CS253316B1

CS253316B1 - Recuperative burner for gaseous or liquid fuels

Info

Publication number: CS253316B1
Application number: CS844000A
Authority: CS
Inventors: Josef Smalek; Vladimir Adamek; Cenek Bem; Vladimir Bartos; Antonin Freudl
Original assignee: Josef Smalek; Vladimir Adamek; Cenek Bem; Vladimir Bartos; Antonin Freudl
Priority date: 1984-05-28
Filing date: 1984-05-28
Publication date: 1987-11-12

Abstract

Řešení se vztahuje na konstrukční uspořádání rekuperačního hořáku. Řeší otázku zvětšení teplosměnné plochy rekuperační části k zvýšení tepelné účinnosti hořáku vyšším stupněm předehřívání spalovacího vzduchu. Problém je řešen tak, že rekuperační hořák má vzduchovou část procházející spalinovým kanálem provedenu z nejméně tří rekuperačních trubek spojujících vzduchové těleso a hořákové ústí, kde rekuperační trubky jsou umístěny vně palivové trubkyThe solution relates to the structural arrangement of a recuperation burner. It solves the problem of increasing the heat exchange area of the recuperation part to increase the thermal efficiency of the burner by a higher degree of preheating of the combustion air. The problem is solved in that the recuperation burner has an air part passing through the flue gas channel made of at least three recuperation pipes connecting the air body and the burner mouth, where the recuperation pipes are located outside the fuel pipe

Description

Vynález řeší rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva sestávající z hořákové desky se Vzduchovým tělesem, z palivové trubky, z hořákového ústí a ze stabilizačního hořáku.The invention solves a regenerative burner for gaseous or liquid fuels consisting of a burner plate with an air body, a fuel pipe, a burner mouth and a stabilizing burner.

Jedním z nejčastěji užívaných prostředků ke snižování spotřeby paliv u průmyslových pecí je předehřívání spalovacího vzduchu spalinami v rekuperátorech. Je to metoda ekonomizace provozu velmi spolehlivá a také efektivní, protože část tepla spalin odcházejících z pece se v podobě citelného tepla ohřátého vzduchu znovu do pece vrací. Je tedy využita k účelu, pro nějž bylo teplo původně určeno.One of the most commonly used means of reducing fuel consumption in industrial furnaces is the preheating of combustion air by flue gases in recuperators. This is a very economical and efficient method of economizing the operation, since part of the heat of the flue gases leaving the furnace is returned to the furnace in the form of the sensible heat of the heated air. It is therefore used for the purpose for which the heat was originally intended.

Ohřevem spalovacího vzduchu spalinami se zvyšuje tepelná účinnost pecí a to tím více, čím vyšší je teplota předehřátí vzduchu. Ohřev se provádí v rekuperátorech nepřímo přes teplosměnné stěny, kterým se teplo ze spalin na jedné straně odevzdává konvencí a radiací a vzduch si je na druhé straně odebírá konvekcí. Je proto důležité, aby plocha teplosměnných stěn jak na straně spalin, tak i vzduchu byla dostatečně veliká. Rekuperátory se obvykle umistují do pecních kanálů a horký vzduch se rozvádí k jednotlivým hořákům tepelně izolovaným potrubím.Heating the combustion air with the flue gas increases the thermal efficiency of the furnaces, the more the higher the air preheating temperature. Heating is carried out in recuperators indirectly through heat exchange walls, by means of which heat from the flue gases is transferred on the one hand by convention and radiation and the air on the other hand is taken by convection. It is therefore important that the area of the heat exchange walls on both the flue gas and air sides is sufficiently large. Recuperators are usually placed in the furnace ducts and the hot air is distributed to the individual burners by thermally insulated piping.

Kromě výhod, o nichž bylo hovořeno, má však takové uspořádání také své nevýhody. Někdy je v okolí pece nedostatek místa k umístěni rekuperátoru, zejména tam, kde se do stávajícího prostoru instaluje nová pec. Rovněž manipulace s ohřátým vzduchem není jednoduchá. Ovládací orgány jsou teplé a způsobují potíže při nastavování. Navíc se část získaného tepla ztrácí přes izolaci do okolí.However, in addition to the advantages discussed, such an arrangement also has disadvantages. Sometimes there is a lack of space around the furnace to accommodate the recuperator, especially where a new furnace is installed in the existing space. The handling of heated air is also not easy. The controls are warm and cause adjustment problems. In addition, some of the heat is lost through the insulation to the surroundings.

Vzhledem k popsaným potížím se samostatnými rekuperátory se začaly v poslední době prosazovat rekuperační hořáky. Jsou to hořáky, které mají každý vlastní rekuperátor, obvykle zabjdovaný ještě v pecní vyzdívce, který je určen právě jen pro spaliny a vzduch, jež hořák sám produkuje a spotřebuje. To je přirozeně velká výhoda z mnoha důvodů. Ohřátý vzduch se spotřebuje přímo v hořáku a odpadají ztráty tepla potrubím. Každý hořák má vlastní automatiku, která ovládá regulaci topného příkonu, takže pece mohou mít velmi citlivou regulaci teploty v pracovním prostoru.Due to the described problems with independent recuperators, recuperative burners have recently started to be promoted. These are burners that each have their own recuperator, usually embedded in the furnace lining, which is intended only for the flue gas and air that the burner itself produces and consumes. This is of course a great advantage for many reasons. The heated air is consumed directly in the burner and the heat loss through the pipe is eliminated. Each burner has its own automatic control of the heating input control so that the furnaces can have very sensitive temperature control in the working area.

Původní rekuperační hořáky jsou provedeny tak, že jejich rekuperační část a spalinový kanál mají společnou osu. Spaliny z těchto hořáků jsou pak odsávány ejektorem přes přerušovač tahu do odtahového, obvykle neizolovaného potrubí a jím odváděny nad střechu hal. To je sice uspořádání jednoduché, ale má nevýhodu v tom, že nedává možnost využít značný zbytek citelného tepla, který ještě zbývá ve spalinách za rekuperační částí hořáku.The original recuperative burners are designed so that their recuperative part and the flue gas duct have a common axis. The flue gases from these burners are then sucked through the ejector through the draft breaker into the exhaust pipe, usually not insulated, and discharged through the roof of the halls. This is a simple arrangement, but has the disadvantage that it does not give the opportunity to utilize the considerable remainder of the sensible heat that remains in the flue gas behind the regenerative portion of the burner.

V poslední době se však prosazují rekuperační hořáky křížové, jejichž rekuperační část má osu kolmou na spalinový kanál a spaliny jí procházejí kolmo na proud vzduchu a paliva.Recently, however, cross-recuperative burners have been promoted, whose recuperative part has an axis perpendicular to the flue gas duct and the flue gas passes perpendicularly to the air and fuel stream.

Toto uspořádání má tu výhodu, že hořák lze použít i u peci již existujících, opatřených pecními kanály a komíny, u nichž je možné v dalším zařízení např. spalinovém kotli získat rekuperací nevyužité citelné teplo spalin k ohřevu vody nebo k výrobě páry. Obvyklou konstrukční nevýhodou rekuperačních hořáků je však skutečnost, že mají malou plochu teplosměnné stěny a tedy nízké využití tepla spalin.This arrangement has the advantage that the burner can also be used in existing furnaces, provided with furnace ducts and chimneys, in which, in a further device, e.g. However, a common design disadvantage of recuperative burners is that they have a small surface area of the heat exchange wall and thus a low utilization of flue gas heat.

' S.'S.

Vynález řeší tento nedostatek konstrukčním uspořádáním rekuperačního hořáku pro plynná něho kapalná paliva, jehož podstata spočívá v tom, žerná vzduchovou část procházející spalinovým kanálem provedenou z nejméně tří rekuperačních trubek spojujících vzduchové těleso a hořákové ústí, kde rekuperační trubky jsou umístěny vně palivové trubky.The invention solves this drawback by the structural arrangement of a regenerative burner for gaseous liquid fuels, characterized in that the air part passing through the flue gas duct is made of at least three recuperation tubes connecting the air body and the burner mouth, where the recuperation tubes are located outside the fuel tube.

Předností rekuperačního hořáku pro plynná nebo kapalná paliva, provedeného podle vynálezu, je možnost jeho použití v nejrůznějších pecích, všude tam, kde může procházet křížem spalinovým kanálem. Jeho výhodou je i snadné přizpůsobení nejrůznějším podmínkám, nebot délku rekuperačních trubek je možné snadno měnit, stejně jako jejich materiál a počet. Vzduchová Část, provedená z rekuperačních trubek, má velkou teplosměnnou plochu a protože tyto rekuperační trubky mohou být navíc uvnitř opatřeny konvekčnírai vložkami, zaručuje rekuperační část hořáku vysoký účinek při výměně tepla mezi spalinami a spalovacím vzduchem. Soustava rekuperačních trubek má své jednotlivé části snadno smontovatelné a tedy i jednoduše vyměnitelné.The advantage of the recuperative burner for gaseous or liquid fuels made according to the invention is that it can be used in a variety of furnaces, wherever it can cross the flue gas duct. Its advantage is also easy adaptation to various conditions, because the length of the heat recovery tubes can be easily changed, as well as their material and number. The air part made of recuperative tubes has a large heat exchange surface and since these recuperative tubes can additionally be provided with convection liners inside, the recuperative part of the burner guarantees a high heat exchange effect between the flue gas and the combustion air. The recuperation tube system has its individual parts easily assembled and thus easily replaceable.

Při použiti tohoto rekuperačního hořáku pro velmi vysoké teploty spalin lze jednoduchým způsobem zabudovat do soustavy rekuperačních trubek přívod chladicího vzduchu nebo vody.When this recuperation burner is used for very high flue gas temperatures, the supply of cooling air or water can be easily integrated into the recuperation tube system.

Hlavní výhodou uspořádání tohoto hořáku je skutečnost, že umožňuje, aby spaliny, které hořákem projdou a předají zde část svého citelného tepla spalovacímu vzduchu, mohly ve vhodném zařízení odevzdat i ještě použitelný zbytek tepla k dalšímu účelu. Setři tedy hořák podle vynálezu nejen primární energii - paliva - ale umožňuje i využití odpadní energie.The main advantage of the arrangement of this burner is that it allows the flue gases which pass through the burner to pass part of their sensible heat to the combustion air, in a suitable device, to dispose of the usable heat for further use. Thus, the burner according to the invention not only wipes off the primary energy - the fuel - but also allows the recovery of waste energy.

Příklad konstrukčního uspořádání rekuperačního hořáku pro plynná nebo kapalná paliva podle vynálezu je naznačen na přiloženém výkresu. Na obr. 1 je vidět podélný řez hořákem, na obr. 2 příčný řez a na obr. 3 v jiném měřítku je naznačen řez rekuperační trubkou.An example of the construction of a regenerative burner for gaseous or liquid fuels according to the invention is shown in the attached drawing. Fig. 1 shows a longitudinal section through the burner; Fig. 2 shows a cross-section; and Fig. 3 shows a cross-section of the heat recovery tube on another scale.

Rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva sestává z hořákové desky 2 se vzduchovým tělesem 2, z palivové trubky z hořákového ústí 2 ^{a ze} stabilizačního hořáku 10. Spalinovým kanálem 12 prochází soustava rekuperačních trubek 2 spojujících vzduchové těleso 2 a hořákové ústí 2,přid^emz jednotlivé rekuperační trubky 2 jsou umístěny vně palivové trubky 2 a jsou sevřeny přírubami 2· Každá rekuperační trubka 2 je uvnitř opatřena konvekční vložkou 4_.Recuperative burner for gaseous or liquid fuel burner plate consists of two air-body 2 of the fuel tube from the burner orifice 2 ^{and the} torch 10. stabilizing flue gas channel 12 passes through a heat recovery system connecting the air tube 2 and the body 2 of the burner mouth 2, add individual ^EMZ the recuperation pipes 2 are located outside the fuel pipe 2 and are clamped by the flanges 2. Each recuperation pipe 2 is provided with a convection insert 4 inside.

Hořákem dále prochází palivová trubka 2 ^s přívodem paliva £, která je zakončena v hořákovém ústí 2· Hořák je opatřen stabilizačním hořákem 10 Hořák je připevněn na ocelové konstrukci pece 2 hořákovou deskou 2 ^a í^e do pracovního prostoru pece zaústěn spalovacím kanálem 11. Celé zařízení je doplněno palivovou klapkou 13.Burner is passed through a fuel tube 2 ^{with a} fuel supply £ which terminates in the burner mouth 2 · burner is provided with a stabilizing burner 10 of the burner is mounted on a steel frame of the furnace 2 of the burner plate 2 ^and I ^e the working space of the furnace channel 11 is mouthed combustion entire device is complemented by a fuel flap 13.

Rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva, vytvořený podle vynálezu, pracuje takto:The regenerative burner for gaseous or liquid fuels produced according to the invention operates as follows:

Současně s otevřením přívodu plynu a vzduchu do hořáku se otevírá také spalinová klapka 13. Směs plynu a vzduchu je zapálena stabilizačním hořákem 10 a prochází spalovacím kanálem 11 do pracovního prostoru pece. Po předání částí tepla odcházejí spaliny s teplotou blízkou teplotě pracovního prostoru spalinovým kanálem 12 do pecního kanálu. Při tom projdou okolo vzduchové části hořáku, provedené ze soustavy rekuperačních trubek 2» kterým předají část svého citelného tepla. Teplo projde stěnou rekuperačních trubek a z jejího vnitřního povrchu se dílem vysálá na konvekční vložky 2 ^a dílem se předá konvekcí přímo spalovacímu vzduchu.At the same time as the gas and air supply to the burner is opened, the flue gas flap 13 also opens. After transfer of the heat, the flue gas with a temperature close to the temperature of the working space passes through the flue gas duct 12 into the furnace duct. In doing so, they pass around the air part of the burner, made of the heat recovery tube assembly 2, to which they transmit part of their sensible heat. The heat passes through the wall of the heat recovery tubes and is partially emitted from its inner surface to the convection inserts 2 ^and is partially transferred by convection directly to the combustion air.

Část tepla předaná konvekčním vložkám 4 odebere z jejich povrchu též spalovací vzduch. Současně se zvyšováním teploty spalin stoupá i teplota spalovacího vzduchu a tím se zvyšuje tepelná účinnost hořáku. Jakmile uzavře automatika přívod paliva a vzduchu do hořáku, zavře se současně spalinová klapka 13 a přeruší se tok spalin okolo rekuperační části hořáku, čímž je hořák chráněn před přehřátím.Part of the heat transmitted to the convection inserts 4 also removes combustion air from their surface. At the same time as the temperature of the flue gas increases, the temperature of the combustion air rises and thus the thermal efficiency of the burner increases. As soon as the automatics shut off the fuel and air supply to the burner, the flue gas flap 13 closes simultaneously and the flue gas flow around the burner recovery section is interrupted, thereby protecting the burner from overheating.

Claims

Recuperative burner for gaseous or liquid fuels consisting of a burner plate with an air body, a fuel pipe, a burner orifice and a stabilization burner, characterized in that it has an air section passing through the flue gas duct (12) made of at least three recuperation pipes (1) connecting an air body (2) and a burner mouth (3) wherein the recovery pipes (1) are located outside the fuel pipe (8).

1 drawing