней, размещенных снаружи и внутри пластинчатого кольца. Known burner [1], containing a housing connected to an air source and a gas supply pipe installed therein, in communication with an annular gas manifold with nozzles. At the outlet of the burner, a combustion stabilizer is installed, made in the form of a plate ring, in which holes are made, located coaxially with the nozzles of the annular gas manifold. The stabilizer ring is fastened to the collector by means of rods placed outside and inside the plate ring.

Известная горелка позволяет стабилизировать факел при больших избытках воздуха, однако обладает значительной металлоемкостью и трудоемкостью изготовления. Known burner allows to stabilize the torch with large excesses of air, however, it has significant metal consumption and the complexity of manufacturing.

Известно также горелочное устройство [2], содержащее установленные в корпусе смесительные трубы, снабженные тангенциальными воздухоподводящими патрубками, в которых выполнены отверстия, сообщающие полости патрубков с газовой камерой. За счет предварительного перемешивания топлива и воздуха в патрубках смесителей температура горения газовоздушной смеси приближается к средней, что позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах сгорания. A burner device [2] is also known, comprising mixing pipes installed in the housing and provided with tangential air supply pipes, in which openings are made, communicating the cavity of the pipes with a gas chamber. Due to the preliminary mixing of fuel and air in the nozzles of the mixers, the combustion temperature of the gas-air mixture approaches the average, which allows to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products.

К недостаткам известного горелочного устройства следует отнести высокий уровень шума и сложность конструкции. The disadvantages of the known burner device include a high noise level and design complexity.

Наиболее близкой к заявляемой горелке по совокупности существенных признаков является газовая горелка [3], содержащая камеру для подвода воздуха от вентилятора, камеру для подачи газа под давлением, установленные в камере для подвода воздуха смесители, выполненные в виде цилиндрических трубок с отверстиями в боковых стенках, и жаровую трубу, полость внутри которой сообщена с камерой для подвода воздуха. The closest to the claimed burner in terms of essential features is a gas burner [3], containing a chamber for supplying air from the fan, a chamber for supplying gas under pressure, mixers installed in the chamber for supplying air, made in the form of cylindrical tubes with holes in the side walls, and a flame tube, the cavity inside which is in communication with the chamber for supplying air.

В торцовых стенках камеры для подачи газа и примыкающей к одной из них стенке камеры для подвода воздуха выполнены соосно расположенные отверстия, в которых герметично установлены сопла для подачи струи газа вдоль оси смесительной трубки и технологические заглушки, расположенные на внешней торцовой стенке газовой камеры. Coaxially located holes are made in the end walls of the gas supply chamber and the wall of the chamber for air supply adjacent to one of them, in which nozzles for supplying a gas jet along the axis of the mixing tube and technological plugs located on the outer end wall of the gas chamber are sealed.

При работе горелки воздух, нагнетаемый вентилятором, разделяется на два потока, один из которых (первичный воздух) коаксиально со струей газа подается в смесительную трубку, а другой (вторичный воздух) поступает непосредственно из камеры для подвода воздуха в полость жаровой трубы коаксиально смесителям. During operation of the burner, the air pumped by the fan is divided into two flows, one of which (primary air) is coaxially supplied with a gas stream into the mixing tube, and the other (secondary air) is supplied directly from the chamber to supply air to the cavity of the flame tube coaxially to the mixers.

К недостаткам известной газовой горелки следует отнести: потери напора в воздушном тракте и повышенный уровень шума из-за большого аэродинамического сопротивления последнего вследствие поворотов воздушного потока, а также сложность конструкции и монтажа горелки, обусловленные, в частности, необходимостью обеспечения строгой соосности газовых сопел и трубок смесителей. The disadvantages of the known gas burner include: pressure loss in the air path and increased noise level due to the high aerodynamic drag of the latter due to air flow rotations, as well as the complexity of the design and installation of the burner, due, in particular, to the need for strict alignment of gas nozzles and tubes mixers.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь напора в воздушном тракте, снижение уровня шума, упрощение конструкции и монтажа горелки. The technical result of the invention is to reduce the pressure loss in the air path, reducing noise, simplifying the design and installation of the burner.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, согласно изобретению, камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа. The specified technical result is achieved by the fact that in a gas burner with forced air supply containing a chamber for supplying air, a chamber for supplying gas, in the end walls of which a number of opposed holes are made, mixing tubes with an annular row of holes in the side walls and a heat pipe, according to of the invention, a gas supply chamber is installed between the air supply chamber and the flame tube to form an annular gap between its side cylindrical wall and the flame tube, while mixing the green tubes are hermetically installed in the openings of the end walls of the gas supply chamber, in which the annular row of radial holes is made in the side cylindrical wall, and the holes in the side walls of the mixing tubes are located inside the gas supply chamber.

Кроме того, суммарная площадь упомянутых радиальных отверстий составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок. In addition, the total area of the mentioned radial holes is 0.3-0.5 of the total area of the holes made in the side walls of the mixing tubes.

Отверстия в боковых стенках смесительных трубок могут быть выполнены радиальными или в виде тангенциальных каналов. The holes in the side walls of the mixing tubes can be made radial or in the form of tangential channels.

Указанное расположение и форма выполнения камеры для подачи газа позволяют реализовать прямоточную схему движения воздушного потока, характеризующуюся минимальными потерями напора в воздушном тракте и низким уровнем шума, а также упростить конструкцию и облегчить монтаж горелки. The indicated location and execution form of the gas supply chamber make it possible to realize a direct-flow circuit of the air flow, characterized by minimal pressure losses in the air path and low noise level, as well as simplify the design and facilitate the installation of the burner.

Выполнение в боковой цилиндрической стенке камеры для подачи газа радиальных отверстий, отношение суммарной площади которых к общей площади отверстий в стенках смесительных трубок находится в указанных выше пределах, позволяет уменьшить содержание NO_x в продуктах сгорания за счет двухстадийного сжигания газа.The implementation of radial holes in the side cylindrical wall of the gas supply chamber, the ratio of the total area of which to the total area of the holes in the walls of the mixing tubes is within the above limits, allows to reduce the content of NO _x in the combustion products due to two-stage gas combustion.

Различные ориентации отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок (радиальные или тангенциальные), позволяют реализовать предпочтительный вариант смешения в зависимости от вида применяемого газообразного топлива и требуемого соотношения расходов газа и воздуха. Different orientations of the holes made in the side walls of the mixing tubes (radial or tangential) make it possible to realize the preferred mixing variant depending on the type of gaseous fuel used and the required ratio of gas to air flow rates.

Охарактеризованное указанными выше существенными признаками изобретение на дату подачи заявки не известно в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна". The invention characterized by the above essential features at the filing date of the application is not known in the Russian Federation and abroad and meets the requirements of the criterion of "novelty."

Изобретение может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость". The invention can be implemented industrially using well-known technical means, technologies and materials and meets the requirements of the criterion of "industrial applicability".

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с совокупностью отличительных признаков заявляемого изобретения, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень". The applicant has not identified technical solutions having features that match the totality of the distinguishing features of the claimed invention, and therefore it can be concluded that the patentability condition is “inventive step”.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображена предлагаемая газовая горелка; на фиг.2 - вид А на фиг.1. The invention is illustrated in graphic materials, where figure 1 shows the proposed gas burner; figure 2 - a view of figure 1.

Газовая горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором (не показан), камеру 2 для подачи газа, установленную между камерой 1 и жаровой трубой 3 и сообщенную с источником газа посредством газоподающей трубы 4. The gas burner includes a chamber 1 for supplying air pumped by a fan (not shown), a gas supply chamber 2 mounted between the chamber 1 and the flame tube 3 and in communication with the gas source through the gas supply pipe 4.

В торцовых стенках 5 и 6 камеры 2 для подачи газа выполнены оппозитно расположенные отверстия, в которых герметично установлены смесительные трубки 7 с кольцевым рядом радиальных или тангенциальных отверстий (каналов) 8 в каждой из них, расположенных внутри камеры 2 для подачи газа. Opposite located openings are made in the end walls 5 and 6 of the gas supply chamber 2, in which the mixing tubes 7 are sealed with an annular row of radial or tangential openings (channels) 8 in each of them located inside the gas supply chamber 2.

Камера 2 для подачи газа установлена с образованием кольцевого зазора δ между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой 3, при этом в боковой стенке выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 9. The gas supply chamber 2 is installed with the formation of an annular gap δ between its lateral cylindrical wall and the flame tube 3, while an annular row of radial holes 9 is made in the side wall.

Суммарная площадь радиальных отверстий 9 составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий 8, выполненных в боковых стенках смесительных трубок 7. The total area of the radial holes 9 is 0.3-0.5 of the total area of the holes 8 made in the side walls of the mixing tubes 7.

Горелка снабжена запальным устройством 10, размещенным внутри одной из смесительных трубок 7. The burner is equipped with an ignition device 10 located inside one of the mixing tubes 7.

Газовая горелка работает следующим образом. Gas burner operates as follows.

Включают вентилятор, нагнетающий воздух в камеру 1. Через смесительные трубки 7 и кольцевой зазор δ воздух поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 3. По окончании продувки топочного пространства подается высоковольтное напряжение на электрод поджига запального устройства 10. Одновременно осуществляется подача газа по газоподводящей трубе 4 в камеру 2, а из нее через отверстия 8 в смесительные трубки 7 и через отверстия 9 - в кольцевой зазор δ. Turn on the fan, which pumps air into the chamber 1. Through the mixing tubes 7 and the annular gap δ, air enters the internal cavity of the flame tube 3. At the end of the purge of the furnace space, a high-voltage voltage is supplied to the ignition electrode of the ignition device 10. At the same time, gas is supplied through the gas supply pipe 4 to chamber 2, and from it through openings 8 to the mixing tubes 7 and through openings 9 into the annular gap δ.

Расход газа через отверстия 8 уменьшен на величину расхода газа через радиальные отверстия 9 (на 30-50% - в соответствии с отношением суммарных площадей отверстий 8 и 9). Для предлагаемой конструкции горелки экспериментально установлено, что при расходе газа через отверстия 9, составляющем менее 30% от расхода газа через смесительные трубки 7, недопустимо возрастает содержание NO_x, а при указанном соотношении расходов газа, превышающем 50%, плавный розжиг горелки сильно затруднен.The gas flow through the openings 8 is reduced by the amount of gas flow through the radial openings 9 (30-50% - in accordance with the ratio of the total area of the openings 8 and 9). For the proposed burner design, it was experimentally established that when the gas flow through the openings 9 is less than 30% of the gas flow through the mixing tubes 7, the NO _x content is unacceptably increased, and with the indicated gas flow rate ratio exceeding 50%, smooth ignition of the burner is very difficult.

Образующаяся в полостях смесительных трубок 7 обедненная газовоздушная смесь воспламеняется искрой от запального устройства 10, а затем от факела воспламеняется газовоздушная смесь, образованная в кольцевом зазоре δ. The depleted gas-air mixture formed in the cavities of the mixing tubes 7 is ignited by a spark from the ignition device 10, and then the gas-air mixture formed in the annular gap δ is ignited from the torch.

Благодаря наличию радиальных отверстий 9, выполненных в боковой цилиндрической поверхности камеры 2, установленной в жаровой трубе 3 с кольцевым зазором δ, реализуется двухстадийное сжигание газообразного топлива, позволяющее снизить температуру его горения и уменьшить тем самым содержание оксидов азота (NO_x) в продуктах сгорания.Due to the presence of radial holes 9 made in the side cylindrical surface of the chamber 2 installed in the flame tube 3 with an annular gap δ, two-stage combustion of gaseous fuel is realized, which allows to lower its combustion temperature and thereby reduce the content of nitrogen oxides (NO _x ) in the combustion products.

Наличие участка внезапного расширения при переходе кольцевого зазора δ в полость жаровой трубы 3 вызывает отклонение потока газовоздушной смеси, образующейся в зазоре δ, от стенки жаровой трубы 3 к центральной продольной оси горелки. Возникающая при этом турбулентность срывающегося с границы торцовой стенки 6 камеры 2 вихря способствует стабилизации факела горелки. The presence of a section of sudden expansion during the transition of the annular gap δ to the cavity of the flame tube 3 causes the flow of the gas-air mixture formed in the gap δ to deviate from the wall of the flame tube 3 to the central longitudinal axis of the burner. The resulting turbulence of a vortex breaking off from the boundary of the end wall 6 of the chamber 2 helps to stabilize the torch.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1545025, МПК F 23 D 14/02, опубл. 1990 г.Sources of information
1. USSR author's certificate 1545025, IPC F 23 D 14/02, publ. 1990 g.

2. Патент РФ 1768871, МПК F 23 D 14/00, опубл. 1992 г. 2. RF patent 1768871, IPC F 23 D 14/00, publ. 1992

3. Проспект фирмы Walter Dreizler GmbH (Германия), 1998 г. - прототип. 3. Prospectus of the company Walter Dreizler GmbH (Germany), 1998 - prototype.

Claims

1. Газовая горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, камеру для подачи газа, в торцовых стенках которой выполнен ряд оппозитно расположенных отверстий, смесительные трубки с кольцевым рядом отверстий в боковых стенках и жаровую трубу, отличающаяся тем, что камера для подачи газа установлена между камерой для подвода воздуха и жаровой трубой с образованием кольцевого зазора между ее боковой цилиндрической стенкой и жаровой трубой, при этом смесительные трубки герметично установлены в отверстиях торцовых стенок камеры для подачи газа, в боковой цилиндрической стенке которой выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий, а отверстия в боковых стенках смесительных трубок расположены внутри камеры для подачи газа. 1. A gas burner with forced air supply, comprising a chamber for supplying air, a chamber for supplying gas, in the end walls of which a number of opposed holes are made, mixing tubes with an annular row of holes in the side walls and a heat pipe, characterized in that the chamber for supplying gas is installed between the chamber for supplying air and the flame tube with the formation of an annular gap between its lateral cylindrical wall and the flame tube, while the mixing tubes are sealed in the holes of the torus the walls of the chamber for supplying gas, in the cylindrical side wall of which an annular row of radial holes is made, and the holes in the side walls of the mixing tubes are located inside the chamber for supplying gas.

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что суммарная площадь упомянутых радиальных отверстий составляет 0,3-0,5 суммарной площади отверстий, выполненных в боковых стенках смесительных трубок. 2. The burner according to claim 1, characterized in that the total area of the said radial holes is 0.3-0.5 of the total area of the holes made in the side walls of the mixing tubes.

3. Горелка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отверстия в боковых стенках смесительных трубок выполнены радиальными. 3. The burner according to claim 1 or 2, characterized in that the openings in the side walls of the mixing tubes are made radial.

4. Горелка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отверстия в боковых стенках смесительных трубок выполнены в виде тангенциальных каналов. 4. The burner according to claim 1 or 2, characterized in that the holes in the side walls of the mixing tubes are made in the form of tangential channels.