UA34812A - Gas burner - Google Patents

Abstract

The invention relates to gas burners with pre-prepared gas mix and separate channels for air and gas. Gas burner has body with solid end wall, air and gas chambers between which supplementary wall is placed with pipe openings, and branch pipes for gas and air supply.

Description

Винахід належить до газових пальників з наперед підготовленою газовою сумішшю та з окремими каналами 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 for air and gas. The burner can be used in boilers of any type, in heat generators in combustion chambers of gas turbines, etc.

Пальники, які використовуються за цим призначенням, мусять відрізнятися простотою конструкції і технологічністю у виготовленні, надійністю у роботі, продукти спалювання повинні відповідати нормативним вимогам щодо емісії шкідливих речовин, в першу чергу, оксидів азоту.The burners used for this purpose must be distinguished by their simplicity of design and manufacturability, reliability in operation, combustion products must meet regulatory requirements for the emission of harmful substances, primarily nitrogen oxides.

Пальники повинні працювати у широкому діапазоні надлишку повітря, конструктивні особливості повинні дозволяти синтезувати пальники на будь-яку потужність без зміни принципової конструктивної схеми.The burners should work in a wide range of excess air, the design features should allow synthesizing burners of any capacity without changing the basic design scheme.

Відомий газовий пальник (Христич В.А., Любчик Г.Н. Газогорелочнье устройства для сжигания газа при вьісоких и переменньх избьтках воздуха. -М. ВНИМЗГАЗПРОМ, 1978. -59с.), який складається з двох елементів: перфорованих пластин-стабілізаторів та багатосоплових газових форсунок. Використання 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. Роздільна подача повітря та палива в зону горіння забезпечує дифузійний механізм горіння, при якому паливо неможливо ефективно спалити при 20 Крім того, особливості розподілу палива та повітря не дадуть змоги отримати уніфіковане конструктивне рішення для пальників будь-якої потужності.A well-known gas burner (V. A. Hrystich, G. N. Lyubchyk. Gas burner devices for burning gas with high and variable air pressures. - M. VNYMZGAZPROM, 1978. - 59 p.), which consists of two elements: perforated stabilizer plates and multi-nozzle gas nozzles. The use of stabilizer plates in combination with multi-nozzle nozzles contributes not only to effective dosing and distribution of fuel components, but also ensures grinding of the mixture formation and combustion zone due to 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. The separate supply of air and fuel to the combustion zone provides a diffusion combustion mechanism, in which the fuel cannot be burned effectively at 20 In addition, the peculiarities of the distribution of fuel and air will not make it possible to obtain a unified design solution for burners of any capacity.

Відомий також пальник (пат. Англ. Мо 1440071, м.кл. Б23, 0 15/04, 1976 р.), який складається з центральновстановленої газорозподільчої багатосоплової форсунки та перфорованого диска-стабілізатора, який виконує функцію пластини-дозатора повітря. Пластина-дозатор розподіляє повітря на первинне та вторинне.A burner is also known (pat. Engl. Mo 1440071, m.cl. B23, 0 15/04, 1976), which consists of a centrally installed gas distribution multi-nozzle nozzle and a perforated disk-stabilizer, which performs the function of an air metering plate. The metering plate distributes the air into primary and secondary air.

Комбінована газорозподільча форсунка, у свою чергу, розподіляє газове паливо для попереднього (перед пластиною) та дифузійного (за пластиною) змішування.The combined gas distribution nozzle, in turn, distributes 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 required ecological indicators of combustion products and the possibility of unifying the design, because part of the fuel that is supplied for pre-mixing with air has the opportunity to slip into the combustion zone (behind the metering plate) along the walls of the housing , which leads to the loss of unburned fuel.

Відомий газовий пальник, що обраний за прототип (патент ФРН Мо 2044813, М.кл. 23 013/36, 1978 р.), який складається з корпусу з щільною торцевою стінкою, патрубків для підводу газу та повітря, газової та повітряної камер, розділених додатковою стінкою з отворами, у яких паралельно до вісі пальника розташовані газові трубки.The well-known gas burner chosen as a prototype (German patent Mo 2044813, M.cl. 23 013/36, 1978), which consists of a body with a dense end wall, nozzles for gas and air supply, gas and air chambers, separated an additional wall with holes in which gas tubes are located parallel to the axis of the burner.

Повітряна камера з протилежного боку обмежена розподільною стінкою, в отворах якої розміщені протилежні кінці газових трубок. До розподільної стінки приєднана керамічна насадка з повітряними каналами, які розташовані співвісно з отворами. По осі пальника встановлена пересувна центральна повітряна труба, що проходить крізь газову та повітряну камери. Ця труба закріплена у розподільній стінці та має отвір у повітряній, камері.The air chamber on the opposite side is limited by a partition wall, in the holes of which the opposite ends of the gas tubes are placed. A ceramic nozzle with air channels, which are located coaxially with the holes, is attached to the distribution wall. A movable central air pipe is installed along the axis of the burner, passing through the gas and air chambers. This pipe is fixed in the distribution wall and has an opening in the air chamber.

Відомий пальник дає змогу організувати ефективне спалювання газу при коефіцієнтах надлишку повітря, близьких до 1,0, забезпечує за рахунок комбінованого сумішоутворення зниження емісії токсичних оксидів азоту, дозволяє за рахунок регулярної структури розміщення повітряних каналів та каналів з паливом вирішити проблему утворення уніфікованого ряду пальників будь-якої теплової потужності.The well-known burner makes it possible to organize effective gas combustion with air excess ratios close to 1.0, ensures, due to the combined mixture formation, a reduction in the emission of toxic nitrogen oxides, and allows, due to the regular structure of air channels and channels with fuel, to solve the problem of forming a unified row of burners of any of what thermal capacity.

Конструктивне виконання пальника не вирішує у повній мірі поставленої задачі, а саме, за рахунок роздільного вводу в зону горіння чистого повітря та збагаченої газоповітряної гарячої суміші, не забезпечує підтримання оптимального складу газоповітряної суміші в межах усього діапазону регулювання потужності і, таким чином, не забезпечує підтримання якості екологічних характеристик продуктів згорання.The design of the burner does not fully solve the set task, namely, due to the separate introduction of clean air and the enriched hot gas-air mixture into the combustion zone, it does not ensure the maintenance of the optimal composition of the gas-air mixture within the entire range of power regulation and, thus, does not ensure maintenance the quality of environmental characteristics of combustion products.

В основу винаходу поставлена задача удосконалення газового пальника, у якому внаслідок застосування газових отворів на бокових поверхнях повітряних трубок та введення ще однієї стінки у вигляді розподільчої пластини здійснюється гомогенізація бідної газоповітряної суміші, реалізується часткове попереднє сумішоутворення, за рахунок чого забезпечується стійкість дифузійних факелів, зменшується довжина факелу та за рахунок цього розширюється діапазон робочого регулювання та зменшується вихід токсичних компонентів у продуктах згорання.The invention is based on the task of improving the gas burner, in which, due to the use of gas holes on the side surfaces of the air tubes and the introduction of another wall in the form of a distribution plate, the lean gas-air mixture is homogenized, partial preliminary mixture formation is realized, due to which the stability of the diffusion torches is ensured, the length is reduced torch, and due to this, the range of operating regulation is expanded and the output of toxic components in combustion products is reduced.

Поставлена задача вирішується тим, що газовий пальник, 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, згідно з винаходом, має в корпусі протилежну торцеву стінку, виконану у вигляді розподільної, пластини з отворами для подачі газу та розміщених в газовій камері і 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.The task is solved by the fact that the gas burner, which contains a housing with a dense end wall, air and gas chambers, between which there is an additional wall with holes, tubes, as well as nozzles for supplying gas and air, according to the invention, has an opposite end in the housing a wall made in the form of a distribution plate with holes for gas supply and air tubes placed in the gas chamber and fixed with opposite ends in the holes of the additional wall 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 their limits.

Додатковою відміною є те, що вісі отворів для повітряних трубок у розподільній пластині розташовані на рівній відстані від осей найближчих суміжних повітряних отворів.An additional difference is that the axes of the holes for the air tubes in the distribution plate are equidistant from the axes of the nearest adjacent air holes.

Виконання протилежної торцевої стінки у вигляді розподільної пластини з газовими отворами забезпечує стійкість дифузійних факелів, а розташування повітряних трубок з отворами на бокових поверхнях у газовій камері призводить до зменшення довжини факелу, а у сукупності - до розширення діапазону робочого регулювання та зменшення виходу токсичних компонентів у продуктах згорання.The execution of the opposite end wall in the form of a distribution plate with gas holes ensures the stability of diffusion flares, and the arrangement of air tubes with holes on the side surfaces in the gas chamber leads to a decrease in the length of the flare, and in the aggregate - to an expansion of the range of operating regulation and a decrease in the output of toxic components in products combustion

На фіг. 1 показано продольний розріз пальника одиничної потужності, на фіг. 2 - вид по стрільці "А", на фіг. З - вид по стрільці "А" на торцеву стінку з отворами модифікації пальника збільшеної потужності.In fig. 1 shows a longitudinal section of a unit power burner, in fig. 2 - a view along the arrow "A", in fig. C - a view along the arrow "A" of the end wall with holes for the modification of the burner of increased power.

Газовий пальник має циліндричний корпус 1 з торцевими стінками, одна з яких 2 - щільна, а протилежна З виконана з отворами 4 для закріплення кінців повітряних трубок та отворами 5 для подачі газу. Всередені корпуса перпендикулярно до осі розміщена додаткова стінка б з отворами 7, співвісними з отворами 4 у стінці 3. У співвісних отворах стінок З та 6 встановлені паралельно вісі корпуса 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 6 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 трубок у торцевій стінці З та вісі отворів 7 у додатковій стінці 6 розташовані на рівних відстанях від осей найближчих суміжних повітряних отворів, іншими словами, вісі цих отворів розташовані у вершинах рівних між собою рівносторонніх трикутників.The gas burner has a cylindrical body 1 with end walls, one of which 2 is dense, and the opposite C is made with holes 4 for fixing the ends of air tubes and holes 5 for gas supply. An additional wall b with holes 7, coaxial with holes 4 in wall 3, is placed inside the case perpendicular to the axis. In the coaxial holes of walls C and 6, air tubes 8 are installed parallel to the axis of the case, the end parts of which extend beyond these walls. Air tubes on the side walls also have holes 9 for gas supply. In the case 1, the end wall 2 and the additional wall 6 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 the air tubes in the end wall C and the axes of the holes 7 in the additional wall 6 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.

Для збільшення потужності пальника навкруги його вісі може бути розташована будь-яка кількість ярусів повітряних трубок. На фіг. З показан варіант більш потужного пальника, який має два яруси повітряних трубок 8, вісі яких розміщені на рівних відстанях від осей найближчих суміжних трубок.To increase the power of the burner, any number of tiers of air tubes can be located around its axis. In fig. A version of a more powerful burner is shown, which has two tiers of air tubes 8, the axes of which are placed at equal distances from the axes of the nearest adjacent tubes.

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 газову камеру 12, а далі частина його. (до 6095 від загальної кількості) проходить крізь отвори 9 повітряних трубок та змішується з повітрям, яке проходить через трубки. Іншу частину подають через систему отворів 5 для подачі газу у 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. Leaving the tubes 8, the air mixes with the fuel behind the end wall 3. Gas fuel is fed through the nozzle 13 into the gas chamber 12, and then part of it. (up to 6095 of the total) passes through the openings of the 9 air tubes and mixes with the air passing through the tubes. The other part is supplied through the system of holes 5 for supplying gas in the end wall C directly into the combustion zone with the formation of diffusion flares.

За таку систему розподілу палива та повітря на виході з повітряних трубок 8 маємо "бідну" паливно-повітряну суміш, яка при горінні забезпечує значне зменшення довжини факела.For such a fuel and air distribution system at the exit from the air tubes 8, we have a "poor" fuel-air mixture, which during combustion provides a significant reduction in the length of the torch.

Виходячи з отворів 5 торцевої стінки З, газове пальне утворює дифузійні газові факели, які горять в атмосфері бідної паливо-повітряної суміші. Дифузійні факели мають дуже високу стійкість у широкому діапазоні змін витрат газу. Ці дифузійні факели відіграють роль джерел запалювання для струменів паливо-повітряної суміші, які виходять з трубок 8. При цьому емісія оксидів азоту у продуктах згорання зменшується майже удвічі. При такому взаємному розташуванні деталей пальника вирішується проблема уніфікації конструкцій газових пальників різної потужності за рахунок лише зміни кількості ярусів повітряних трубок 8. чи КИLeaving the holes 5 of the end wall C, the gaseous fuel forms diffusion gas flares that burn in the atmosphere of a lean fuel-air mixture. Diffusion flares have very high stability in a wide range of changes in gas flow rates. These diffusion torches play the role of ignition sources for jets of the fuel-air mixture, which come out of tubes 8. At the same time, the emission of nitrogen oxides in combustion products is reduced by almost half. With such a mutual arrangement of the burner parts, the problem of unifying the designs of gas burners of different power is solved by only changing the number of tiers of air tubes 8. or KI

Ї | . є пл: ати : нопинипнипнипншниапюхська і 2 сот вил МЛИНА МА Ка ші лі сулижиття УЛІШІІАІРУаИИИ ЛАНИ РІ, пI | . there are plots: nopynypnypnshnyapyukhska and 2 hundred villages MLYNA MA Ka shi li sulizhyttya ULISHIIAIRUAIIII LANY RI, p

ФЕІЖУБІЛІРІВЛТІД ГІВІ ИІНИТА І І /0 "ТІРИМИЯЛЙЕІ ТИ. І ВПІІ РИБІ РИТИ Шк й «анна чим Шчи ч : 7 - : 1 8FEIZHUBILIRIVLTID GIVI IINITA I I /0 "TIRIMYYALYEI TI. I VPII RYBI RITY Shk y "anna chim Shchi h : 7 - : 1 8

Фіг. 1Fig. 1

ФУ й ри, : ев о 74 1 и МОЮ в.) 8FU and ry, : ev o 74 1 and MY c.) 8

У 5-65At 5-65

Фіг. 2Fig. 2

З рр 7From year 7

С й СВ) ко 8 (и І Се В щ СА (у / З І | о й К йS y SV) ko 8 (y I Se V sh SA (y / Z I | o y K y

ВО ФуVO Fu

Са ир (і | сту й ІSa ir (i | stu and I

ХУ «с 8 /HU «s 8 /

Фіг. ЗFig. WITH

Claims (2)

1. Газовий пальник, 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, який відрізняється тим, що він мас в корпусі протилежну торцеву стінку, виконану у вигляді розподільної пластини з отворами для подачі газу та розміщених в газовій камері і 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.1. A gas burner containing a housing with a dense end wall, air and gas chambers, between which there is an additional wall with tube openings, as well as nozzles for the supply of gas and air, which is distinguished by the fact that it has an opposite end wall in the housing, made in the form of a distribution plate with holes for gas supply and placed in the gas chamber and fixed with 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 their limits. 2. Газовий пальник згідно з п. 1, який відрізняється тим, що вісі отворів для повітряних трубок у розподільній пластині розташовані на рівній відстані від осей найближчих суміжних повітряних отворів.2. A gas burner according to claim 1, which is characterized by the fact that the axes of the holes for the air tubes in the distribution plate are located at an equal distance from the axes of the nearest adjacent air holes.