RU2206830C1

RU2206830C1 - Gas-fired burner

Info

Publication number: RU2206830C1
Application number: RU2002114632A
Authority: RU
Inventors: А.М. Давидсон; Л.А. Колосова; А.В. Сысоев; А.Н. Аминов; А.А. Рукомойкин; А.Ф. Жаров
Original assignee: Северо-Кавказский государственный технологический университет; ОАО "Сибирско-Уральская алюминиевая компания"
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: alumina and cement industries. SUBSTANCE: gas-fired burner designed for fuel combustion has gas and air feed pipelines and mixer; novelty is that mixer is made in the form of extension piece disposed coaxially to gas feed pipeline outlet and joined to air feed pipeline, holes being provided at their joint for air admission; sectional area of extension piece per unit of mixture per-second volume is 0.014-0.17 sq. m and its length is 3.0-3.5 of its diameter. EFFECT: simplified design, reduced fuel consumption, facilitated manufacture, reduced cost of burner. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива и может быть использовано в глиноземной и цементной областях промышленности. The invention relates to the field of fuel combustion and can be used in alumina and cement industries.

Известна горелка для сжигания газообразного топлива фирмы "Унитерм-Цемкон" (см. А. Михайлов-Вагнер. Конструктивное развитие газовых горелок для вращающихся печей. Журнал "Цемент и его применение", ноябрь-декабрь, 1998 г. , с. 7-10), состоящая из трубы для подвода газа и бронированных шлангов для подачи воздуха. Воздух подают в корень газовой струи, т.е. смешение газ-воздух происходит за горелкой. A known burner for burning gaseous fuels from the Uniterm-Zemkon company (see A. Mikhailov-Wagner. Constructive development of gas burners for rotary kilns. Journal "Cement and its application", November-December, 1998, pp. 7-10 ), consisting of a gas supply pipe and armored air hoses. Air is supplied to the root of the gas stream, i.e. gas-air mixing occurs behind the burner.

Недостатками такой горелки являются высокая ее стоимость, сложность подачи воздуха с помощью бронированных шлангов с изменяющимся направлением выхода воздуха. The disadvantages of such a burner are its high cost, the complexity of the air supply using armored hoses with a changing direction of air outlet.

Наиболее близкой к заявляемой горелке является газовая горелка, содержащая трубопроводы для подвода газа и воздуха и смеситель (см. патент РФ 2168112, МПК⁷ F 23 D 14/00, опубл. 27.05.2001 г.).Closest to the claimed burner is a gas burner containing pipelines for supplying gas and air and a mixer (see RF patent 2168112, IPC ⁷ F 23 D 14/00, publ. 05.27.2001).

Недостатками прототипа являются сложность конструкции, трудоемкость изготовления и высокая стоимость горелки. The disadvantages of the prototype are the complexity of the design, the complexity of manufacturing and the high cost of the burner.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости и стоимости газовой горелки. The objective of the proposed technical solution is to simplify the design, reducing the complexity and cost of a gas burner.

Технический результат заключается в снижении удельного расхода топлива за счет высокой степени его сжигания и соответственно низкого содержания окислов азота в отходящих газах. The technical result is to reduce the specific fuel consumption due to the high degree of combustion and, accordingly, the low content of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Этот технический результат достигается тем, что в известной газовой горелке, содержащей трубопроводы для подвода газа и воздуха и смеситель, согласно изобретению последний выполнен в виде насадки, расположенной от устья газового трубопровода коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом, при площади сечения насадки на единицу секундного объема смеси, равного 0,014-0,017 м², и длине, соответствующей 3,0-3,5 ее диаметра. Газовый и воздушный трубопроводы расположены соосно, а в воздушном трубопроводе в области устья газовой трубы выполнены отверстия для подсоса воздуха.This technical result is achieved in that in a known gas burner containing pipelines for supplying gas and air and a mixer, according to the invention, the latter is made in the form of a nozzle located from the mouth of the gas pipeline coaxially with it and connected to the air pipeline, with the nozzle cross-sectional area per second the volume of the mixture, equal to 0.014-0.017 m ² , and a length corresponding to 3.0-3.5 of its diameter. The gas and air pipelines are arranged coaxially, and holes for air intake are made in the air pipe in the area of the mouth of the gas pipe.

Данная конструкция газовой горелки позволит значительно упростить ее, снизить удельный расход топлива, трудозатраты и стоимость горелки. This design of the gas burner will significantly simplify it, reduce specific fuel consumption, labor and the cost of the burner.

Параметры насадки определены экспериментально. The nozzle parameters are determined experimentally.

При площади сечения насадки на единицу секундного объема меньше 0,014 м² воспламенение топлива удаляется от устья насадки, горение становится неустойчивым, так как скорость истечения смеси велика.When the nozzle cross-sectional area per unit second volume is less than 0.014 m ^{2, the} ignition of the fuel is removed from the mouth of the nozzle, and combustion becomes unstable, since the flow rate of the mixture is high.

При площади сечения насадки более 0,017 м² газовоздушная смесь может воспламеняться в самой насадке, что приводит к ухудшению условий работы горелки. При длине насадки меньше 3-х ее диаметров происходит недостаточное смешение газа с воздухом для горения, а при длине больше 3,5 ее диаметра горение начинается внутри насадки, в результате чего возникают большие температуры в ней и снизится срок службы насадки.With a nozzle cross-sectional area of more than 0.017 m ^{2, the} gas-air mixture can ignite in the nozzle itself, which leads to a deterioration in the operating conditions of the burner. When the length of the nozzle is less than 3 of its diameters, there is insufficient mixing of gas with air for combustion, and with a length of more than 3.5 its diameter, combustion begins inside the nozzle, resulting in high temperatures in it and the service life of the nozzle will decrease.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид горелки в разрезе, а на фиг.2 - разрез по А-А. The essence of the device is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the burner in section, and figure 2 is a section along aa.

Газовая горелка состоит из трубопроводов 1, 2 для подвода газа и воздуха, смесителя, выполненного в виде насадки 3, расположенной от устья газового трубопровода 1 коаксиально ему и соединенной с воздушным трубопроводом 2, отверстий 4 для подсоса воздуха, выполненных в месте соединения воздушного трубопровода 2 с насадкой 3. The gas burner consists of pipelines 1, 2 for supplying gas and air, a mixer made in the form of a nozzle 3 located from the mouth of the gas pipeline 1 coaxially with it and connected to the air pipe 2, openings 4 for air intake made at the junction of the air pipe 2 with nozzle 3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газообразное топливо подают через трубопровод 1, а воздух - через установленный соосно ему газопровод 2. Горелка снабжена насадкой 3, расположенной коаксиально газовому трубопроводу 1, которая соединена c воздушным трубопроводом 2, в месте соединения которых выполнены отверстия 4 для подсоса воздуха. Воздух первоначально поступает, например, из холодильника в головку печи (не указано), а затем через отверстия 4 в насадку 3. При этом в насадке 3 происходит перемешивание газа с воздухом, проходящим через горелку и подсасываемым через отверстия 4 подогретым воздухом. Gaseous fuel is supplied through line 1, and air is supplied through gas line 2 installed coaxially to it. The burner is equipped with a nozzle 3 located coaxially to the gas line 1, which is connected to the air line 2, at the junction of which openings 4 are made for air intake. Air initially enters, for example, from the refrigerator to the furnace head (not indicated), and then through the openings 4 to the nozzle 3. At the same time, the gas is mixed in the nozzle 3 with the air passing through the burner and the heated air being sucked in through the holes 4.

Количество воздуха, подаваемое через трубопровод 2 и отверстия 4, должно быть достаточным для воспламенения смеси на выходе из насадки 3, что определяется ее площадью сечения и длиной. The amount of air supplied through the pipeline 2 and the holes 4 should be sufficient to ignite the mixture at the outlet of the nozzle 3, which is determined by its cross-sectional area and length.

В результате воспламенения смеси газа и воздуха на выходе ее из насадки 3 окружающий факел воздух интенсивно увлекается в зону горения, что обеспечивает повышение скорости сжигания топлива, полноту сжигания и повышение максимальной температуры горения. При этом происходит также снижение содержания окислов азота в отходящих газах за счет расходования кислорода на процесс горения до температуры образования окислов азота. As a result of ignition of the gas and air mixture at the outlet of the nozzle 3, the surrounding air is intensely entrained in the combustion zone, which ensures an increase in the rate of fuel combustion, completeness of combustion, and an increase in the maximum combustion temperature. In this case, there is also a decrease in the content of nitrogen oxides in the exhaust gases due to the consumption of oxygen on the combustion process to the temperature of formation of nitrogen oxides.

Для достижения таких результатов экспериментально установлена рациональная площадь сечения насадки 3 на единицу секундного объема смеси, равная 0,014-0,017 м², и длина (L) насадки 4, определяемая в зависимости от ее диаметра (D) по формуле:
L=(3,0-3,5)D.To achieve such results, a rational cross-sectional area of the nozzle 3 per unit second volume of the mixture, equal to 0.014-0.017 m ² , and the length (L) of the nozzle 4, determined depending on its diameter (D) by the formula:
L = (3.0-3.5) D.

Испытания горелки проводились на промышленных печах кальцинации глинозема. Такие горелки эффективно можно использовать и на цементных печах. Burner tests were conducted on industrial alumina calcination furnaces. Such burners can also be used effectively in cement kilns.

Использование газовой горелки по сравнению с прототипом позволит значительно упростить ее конструкцию, снизить удельный расход топлива за счет высокой степени его сжигания, уменьшить трудоемкость изготовления и ее стоимость, а также снизить содержание окислов азота в отходящих газах, что улучшит экологию окружающей среды. The use of a gas burner compared to the prototype will significantly simplify its design, reduce specific fuel consumption due to the high degree of combustion, reduce the complexity of manufacturing and its cost, as well as reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gases, which will improve the environment.

Claims

1. A gas burner containing pipelines for supplying gas and air, and a mixer, characterized in that the mixer is made in the form of a nozzle located from the mouth of the gas pipeline coaxially to it and connected to the air pipeline, with a nozzle cross-sectional area per unit second volume of the mixture equal to 0.014-0.017 m ² , and a length corresponding to 3.0-3.5 of its diameter.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the gas and air pipelines are aligned.

3. The burner according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that in the air pipe in the mouth of the gas pipe holes are made for air intake.