CS275781B6

CS275781B6 - Gas burner

Info

Publication number: CS275781B6
Application number: CS351989A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Fik
Original assignee: Miroslav Ing Fik
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1992-03-18

Abstract

Hořák s vysokou výstupní rychlosti spalin se skládá z tělesa hořáku, tvořeného vnější trubkou (8), v niž js volně vložena hořáková hlava (2) s axiálními vzduchovými drážkami (3). Hořáková hlava (2) je pevně spojena se střední trubkou (9) a posuvně uložena na vnitřní trubce (10). Axiálni vzduchové drážky (3) jsou propojeny soustavou obvodových plynových otvorů (4) s plynovým mszikruhovým prostorem (7). Středový úhel (oc) obvodových plynových otvorů (4) je 90 až 175 stupňů, zatímco středový úhel čelnich^plynových otvorů (5) je 45 až 90 stupňů. Hořák najde uplatněni zejména u peci s extrémními teplotními parametry, ala i u průmyslových peci s požadavkem na rovnoměrnost teploty a nízkou spotřebou paliva.The burner with a high exhaust gas velocity consists of a burner body formed by an outer tube (8), in which a burner head (2) with axial air slots (3) is loosely inserted. The burner head (2) is firmly connected to the middle tube (9) and slidably mounted on the inner tube (10). The axial air slots (3) are connected by a system of peripheral gas holes (4) with the gas inter-circular space (7). The central angle (oc) of the peripheral gas holes (4) is 90 to 175 degrees, while the central angle of the front gas holes (5) is 45 to 90 degrees. The burner is used mainly in furnaces with extreme temperature parameters, but also in industrial furnaces with a requirement for temperature uniformity and low fuel consumption.

Description

Vynález se týká plynového hořáku s vysokou výstupní rychlostí spalin.The invention relates to a gas burner with a high flue gas outlet rate.

□sou známy hořáky s vysokou výstupní rychlostí spalin, které lze z hlediska přípravy směsi rozdělit na dvě základní skupiny. U prvé do spalovacího prostoru vstupuje směs paliva a vzduchu předmísená, takža vyhoř! v poměrně malém spalovacím prostoru, který je ovšem značně tepelně zatížen. U druhé skupiny vstupuje do spalovacího prostoru palivo a vzduch odděleně a k míšeni dochází až v přední části spalovacího prostoru. Spalovací prostor je sice méně tepelně zatížen, nevýhodou jsou nejen větší rozměry, ale i snížení životnosti vyzdívky stěn v důsledku těchto rozměrů. Pokud se, za účelem snížení spotřeby paliva, použije předehřátého spalovacího vzduchu, vzrostou úměrně spalovací teploty, a tím i tepelné namáháni stěn spalovacího prostoru. Při vysokých předahřevech spalovacího vzduchu (600 až 800 °C) dochází potom u obou typů k enormnímu tepelnému zatížení stěn, které už dostupné keramické materiály, nesnášejí.□ burners with a high flue gas outlet speed are known, which can be divided into two basic groups in terms of mixture preparation. At first, a mixture of fuel and air premixed into the combustion chamber, so burn out! in a relatively small combustion chamber, which is, however, considerably thermally stressed. In the second group, the fuel and air enter the combustion chamber separately and mixing occurs only in the front part of the combustion chamber. Although the combustion space is less thermally stressed, the disadvantages are not only larger dimensions, but also a reduction in the service life of the wall lining due to these dimensions. If preheated combustion air is used in order to reduce fuel consumption, the combustion temperatures increase and thus the thermal stress on the combustion chamber walls. With high preheatings of the combustion air (600 to 800 ° C), both types then have an enormous thermal load on the walls, which are no longer tolerated by ceramic materials.

Dále jsou známy hořáky s přívodem vzduchu pomocí axiálních drážek, umístěných na hořákové hlavě, jejichž nevýhodou je, že vzduch se v tomto případě mísí až ve spalovacím prostoru. Spis DE-DOS 25 36 073 popisuje hořákovou hlavu s obvodovými pianovými otvory, které vzájemně svírají středový úhel 180 stupňů a dále obsahuje soustavu čelních plynových otvorů, vyústěných za přepážkou. Nevýhodou tohoto řešení je nevhodnost použití pro vysoké teploty předehřátého vzduchu a spalovacího prostoru. Zároveň je přepážkou odstraněna veškerá kinetická energie spalovacího vzduchu proudícího do spalovacího prostoru. Tím se nedosáhne vyšší impulsní efekt spalin, nutný pro otop moderních pecí.Furthermore, burners with an air supply are known by means of axial grooves located on the burner head, the disadvantage of which is that in this case the air is mixed only in the combustion chamber. DE-DOS 25 36 073 describes a burner head with circumferential piano holes which form a central angle of 180 degrees with each other and further comprises a set of front gas holes opening behind a baffle. The disadvantage of this solution is the unsuitability of use for high temperatures of preheated air and combustion chamber. At the same time, all the kinetic energy of the combustion air flowing into the combustion space is removed by the partition. This does not achieve a higher impulse effect of flue gases, which is necessary for heating modern furnaces.

Uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny plynovým hořákem s vysokou výstupní rychlostí spalin, který sestává z tělesa hořáku tvořeného vnější trubkou, v níž je volně vložena hořáková hlava s axiálními vzduchovými drážkami rovnoměrně rozmístěnými po jejím obvodě, přičemž hořáková hlava je pevně spojena se střední trubkou a posuvně uložena na vnitřní trubce, kdy mezi, střední trubkou a vnitřní trubkou je vytvořen plynový mezikruhový prostor a mezi vnější trubkou a střední trubkou vzduchový mezikruhový prostor, a dále je hořáková hlava opatřena soustavou obvodových plynových otvorů a čelních plynových otvorů, jehož podstatou je, že tyto axiální vzduchové drážky jsou propojeny soustavou obvodových plynových otvorů s plynovým mezikruhovým prostorem. Středový úhel obvodových plynových otvorů je v rozmez! od 90 stupňů do 175 stupňů, zatímco středový úhel čelních plynových otvorů je v rozmezí od 45 stupňů do 90 stupňů. Čelních plynových otvorů a obvodových plynových otvorů je stejný počet.These shortcomings are largely eliminated by a gas burner with a high flue gas outlet speed, which consists of a burner body formed by an outer tube, in which a burner head with axial air grooves evenly distributed around its circumference is loosely inserted, the burner head being firmly connected to the central tube. and slidably mounted on the inner tube, wherein a gas annulus space is formed between the middle tube and the inner tube, and an air annulus space is formed between the outer tube and the middle tube, and the burner head is provided with a system of circumferential gas holes and front gas holes; that these axial air grooves are connected by a system of circumferential gas holes with a gas annular space. The center angle of the circumferential gas holes is within range! from 90 degrees to 175 degrees, while the center angle of the front gas holes is in the range of 45 degrees to 90 degrees. The front gas holes and the circumferential gas holes are the same number.

Uvedeným uspořádáním axiálních vzduchových drážek spolu s rozsahy velikostí středových úhlů podle vynálezu se dosáhne částečného předmísení plynu se vzduchem před vstupem do spalovacího prostoru, kde dochází ke spálení předmísené části paliva. Zbylá část paliva se mísí až ve spalovacím prostoru a vyhoří před ústím hořáku v úzkém paprsku. Tim je dosažena vysoká stabilita plamene při značném rozsahu regulovatelnosti hořáku, za současného nízkého tepelného zatížení stěny spalovací komory. Důsledkem toho je, že při značných výkonech hořáku a předehřevu spalovacího vzduchu až na 800 °C, není povrch spalovacího prostoru a hořákové hlavy nadměrně tepelně zatížen, což umožňuje dosažení značné životnosti vyzdívky spalovacího prostoru a celého ústí hořáku i při instalaci do pecí s pracovními teplotami 1 600 až 1 800 °C. Vysokým předehřevem spalovacího vzduchu potom hořák podstatně snižuje spotřebu paliva tepelných agregátů.Said arrangement of the axial air grooves together with the ranges of size of the central angles according to the invention achieves a partial premixing of the gas with the air before entering the combustion space, where the premixed part of the fuel is burned. The rest of the fuel is mixed in the combustion chamber and burns in front of the burner orifice in a narrow beam. This achieves high flame stability with a considerable range of burner controllability, while at the same time having a low thermal load on the combustion chamber wall. As a result, with high burner outputs and combustion air preheating up to 800 ° C, the surface of the combustion chamber and burner head is not overheated, which allows a considerable service life of the combustion chamber lining and the entire burner orifice even when installed in furnaces with operating temperatures. 1600 to 1800 ° C. By high preheating of the combustion air, the burner then significantly reduces the fuel consumption of the heat generators.

Nejvyšši stability hořeni v celém regulačním rozsahu se dosáhne při volbě stejného počtu čelních a obvodových plynových otvorů, příkladně šesti čelních a šesti obvodových.The highest combustion stability in the entire control range is achieved by selecting the same number of front and circumferential gas holes, for example six front and six circumferential.

Optimální míšení z hlediska stability hořeni a postupného spalování, nutného pro snížení obsahu ΝΟ_χ ve spalinách, je podmíněno rozsahem úhlu, jenž svírají čelní otvory a který se pohybuje od 45 do 90 stupňů a rozsahem úhlu, jenž svírají obvodová plynové otvory a který se pohybuje od 90 do 175 stupňů. Při úhlech pod 45 stupňů dochází ke snížení stability hoření, a tim i ke snížení použitelnosti hořáku.Optimal mixing in terms of combustion stability and gradual combustion, necessary to reduce the ΝΟ _χ content in the flue gas, is conditioned by the range of the angle formed by the front openings, which is from 45 to 90 degrees, and the range of the angle formed by the circumferential gas openings. from 90 to 175 degrees. At angles below 45 degrees, the burning stability is reduced, and thus the usability of the burner is reduced.

JJ

CS 275 781 86 2CS 275 781 86 2

Příkladné provedení Je znázorněno na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je podélný řez ústím hořáku a na obr. 2 je čelní pohled na hořákovou hlavu.Exemplary embodiment is shown in the accompanying drawing, where Fig. 1 is a longitudinal section of the mouth of the burner and Fig. 2 is a front view of the burner head.

Ústi hořáku je tvořeno hořákovou hlavou 2, po obvodě opatřenou axiálními vzduchovými drážkami 3, do nichž ústí obvodové plynové otvory 4, vzájemně svirajíci středový úhel <X, který se pohybuje v rozsahu 90 až 175 stupňů. Do spalovacího.prostoru j. jsou na čele hořákové hlavy 2 vyústěny čelní plynové otvory 5, které sviraji středový úhel , P°hybujici se v rozsahu 45 až 90 stupňů.The mouth of the burner is formed by a burner head 2, circumferentially provided with axial air grooves 3, into which circumferential gas openings 4 open, mutually clamping a central angle X X which ranges from 90 to 175 degrees. At the front of the burner head 2, front gas openings 5 open into the combustion chamber j, which form a central angle, P ° moving in the range of 45 to 90 degrees.

Hořáková hlava 2 je volně vložena do vnější trubky 8. Střední trubka 9 odděluje vzduchový mezikruhový prostor 6 od plynového mezikruhového prostoru 7. Hořáková hlava 2 je současně posuvně uložena na vnitřní trubce 10 a pevně uchycena na střední trubce Celé ústi hořáku je vsazeno do vyzdívky 11.The burner head 2 is loosely inserted into the outer tube 8. The middle tube 9 separates the air annular space 6 from the gas annular space 7. The burner head 2 is simultaneously slidably mounted on the inner tube 10 and firmly mounted on the middle tube. .

Předehřátý vzduch je přiváděn vzduchovým mezikruhovým prostorem 6 do axiálních vzduchových drážek 3, ze kterých značnou rychlosti vstupuje do spalovacího prostoru j.· Část plynu, přiváděná do hořákové hlavy 2 plynovým mezikruhovým prostorem 7, vstupuje během toku axiální vzduchovou drážkou 3 přes obvodové plynové otvory 4 do spalovacího vzduchu. Tato část plynu vyhoří po smísení ve spalovacím prostoru 2· Zbylý spalovací vzduch se ve spalovacím prostoru j. misi s plynem vystupujícím z čelních plynových otvorů 5, chladí stěny spalovacího prostoru 2 a vyhoří v nezobrazeném prostoru pece v úzkém krátkém plameni .The preheated air is supplied through the annular space 6 to the axial air grooves 3, from which it enters the combustion chamber j at a considerable speed. into the combustion air. This part of the gas burns out after mixing in the combustion chamber 2.

Toto geometrické uspořádání hořáku způsobí předmíseni části paliva a vzduchu ve střední části axiálních vzduchových drážek 3, k jehož vyhoření dojde ve spalovacím prostoru jL· Zbylý spalovací vzduch chladl povrch spalovacího prostoru 2 ^za současného míšení s palivem vytékajícím z čelních plynových otvorů 5 a vyhoří v úzkém paprsku, vystupujícím ze spalovacího prostoru 2 do pece.The geometric arrangement of the burner causes a premixing delivery of fuel and air in the central portion of the axial air slots 3 to which burnout occurs in the combustion chamber JL · The remaining combustion air cools the surface of the combustion chamber 2 ^while mixing with the fuel exiting from the front of the gas holes 5 and burn in a narrow jet emerging from the combustion chamber 2 into the furnace.

Hořák podle vynálezu najde široké uplatněni nejen u pecí s extrémními teplotními parametry, ale i u všech průmyslových peci s požadavkem na vysokou rovnoměrnost teploty při současném požadavku na minimalizaci spotřeby paliva.The burner according to the invention finds wide application not only in furnaces with extreme temperature parameters, but also in all industrial furnaces with a requirement for high temperature uniformity while at the same time a requirement for minimizing fuel consumption.

Claims

PATENT CLAIMS

A gas burner with a high flue gas outlet speed, consisting of a burner body formed by an outer tube, in which a burner head with axial air grooves evenly distributed around its circumference is freely inserted, the burner head being fixedly connected to the central tube and slidably mounted on An inner tube is formed between the middle tube and the inner tube and an annular space is formed between the outer tube and the middle tube, and the burner head is provided with a system of circumferential gas holes and front gas holes, characterized in that these axial air grooves ( 3) They are connected by a system of circumferential gas holes (4) to the inter-gas space (7) so that the central angle (oc) of the circumferential gas holes (4) is in the range from 90 degrees to 175 degrees, while the central angle (β) of the front gas holes (5) opening at the front of the burner head (2) It is in the range from 45 degrees to 90 degrees.

2. A gas burner according to claim 1, characterized in that the front gas openings (5) and the peripheral gas openings (4) are equal.