RU2234031C2 - Gas multi-jet burner - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: gas multi-jet burner has chamber for air supply, flame tube, and chamber for gas supply interposed between them. The face of the gas supply chamber faced the flame tube is provided with the central opening, in which the cylindrical pin made of a sleeve is rigidly secured. The side of the sleeve has radial passages. The inlet opening of the chamber for gas supply is made in the central part of its face faced the chamber for air supply. The gas supply chamber is provided with a changeable hollow cylinder whose faces are mounted in the central openings provided in the faces of the gas supply chamber. The side of the hollow cylinder has openings. The faces of the hollow cylinder have the central openings. The area of the central opening should provide the required ratio of mass flow rates of gas and air through the burner.

EFFECT: expanded functional capabilities.

1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам, работающим на природном газе с принудительной подачей воздуха, предназначенным преимущественно для использования в топках водогрейных котлов.The invention relates to power engineering, in particular to burners operating on natural gas with forced air supply, intended primarily for use in the furnaces of hot water boilers.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявленной горелке является газовая многофакельная горелка, 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. 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 высокоэнергетичной струи газа вдоль оси смесительной трубки и технологические заглушки (последние - на внешней торцовой стенке газовой камеры) (см., например, проспект фирмы "WALTER DREIZLER GMBH" (Германия), 1998).The closest set of essential features to the claimed burner is a gas multi-torch burner containing a chamber for supplying air from a 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 heat a pipe, the cavity inside which is in communication with the chamber for supplying air. Coaxially located openings 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 high-energy gas jet along the axis of the mixing tube and technological plugs (the latter on the outer end wall of the gas chamber) are hermetically seated (see, for example, the prospectus of the company "WALTER DREIZLER GMBH" (Germany), 1998).

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.

Данная конструкция газовой многофакельной горелки обладает рядом существенных недостатков, к числу которых следует отнести:This design of a gas multi-torch burner has a number of significant drawbacks, which include:

- потери напора в воздушном тракте и повышенный уровень шума из-за большого аэродинамического сопротивления последнего вследствие поворотов воздушного потока;- loss of pressure in the air tract and increased noise level due to the large aerodynamic drag of the latter due to rotations of the air flow;

- значительные поперечные габариты горелки;- significant transverse dimensions of the burner;

- сложность конструкции и монтажа горелки, обусловленные, в частности, необходимостью обеспечения строгой соосности газовых сопел и трубок смесителей.- the complexity of the design and installation of the burner, due, in particular, to the need to ensure strict alignment of gas nozzles and mixer tubes.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей горелки за счет обеспечения возможности ее работы на различных видах газообразного топлива.The technical result of the invention is to expand the functionality of the burner by providing the possibility of its operation on various types of gaseous fuels.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой многофакельной горелке с принудительной подачей воздуха, содержащей камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа с соосными отверстиями в ее торцовых стенках, в которых установлены смесительные трубки, и входным отверстием, соединенным с газоподающей трубой, причем в обращенной к жаровой трубе торцовой стенке камеры для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнены радиальные каналы, согласно изобретению входное отверстие камеры для подачи газа выполнено в центральной части ее торцовой стенки, обращенной к камере для подвода воздуха, внутри камеры для подачи газа размещен сменный полый цилиндр, установленный днищами в центральных отверстиях, выполненных в торцовых стенках камеры для подачи газа. Указанный полый цилиндр выполнен с отверстиями в боковой стенке и центральными отверстиями в днищах, при этом площадь центрального отверстия, выполненного в днище, установленном во входном отверстии камеры для подачи газа, выбирается из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.The specified technical result is achieved by the fact that in a gas multi-torch burner with forced air supply containing a chamber for supplying air, a flame tube and a chamber for supplying gas between them with coaxial holes in its end walls in which the mixing tubes are installed, and an inlet, connected to the gas supply pipe, and in the end wall of the chamber for supplying gas facing the flame tube, a central hole is made in which a cylindrical tip in the form of stacks is rigidly fixed on, in the side wall of which radial channels are made, according to the invention, the inlet of the gas supply chamber is made in the central part of its end wall facing the air supply chamber, inside the gas supply chamber there is a replaceable hollow cylinder mounted by bottoms in the central holes made in the end walls of the gas supply chamber. The specified hollow cylinder is made with holes in the side wall and central holes in the bottoms, while the area of the central hole made in the bottom installed in the inlet of the gas supply chamber is selected from the condition of ensuring the required ratio of the mass flow rates of gas and air through the burner.

Наличие установленного в камере для подачи газа сменного полого цилиндра с отверстиями в его боковой поверхности и днищах позволяет осуществить адаптацию горелки к применяемому виду газообразного топлива и обеспечить режимный баланс расхода газа через смесительные трубки и цилиндрический наконечник (стакан).The presence of a replaceable hollow cylinder installed in the gas supply chamber with holes in its side surface and bottoms allows the burner to be adapted to the type of gaseous fuel used and to ensure the regimen balance of gas flow through the mixing tubes and the cylindrical tip (glass).

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 "novelty" criterion.

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 отличительными признаками 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 distinguishing features of the claimed invention, and therefore it can be concluded that the patentability condition is “inventive step”.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена заявляемая газовая многофакельная горелка, продольный разрез.The invention is illustrated in the drawing, which shows the inventive gas multi-torch burner, a longitudinal section.

Горелка содержит камеру 1 для подвода воздуха, нагнетаемого вентилятором 2, камеру 3 для подачи газа, расположенную между камерой 1 и жаровой трубой 4.The burner contains a chamber 1 for supplying air pumped by a fan 2, a chamber 3 for supplying gas, located between the chamber 1 and the flame tube 4.

В соосно расположенных отверстиях торцовых стенок 5 и 6 камеры 3 для подачи газа установлены смесительные трубки 7, сообщающие камеру 1 для подвода воздуха с полостью внутри жаровой трубы 4.In the coaxially located holes of the end walls 5 and 6 of the chamber 3 for gas supply, mixing tubes 7 are installed, which communicate with the chamber 1 for supplying air with a cavity inside the flame tube 4.

В боковых стенках смесительных трубок 7 выполнены отверстия 8, расположенные внутри камеры 3 для подачи газа. Смесительные трубки 7 расположены в два цилиндрических яруса вокруг центральной продольной оси горелки.In the side walls of the mixing tubes 7 are made holes 8 located inside the chamber 3 for gas supply. The mixing tubes 7 are arranged in two cylindrical tiers around the central longitudinal axis of the burner.

В торцовой стенке 6 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором со стороны жаровой трубы 4 жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана 9. В боковой стенке стакана 9 выполнен кольцевой ряд радиальных отверстий 10.A central hole is made in the end wall 6 of the gas supply chamber 3, in which a cylindrical tip in the form of a glass 9 is rigidly fixed on the side of the flame tube 4. An annular row of radial holes 10 is made in the side wall of the glass 9.

В торцовой стенке 5 камеры 3 для подачи газа выполнено центральное входное отверстие, соединенное посредством газоподающей трубы 11 с источником газа (не показан).In the end wall 5 of the chamber 3 for supplying gas, a central inlet is made, connected by means of a gas supply pipe 11 to a gas source (not shown).

Внутри камеры 3 размещен сменный полый цилиндр 12, установленный своими днищами в центральных отверстиях торцовых стенок 5 и 6 камеры 3. Полый цилиндр 12 выполнен с отверстиями 13 в боковой стенке, а также центральными отверстиями 14 и 15 в днищах.Inside the chamber 3 there is a removable hollow cylinder 12 installed with its bottoms in the central holes of the end walls 5 and 6 of the chamber 3. The hollow cylinder 12 is made with holes 13 in the side wall, as well as central holes 14 and 15 in the bottoms.

Горелка снабжена запальной горелкой 16 с электродом 17.The burner is equipped with an ignition burner 16 with an electrode 17.

Газовая многофакельная горелка работает следующим образом.Gas multi-torch burner operates as follows.

Включают вентилятор 2, нагнетающий воздух в камеру 1. Подают газ в запальную горелку 16 и осуществляют ее розжиг, добиваясь устойчивого горения факела. Факел пламени запальной горелки 16, прижимаясь к боковой поверхности стакана 9 и обтекая его, осуществляет предварительный нагрев поверхности стакана 9 и боковой поверхности жаровой трубы 4. Затем газ через газоподводящую трубу 11 и отверстия 14 и 13 подают в камеру 3, а через отверстие 15 - в стакан 9.Turn on the fan 2, forcing air into the chamber 1. They supply gas to the ignition burner 16 and carry out its ignition, achieving stable burning of the torch. The flame of the ignition burner 16, pressing against the side surface of the glass 9 and flowing around it, preheats the surface of the glass 9 and the side surface of the flame tube 4. Then, gas is supplied through the gas supply pipe 11 and openings 14 and 13 to the chamber 3, and through the hole 15 - into a glass 9.

Газ, поступая в полость жаровой трубы 4 через отверстия 10 в боковой поверхности стакана 9, смешивается с воздухом, поступающим из смесительных трубок 7, и воспламеняется от факела запальной горелки 16, образуя слой поджигающего пламени цилиндрической формы. Одновременно воздух, подаваемый на горение из камеры 1, перемешивается в смесительных трубках 7 с газом, поступающим из камеры 3 в рубки 7 через отверстия 8, расход которого уменьшен на величину расхода газа через отверстия 10 стакана 9. Образующаяся обедненная газовоздушная смесь поступает во внутреннюю полость жаровой трубы 4, где поджигается от факела пламени, образующегося вокруг стакана 9, при этом обеспечиваются плавный розжиг и стабильная работа горелки.Gas entering the cavity of the flame tube 4 through openings 10 in the side surface of the glass 9 is mixed with air coming from the mixing tubes 7 and ignites from the torch of the ignition burner 16, forming a layer of an igniting flame of a cylindrical shape. At the same time, the air supplied to the combustion from the chamber 1 is mixed in the mixing tubes 7 with the gas entering from the chamber 3 into the cuttings 7 through the openings 8, the flow rate of which is reduced by the gas flow rate through the openings 10 of the glass 9. The resulting depleted gas-air mixture enters the internal cavity the flame tube 4, where it is ignited from the flame that forms around the glass 9, while providing a smooth ignition and stable operation of the burner.

Наличие установленного в камере 3 для подачи газа сменного полого цилиндра 12 с отверстиями 13-15 позволяет осуществить адаптацию горелки к применяемому виду газообразного топлива и обеспечить режимный баланс расхода газа через смесительные трубки 7 и цилиндрический наконечник - стакан 9.The presence of a removable hollow cylinder 12 with openings 13-15 installed in the gas supply chamber 3 allows the burner to be adapted to the type of gaseous fuel used and to provide a regimen balance of gas flow through the mixing tubes 7 and the cylindrical tip - glass 9.

Площадь выполненного в днище полого цилиндра 12 центрального отверстия 14, ограничивающего расход газа, поступающего через газоподающую трубу 11 в камеру 3, выбирается (определяется экспериментально или расчетным путем) из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.The area of the central hole 14, made in the bottom of the hollow cylinder 12, restricting the flow of gas entering through the gas supply pipe 11 into the chamber 3, is selected (determined experimentally or by calculation) from the condition of ensuring the required ratio of the mass flow rates of gas and air through the burner.

Осуществляемый экспериментальным путем подбор диаметров отверстий 13 и 15 полого цилиндра 12 позволяет обеспечить заданное соотношение расходов газа через стакан 9 и смесительные трубки 7 за счет компенсации влияния отклонений геометрических размеров отверстий 10 и 8 от номинальных вследствие неточностей их выполнения, а также обеспечить коррекцию содержания окиси углерода (СО) и оксидов азота (NО_х) в продуктах сгорания при использовании различных видов газа.The experimental selection of the diameters of the openings 13 and 15 of the hollow cylinder 12 makes it possible to provide a predetermined ratio of gas flow rates through the glass 9 and the mixing tubes 7 by compensating for the influence of deviations in the geometric dimensions of the openings 10 and 8 from the nominal ones due to inaccuracies in their execution, as well as to provide correction of the carbon monoxide content (СО) and nitrogen oxides (NO _x ) in the products of combustion using various types of gas.

При переходе на другой вид газообразного топлива или значительном изменении массового расхода газа (или воздуха) для обеспечения рабочего режима горелки достаточно, отсоединив газоподающую трубку 11 от камеры 3, заменить полый цилиндр 12 на другой полый цилиндр с отверстиями, размеры (площади) которых удовлетворяют приведенным выше условиям.When switching to another type of gaseous fuel or a significant change in the mass flow rate of gas (or air) to ensure the operating mode of the burner, it is enough to disconnect the gas supply tube 11 from the chamber 3 and replace the hollow cylinder 12 with another hollow cylinder with holes whose sizes (areas) satisfy the given above conditions.

Claims (1)

Газовая многофакельная горелка с принудительной подачей воздуха, содержащая камеру для подвода воздуха, жаровую трубу и размещенную между ними камеру для подачи газа с соосными отверстиями в ее торцовых стенках, в которых установлены смесительные трубки, и входным отверстием, соединенным с газоподающей трубой, причем в обращенной к жаровой трубе торцовой стенке камеры для подачи газа выполнено центральное отверстие, в котором жестко закреплен цилиндрический наконечник в виде стакана, в боковой стенке которого выполнены радиальные каналы, отличающаяся тем, что входное отверстие камеры для подачи газа выполнено в центральной части ее торцовой стенки, обращенной к камере для подвода воздуха, внутри камеры для подачи газа размещен сменный полый цилиндр, установленный днищами в центральных отверстиях, выполненных в торцовых стенках камеры для подачи газа, указанный полый цилиндр выполнен с отверстиями в боковой стенке и центральными отверстиями в днищах, при этом площадь центрального отверстия, выполненного в днище, установленном во входном отверстии камеры для подачи газа, выбирается из условия обеспечения требуемого соотношения массовых расходов газа и воздуха через горелку.A multi-torch forced-air gas burner comprising a chamber for supplying air, a flame tube and a chamber for supplying gas between them with coaxial holes in its end walls, in which the mixing tubes are installed, and an inlet connected to the gas supply pipe, and inverted a central hole is made to the end pipe of the end wall of the chamber for supplying gas, in which a cylindrical tip in the form of a cup is rigidly fixed, in whose side wall there are made radial channels characterized in that the inlet of the gas supply chamber is made in the central part of its end wall facing the air supply chamber, a replaceable hollow cylinder is installed inside the gas supply chamber, which is installed with bottoms in the central openings made in the end walls of the gas supply chamber gas, the specified hollow cylinder is made with holes in the side wall and central holes in the bottoms, while the area of the Central hole made in the bottom installed in the inlet of the chamber for supplying for, is selected from the condition provide the desired weight ratio of gas and air flow through the burner.