RU229922U1 - Burner for combustion of low-calorie and waste gases - Google Patents
Burner for combustion of low-calorie and waste gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU229922U1 RU229922U1 RU2024122195U RU2024122195U RU229922U1 RU 229922 U1 RU229922 U1 RU 229922U1 RU 2024122195 U RU2024122195 U RU 2024122195U RU 2024122195 U RU2024122195 U RU 2024122195U RU 229922 U1 RU229922 U1 RU 229922U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- low
- calorie
- combustion
- gas
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к горелочным устройствам и может быть использована при организации сжигания различных низкокалорийных газовых топлив, в том числе сбросных газов, совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле в камерах сгорания теплоэнергетических установок и промышленных печах. Горелка для сжигания низкокалорийных и сбросных газов содержит центральный канал 2 подачи топлива с установленным на выходе газораздающим насадком 3, вокруг которого и соосно с ним последовательно расположены внутренний кольцевой канал 4 воздуха с топливными трубками 13 периферийного газового коллектора, внешний кольцевой канал 5 воздуха и кольцевой канал 6 низкокалорийного газа, в которых установлены аксиальные лопаточные завихрители 10, 11 и 12. На конце внешней обечайки кольцевого канала 6 низкокалорийного газа может быть установлен конфузор 16 с углом сужения от 10° до 30°. Данная конструкция позволяет увеличить скорость смешения воздуха с потоком низкокалорийного газа и повысить стабильность воспламенения и горения топлива за счет образования двух приосевых зон обратных токов горячих топочных газов, а также при необходимости перераспределять воздух в область с недостатком окислителя путем его подачи в горелку через два воздушных канала с установленными аксиальными лопаточными завихрителями. Полезная модель обеспечивает повышение эффективности сжигания различных низкокалорийных газовых топлив, в том числе сбросных газов, совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле с обеспечением надежности конструкции и стабильности горения при различных нагрузках и режимах работы горелочного устройства. The utility model relates to burner devices and can be used in organizing the combustion of various low-calorie gas fuels, including waste gases, together with natural gas in a wide range of ratios by heat fraction in combustion chambers of thermal power plants and industrial furnaces. The burner for burning low-calorie and waste gases comprises a central channel 2 for fuel supply with a gas-distributing nozzle 3 installed at the outlet, around which and coaxially with it, an internal annular air channel 4 with fuel tubes 13 of the peripheral gas manifold, an external annular air channel 5 and an annular channel 6 of low-calorie gas, in which axial vane swirlers 10, 11 and 12 are installed, are successively located. At the end of the outer shell of the annular channel 6 of low-calorie gas, a confuser 16 with a convergence angle from 10° to 30° can be installed. This design allows to increase the speed of mixing air with the low-calorie gas flow and to increase the stability of ignition and combustion of fuel due to the formation of two paraxial zones of reverse flows of hot combustion gases, and also, if necessary, to redistribute air to the area with a deficiency of oxidizer by feeding it to the burner through two air channels with installed axial blade swirlers. The utility model ensures an increase in the efficiency of combustion of various low-calorie gas fuels, including waste gases, together with natural gas in a wide range of ratios by heat fraction with ensuring the reliability of the design and combustion stability under various loads and operating modes of the burner device.
Description
Полезная модель относится к горелочным устройствам и может быть использована при организации сжигания различных низкокалорийных газовых топлив, в том числе сбросных газов, совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле в камерах сгорания теплоэнергетических установок и промышленных печах. The utility model relates to burner devices and can be used in organizing the combustion of various low-calorie gas fuels, including waste gases, together with natural gas in a wide range of ratios by heat fraction in combustion chambers of thermal power plants and industrial furnaces.
Известно горелочное устройство для сжигания и полного термического обезвреживания различных газовых топлив, в том числе забалластированных газов, совместно с природным газом или без него (RU № 77396 U1, МПК F23D 14/58, 2008 г.), содержащее воздухоподводящий короб и расположенные в нем соосно камеру смешения, средний канал с лопатками завихрителя и центральный канал. В раздающем воздушном коробе аксиально-тангенциально установлены сопла, через которые первичный воздух поступает в камеру смешения и смешивается с предварительно закрученным потоком газа. Такое расположение сопел позволяет распределить равномерно первичный воздух в потоке отходящего газа и максимально быстро и полно сжечь топливо, в результате чего укорачивается факел горения и уменьшаются размеры камеры горения. Диаметр среднего канала составляет 0,55-0,65 диаметра выходного сопла горелочного устройства, что позволяет сохранить максимальную производительность устройства и обеспечивает сгорание отходящих газов вне горелочного устройства, без возврата дымовых газов внутрь горелочного устройства и его повреждения вследствие перегрева.A burner device is known for burning and completely thermally rendering harmless various gas fuels, including ballasted gases, together with natural gas or without it (RU No. 77396 U1, IPC F23D 14/58, 2008), comprising an air supply box and a mixing chamber, a middle channel with swirler blades and a central channel located coaxially in it. Nozzles are installed axially-tangentially in the distributing air box, through which primary air enters the mixing chamber and mixes with a pre-swirled gas flow. Such an arrangement of nozzles allows for uniform distribution of primary air in the exhaust gas flow and for the fuel to be burned as quickly and completely as possible, as a result of which the combustion flame is shortened and the dimensions of the combustion chamber are reduced. The diameter of the middle channel is 0.55-0.65 of the diameter of the outlet nozzle of the burner device, which allows maintaining maximum productivity of the device and ensures combustion of exhaust gases outside the burner device, without the return of flue gases into the burner device and its damage due to overheating.
Недостатком данного горелочного устройства является отсутствие возможности увеличения доли природного газа при необходимости частичного замещения низкокалорийного топлива в силу наличия только одного канала подачи природного газа на подсветку, а также отсутствие возможности корректировки факела при изменении состава и/или расхода топлива путем регулирования скорости смешения воздуха с топливом, что снижает эффективность сжигания газа. Кроме того, из-за подачи части воздуха через воздушные сопла и последующего его полного смешения с отходящим газом до выхода из горелки снижается надежность работы горелочного устройства вследствие расположения факела в непосредственной близости от внутренних элементов горелки, таких как воздушные сопла и аксиальные лопатки завихрителя в центральном воздушном канале, что может привести к их перегреву и повреждениям.The disadvantage of this burner device is the lack of the ability to increase the proportion of natural gas when it is necessary to partially replace low-calorie fuel due to the presence of only one channel for supplying natural gas to the backlight, as well as the lack of the ability to adjust the torch when changing the composition and/or fuel consumption by adjusting the speed of mixing air with fuel, which reduces the efficiency of gas combustion. In addition, due to the supply of part of the air through the air nozzles and its subsequent complete mixing with the exhaust gas before exiting the burner, the reliability of the burner device is reduced due to the location of the torch in close proximity to the internal elements of the burner, such as air nozzles and axial swirler blades in the central air channel, which can lead to their overheating and damage.
Наиболее близким по технической сущности является горелочное устройство для сжигания низкокалорийного газа (RU № 211642 U1, МПК F23D 14/22, 2022 г.), содержащее воздушный канал, соосно размещенные в нем периферийные газораздающие трубки, центральную трубу подачи природного газа для подсветки, на которой размещен аксиальный завихритель, занимающий 0,4-0,7 сечения воздушного канала, внутри центральной трубы размещен ствол для мазутной форсунки, улиточный завихритель, расположенный по внешнему периметру воздушного канала, для подачи низкокалорийного газа, канал низкокалорийного газа, при этом газораздающие трубки размещены по периметру аксиального завихрителя и выполнены с возможностью подачи природного газа. Технический результат по обеспечению эффективности сжигания низкокалорийного газа с минимальным количеством подсветки природным газом достигается тем, что поток низкокалорийного газа закручивается улиточным завихрителем и подается по внешнему периметру воздушного потока, где низкокалорийный газ прогревается высокотемпературными продуктами горения из топки, что совместно с осевой зоной обратных токов обеспечивает его надежное воспламенение и выгорание.The closest in technical essence is a burner device for burning low-calorie gas (RU No. 211642 U1, IPC F23D 14/22, 2022), containing an air duct, peripheral gas-distributing tubes coaxially located therein, a central pipe for supplying natural gas for illumination, on which an axial swirler is located, occupying 0.4-0.7 of the cross-section of the air duct, a barrel for a fuel oil nozzle is located inside the central pipe, a snail swirler located along the outer perimeter of the air duct for supplying low-calorie gas, a low-calorie gas channel, while the gas-distributing tubes are located along the perimeter of the axial swirler and are designed with the possibility of supplying natural gas. The technical result of ensuring the efficiency of combustion of low-calorie gas with a minimum amount of natural gas illumination is achieved by the fact that the flow of low-calorie gas is swirled by a snail swirler and supplied along the outer perimeter of the air flow, where the low-calorie gas is heated by high-temperature combustion products from the furnace, which, together with the axial zone of reverse currents, ensures its reliable ignition and burnout.
Недостатком этого горелочного устройства является низкая скорость смешения низкокалорийного газа с воздухом и, как следствие, сниженная интенсивность выгорания топлива в силу того, что часть воздуха, наиболее близкая к области подачи низкокалорийного газа, подается без закручивания, что приводит к снижению эффективности сжигания топлива, затяжному горению и, как следствие, увеличению длины факела горелочного устройства. Более того, при сжигании низкокалорийного газа совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле и/или широком диапазоне характеристик топлива эффективность сжигания топлива также снижается из-за подачи всего воздуха через один канал и отсутствия возможности перераспределения воздуха от оси горелки к периферии и обратно для исключения областей с богатой смесью, что может привести к локальным недостаткам окислителя и существенному затягиванию горения. В тоже время в других областях могут образоваться зоны с высоким избытком воздуха, что приводит к интенсивному горению топлива и повышению локальных температур газовой смеси, тем самым снижая надежность работы горелочного устройства из-за перегрева и повреждения внутренних элементов.The disadvantage of this burner device is the low speed of mixing of low-calorie gas with air and, as a consequence, the reduced intensity of fuel combustion due to the fact that part of the air closest to the low-calorie gas supply area is supplied without swirling, which leads to a decrease in the efficiency of fuel combustion, protracted combustion and, as a consequence, an increase in the length of the torch of the burner device. Moreover, when burning low-calorie gas together with natural gas in a wide range of the ratio by heat fraction and/or a wide range of fuel characteristics, the efficiency of fuel combustion also decreases due to the supply of all air through one channel and the lack of the ability to redistribute air from the burner axis to the periphery and back to exclude areas with a rich mixture, which can lead to local deficiencies of the oxidizer and a significant prolongation of combustion. At the same time, in other areas, zones with high excess air may form, which leads to intense combustion of fuel and an increase in local temperatures of the gas mixture, thereby reducing the reliability of the burner device due to overheating and damage to internal elements.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности сжигания различных низкокалорийных газовых топлив, в том числе сбросных газов, совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле и широком диапазоне характеристик топлива с обеспечением надежности конструкции и стабильности горения при различных нагрузках и режимах работы горелочного устройства.The technical objective of this utility model is to increase the efficiency of combustion of various low-calorie gas fuels, including waste gases, together with natural gas in a wide range of ratios by heat fraction and a wide range of fuel characteristics, while ensuring the reliability of the design and combustion stability under various loads and operating modes of the burner device.
Технический результат достигается тем, что горелка для сжигания низкокалорийных и сбросных газов содержит центральный канал подачи топлива по оси горелки, вокруг которого и соосно с ним расположены кольцевой канал воздуха с расположенными на одинаковом расстоянии от оси горелки топливными трубками периферийного газового коллектора и установленным на выходе из канала лопаточным завихрителем, кольцевой канал низкокалорийного топлива. Согласно полезной модели, воздушный канал разделен на внутренний кольцевой воздушный канал с установленным на выходе из канала аксиальным лопаточным завихрителем и внешний кольцевой воздушный канал, причем высота h внутреннего кольцевого воздушного канала и диаметр D наружной обечайки внешнего кольцевого воздушного канала имеют определенное соотношение. При этом топливные трубки периферийного газового коллектора расположены во внешней части внутреннего кольцевого воздушного канала, а во внешнем кольцевом воздушном канале и в канале низкокалорийного газа установлены аксиальные лопаточные завихрители с профилированными лопатками. На конце внешней обечайки кольцевого канала низкокалорийного газа может быть установлен конфузор.The technical result is achieved in that the burner for burning low-calorie and waste gases contains a central channel for feeding fuel along the burner axis, around which and coaxially with it, an annular air channel with fuel tubes of the peripheral gas manifold located at the same distance from the burner axis and a vane swirler installed at the outlet of the channel, an annular channel of low-calorie fuel are located. According to the utility model, the air channel is divided into an internal annular air channel with an axial vane swirler installed at the outlet of the channel and an external annular air channel, wherein the height h of the internal annular air channel and the diameter D of the outer shell of the external annular air channel have a certain ratio. In this case, the fuel tubes of the peripheral gas manifold are located in the outer part of the internal annular air channel, and axial vane swirlers with profiled blades are installed in the external annular air channel and in the low-calorie gas channel. A confuser can be installed at the end of the outer shell of the annular channel of low-calorie gas.
Конструкция горелки для сжигания низкокалорийных и сбросных газов представлена на чертежах:The design of the burner for burning low-calorie and waste gases is shown in the drawings:
на фиг. 1 – продольный разрез горелки;Fig. 1 – longitudinal section of the burner;
на фиг. 2 – вид А на фиг. 1.in fig. 2 – view A in Fig. 1.
На фиг. 1 дополнительно показаны: А – зона подсветки за счет горения высококалорийного топлива центрального канала подачи топлива; Б – зона смешения низкокалорийного газа с воздухом и нагрева до температуры его воспламенения; В – зона дожигания низкокалорийного топлива.Fig. 1 additionally shows: A – the illumination zone due to combustion of high-calorie fuel of the central fuel supply channel; B – the zone of mixing of low-calorie gas with air and heating to its ignition temperature; B – the zone of afterburning of low-calorie fuel.
Горелка для сжигания низкокалорийных и сбросных газов устанавливается на стене топки 1 котла. Она содержит центральный канал 2 подачи топлива с установленным на выходе газораздающим насадком 3. Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены внутренний кольцевой канал 4 воздуха, внешний кольцевой канал 5 воздуха и кольцевой канал 6 низкокалорийного газа, которые оборудованы, соответственно, входными патрубками 7, 8 и 9. Во внутреннем кольцевом канале 4 воздуха на выходе установлен аксиальный лопаточный завихритель 10, а во внешнем кольцевом канале 5 воздуха и в кольцевом канале 6 низкокалорийного газа установлены, соответственно, аксиальные лопаточные завихрители 11 и 12 с профилированными лопатками. Через внутренний кольцевой канал 4 воздуха у внешней стенки канала сонаправлено оси горелки и равномерно по окружности проходят топливные трубки 13 периферийного газового коллектора, на выходе из которых установлены сопла раздачи топлива 14, и запальное устройство 15. Рекомендуемое оптимальное число топливных трубок 13 периферийного газового коллектора составляет от 4 до 8.The burner for burning low-calorie and waste gases is mounted on the wall of the boiler furnace 1. It contains a central channel 2 for fuel supply with a gas-distributing nozzle 3 installed at the outlet. Around the central channel 2 and coaxially with it, an internal annular channel 4 of air, an external annular channel 5 of air and an annular channel 6 of low-calorie gas are sequentially located, which are equipped, respectively, with inlet pipes 7, 8 and 9. In the internal annular channel 4 of air, an axial vane swirler 10 is installed at the outlet, and in the external annular channel 5 of air and in the annular channel 6 of low-calorie gas, axial vane swirlers 11 and 12 with profiled vanes are installed, respectively. Through the internal annular air channel 4 at the outer wall of the channel, in the direction of the burner axis and uniformly around the circumference, the fuel tubes 13 of the peripheral gas manifold pass, at the outlet of which the fuel dispensing nozzles 14 and the ignition device 15 are installed. The recommended optimal number of fuel tubes 13 of the peripheral gas manifold is from 4 to 8.
Высота h внутреннего кольцевого канала 4 воздуха соотносится с диаметром D наружной обечайки внешнего кольцевого канала 5 воздуха следующим образом:The height h of the inner annular air channel 4 is related to the diameter D of the outer shell of the outer annular air channel 5 as follows:
, ,
где h – высота внутреннего кольцевого канала 4 воздуха;where h is the height of the inner annular air channel 4;
D – диаметр наружной обечайки внешнего кольцевого канала 5 воздуха.D – diameter of the outer shell of the outer annular air channel 5.
На конце внешней обечайки кольцевого канала 6 низкокалорийного газа может быть установлен конфузор 16 с углом сужения от 10° до 30°.At the end of the outer shell of the annular channel 6 of low-calorie gas, a confuser 16 with a convergence angle from 10° to 30° can be installed.
Горелка для сжигания низкокалорийных и сбросных газов работает следующим образом.The burner for burning low-calorie and waste gases operates as follows.
При работе горелки для сжигания низкокалорийных и сбросных газов в режиме номинальной нагрузки и с максимальной тепловой долей низкокалорийного газа через газораздающую насадку 3 центрального канала 2 подачи топлива подают высококалорийное топливо в размере 3% по тепловой доле и производят розжиг горелки посредством запальника 15, установленного во внутреннем кольцевом канале 4 воздуха. Для этого по входному патрубку 7 в кольцевой канал 4 подают воздух, необходимый для воспламенения и горения топлива. Аксиальный лопаточный завихритель 10 на выходе из кольцевого канала 4 закручивает поток воздуха, тем самым улучшая смешение высококалорийного топлива с воздухом и образуя приосевую зону обратных токов горячих топочных газов, что позволяет повысить стабильность воспламенения топлива в данной области и создать зону подсветки А. Избыток окислителя в зоне А горения высококалорийного топлива центрального канала 2 подачи топлива приводит к интенсификации горения топлива и повышению локальных температур газов, что способствует стабильному воспламенению и горению низкокалорийного топлива за счет нагрева (подсветки) до температуры его воспламенения.When the burner is operating for burning low-calorific and waste gases in the nominal load mode and with the maximum thermal fraction of low-calorific gas, high-calorific fuel is supplied through the gas-distributing nozzle 3 of the central channel 2 of the fuel supply in the amount of 3% by thermal fraction and the burner is ignited by means of the igniter 15 installed in the internal annular air channel 4. For this purpose, air necessary for ignition and combustion of the fuel is supplied through the inlet pipe 7 into the annular channel 4. The axial blade swirler 10 at the outlet of the annular channel 4 swirls the air flow, thereby improving the mixing of high-calorific fuel with air and forming a near-axial zone of reverse flows of hot combustion gases, which makes it possible to increase the stability of fuel ignition in this area and create a zone of illumination A. The excess of oxidizer in zone A of combustion of high-calorific fuel of the central channel 2 of fuel supply leads to intensification of fuel combustion and an increase in local gas temperatures, which contributes to stable ignition and combustion of low-calorific fuel due to heating (illumination) to its ignition temperature.
После разогрева топки через кольцевой канал 6 низкокалорийного газа начинают постепенно подавать топливо одновременно с увеличением подачи воздуха через входной патрубок 8 во внешний кольцевой канал 5. Поток воздуха из внешнего кольцевого канала 5 проходит через аксиальный лопаточный завихритель 11 и закручивается, устремляясь на периферию, что способствует интенсивному смешению с потоком низкокалорийного газа из кольцевого канала 6, в результате чего образуется зона Б предварительного смешения низкокалорийного газа с окислителем и нагрева смеси до температуры воспламенения от высоких локальных температур в зоне А. Направление закручивания потоков во внутреннем кольцевом канале 4 воздуха, внешнем кольцевом канале 5 воздуха и кольцевом канале 6 низкокалорийного газа совпадает. Для увеличения интенсивности перемешивания низкокалорийного топлива с окислителем на конце внешней обечайки кольцевого канала 6 низкокалорийного газа может быть установлен конфузор 16 с углом сужения от 10° до 30°. Это позволяет дополнительно повысить скорость смешения низкокалорийного топлива с окислителем за счет отклонения потока топлива непосредственно в поток воздуха из внешнего кольцевого канала 5. После нагрева смеси низкокалорийного газа и воздуха от подсветки высококалорийным газом и раскаленных топочных газов происходит его воспламенение и интенсивное горение.After heating the furnace through the annular channel 6 of low-calorie gas, fuel is gradually supplied simultaneously with an increase in the air supply through the inlet pipe 8 into the outer annular channel 5. The air flow from the outer annular channel 5 passes through the axial vane swirler 11 and swirls, rushing to the periphery, which promotes intensive mixing with the low-calorie gas flow from the annular channel 6, as a result of which zone B is formed for preliminary mixing of the low-calorie gas with the oxidizer and heating of the mixture to the ignition temperature from high local temperatures in zone A. The direction of swirling of the flows in the inner annular channel 4 of air, the outer annular channel 5 of air and the annular channel 6 of low-calorie gas coincides. To increase the intensity of mixing of low-calorie fuel with the oxidizer, a confuser 16 with a constriction angle of 10° to 30° can be installed at the end of the outer shell of the annular channel 6 of low-calorie gas. This allows for an additional increase in the rate of mixing of low-calorie fuel with the oxidizer by deflecting the fuel flow directly into the air flow from the outer annular channel 5. After heating the mixture of low-calorie gas and air from the illumination of high-calorie gas and hot combustion gases, it ignites and burns intensively.
За счет закручивания потоков низкокалорийного газа и воздуха из внешнего кольцевого канала 5 после начала воспламенения образуется приосевая зона В обратных токов смеси горячих продуктов реакций и недогоревшего низкокалорийного топлива, которая обеспечивает стабильность дожигания низкокалорийного топлива. В зону В поступает неизрасходованный воздух из внутреннего кольцевого канала 4 после сжигания высококалорийного топлива в зоне А, в результате чего происходит полное дожигание низкокалорийного топлива.Due to the swirling of the low-calorie gas and air flows from the outer annular channel 5 after the start of ignition, a near-axial zone B of reverse flows of the mixture of hot reaction products and unburned low-calorie fuel is formed, which ensures the stability of the afterburning of the low-calorie fuel. Unspent air from the inner annular channel 4 enters zone B after the combustion of the high-calorie fuel in zone A, as a result of which complete afterburning of the low-calorie fuel occurs.
При работе горелки в режиме номинальной нагрузки и с увеличением тепловой доли природного газа до 60% через газораздающую насадку 3 центрального канала 2 подачи топлива подают высококалорийное топливо в размере 5% по тепловой доле и производят розжиг горелки посредством запальника 15, установленного во внутреннем кольцевом канале 4 воздуха. Воздух, необходимый для воспламенения и горения, подают в кольцевой канал 4 через входной патрубок 7, где он закручивается аксиальным лопаточным завихрителем 10, в результате чего образуется приосевая зона обратных токов горячих топочных газов, и повышается стабильность воспламенения топлива в данной области.When the burner operates in the nominal load mode and with an increase in the thermal fraction of natural gas to 60%, high-calorific fuel is supplied through the gas-distributing nozzle 3 of the central channel 2 of the fuel supply in the amount of 5% by thermal fraction and the burner is ignited by means of the igniter 15 installed in the internal annular air channel 4. The air required for ignition and combustion is supplied to the annular channel 4 through the inlet branch pipe 7, where it is swirled by the axial blade swirler 10, as a result of which a paraxial zone of reverse currents of hot furnace gases is formed, and the stability of fuel ignition in this area is increased.
После установления стабильного горения топлива центрального канала 2 через сопла раздачи 14 топливных трубок 13 периферийного газового коллектора и кольцевой канал 6 низкокалорийного газа начинают постепенно подавать топливо одновременно с увеличением подачи воздуха через входной патрубок 8 во внешний кольцевой канал 5. При этом в центральной приосевой области существенно снижается избыток воздуха вследствие подачи в данную зону дополнительного высококалорийного топлива через топливные трубки 13 периферийного газового коллектора. Поэтому часть воздуха из внешнего кольцевого канала 5 перебрасывают во внутренний кольцевой канал 4 для увеличения избытка воздуха в центральной приосевой области, что позволяет обеспечить стабильное воспламенение и горение топлива в данной зоне.After the establishment of stable combustion of the fuel of the central channel 2 through the nozzles of distribution 14 of the fuel tubes 13 of the peripheral gas manifold and the annular channel 6 of low-calorie gas, fuel begins to be gradually supplied simultaneously with an increase in the air supply through the inlet pipe 8 into the outer annular channel 5. In this case, the excess air in the central axial region is significantly reduced due to the supply of additional high-calorie fuel to this zone through the fuel tubes 13 of the peripheral gas manifold. Therefore, some of the air from the outer annular channel 5 is transferred to the inner annular channel 4 to increase the excess air in the central axial region, which allows for stable ignition and combustion of the fuel in this zone.
Поток воздуха из внешнего кольцевого канала 5 закручивается аксиальным лопаточным завихрителем 11, после чего одна часть потока способствует интенсивному выгоранию топлива периферийного газового коллектора, а другая часть смешивается с потоком низкокалорийного газа из кольцевого канала 6. Большая тепловая доля высококалорийного топлива способствует образования области с высокими локальными температурами горения, что обеспечивает высокую стабильность дожигания низкокалорийного топлива.The air flow from the outer annular channel 5 is swirled by the axial blade swirler 11, after which one part of the flow promotes intensive combustion of the fuel of the peripheral gas manifold, and the other part is mixed with the flow of low-calorie gas from the annular channel 6. The large thermal fraction of high-calorie fuel promotes the formation of a region with high local combustion temperatures, which ensures high stability of the afterburning of low-calorie fuel.
Оптимальным соотношением высоты h внутреннего кольцевого канала 4 и диаметра D наружной обечайки внешнего кольцевого канала 5 является 0,20−0,35. Такое соотношение обеспечивает оптимальное деление потока воздуха между внутренним кольцевым каналом 4 и внешним кольцевым каналом 5 с возможностью перераспределения части воздуха из одного кольцевого канала в другой. При соотношении высоты h внутреннего кольцевого канала 4 и диаметра D наружной обечайки внешнего кольцевого канала 5 менее 0,20 расход воздуха может быть недостаточным для обеспечения стабильного воспламенения и горения топлива в приосевой области горелки, особенно при режимах горения с увеличением тепловой доли природного газа. Более того, отсутствует возможность переброса существенной части воздуха из внешнего кольцевого канала 5 во внутренний кольцевой канал 4 из-за значительного увеличения аэродинамического сопротивления горелки по внутреннему кольцевому каналу 4 воздуха. При соотношении высоты h внутреннего кольцевого канала 4 и диаметра D наружной обечайки внешнего кольцевого канала 5 более 0,35 смесь низкокалорийного газа и воздуха на начальном участке становится более богатой по топливу, что приводит к менее стабильному воспламенению и горению низкокалорийного газа, в результате чего снижается эффективность сжигания низкокалорийных топлив.The optimum ratio of the height h of the inner annular channel 4 and the diameter D of the outer shell of the outer annular channel 5 is 0.20−0.35. Such a ratio ensures the optimum division of the air flow between the inner annular channel 4 and the outer annular channel 5 with the possibility of redistributing part of the air from one annular channel to the other. When the ratio of the height h of the inner annular channel 4 and the diameter D of the outer shell of the outer annular channel 5 is less than 0.20, the air flow rate may be insufficient to ensure stable ignition and combustion of the fuel in the near-axial region of the burner, especially in combustion modes with an increase in the thermal fraction of natural gas. Moreover, there is no possibility of transferring a significant portion of the air from the outer annular channel 5 to the inner annular channel 4 due to a significant increase in the aerodynamic resistance of the burner along the inner annular channel 4 of air. When the ratio of the height h of the inner annular channel 4 and the diameter D of the outer shell of the outer annular channel 5 is more than 0.35, the mixture of low-calorie gas and air in the initial section becomes richer in fuel, which leads to less stable ignition and combustion of the low-calorie gas, as a result of which the efficiency of burning low-calorie fuels decreases.
Использование предлагаемой горелки для сжигания низкокалорийных и сбросных газов позволяет повысить эффективность сжигания различных низкокалорийных газовых топлив совместно с природным газом в широком диапазоне соотношения по тепловой доле и широком диапазоне характеристик топлива с обеспечением надежности конструкции и стабильности горения при различных нагрузках и режимах работы горелочного устройства.The use of the proposed burner for burning low-calorie and waste gases makes it possible to increase the efficiency of burning various low-calorie gas fuels together with natural gas in a wide range of heat fraction ratios and a wide range of fuel characteristics, ensuring the reliability of the design and combustion stability under various loads and operating modes of the burner device.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU229922U1 true RU229922U1 (en) | 2024-11-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU240844U1 (en) * | 2025-04-04 | 2026-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗиО-Энерджи" | Swirl gas-air burner for co-firing of blast furnace gas and natural gas with low nitrogen oxide emissions |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913822A (en) * | 1982-07-14 | 1984-01-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Combustion of low calorie gas and burner therefor |
| SU754938A1 (en) * | 1978-08-07 | 1984-11-15 | Sred Az Vnii Ispolzovaniya Gaz | Burner |
| KR101213883B1 (en) * | 2012-10-11 | 2012-12-18 | 주식회사 수국 | Low nitrogen oxide burner for burning low-calorie combustion gas |
| RU211642U1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-06-16 | Дмитрий Рюрикович Григорьев | Burner device for combustion of low-calorie gas |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU754938A1 (en) * | 1978-08-07 | 1984-11-15 | Sred Az Vnii Ispolzovaniya Gaz | Burner |
| JPS5913822A (en) * | 1982-07-14 | 1984-01-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Combustion of low calorie gas and burner therefor |
| KR101213883B1 (en) * | 2012-10-11 | 2012-12-18 | 주식회사 수국 | Low nitrogen oxide burner for burning low-calorie combustion gas |
| RU211642U1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-06-16 | Дмитрий Рюрикович Григорьев | Burner device for combustion of low-calorie gas |
| RU220516U1 (en) * | 2023-07-25 | 2023-09-19 | Дмитрий Рюрикович Григорьев | Burner device for combustion of low-calorie gas and natural gas with low nitrogen oxide emissions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU240844U1 (en) * | 2025-04-04 | 2026-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗиО-Энерджи" | Swirl gas-air burner for co-firing of blast furnace gas and natural gas with low nitrogen oxide emissions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7914280B2 (en) | Combustion method and apparatus | |
| US8485813B2 (en) | Three stage low NOx burner system with controlled stage air separation | |
| JP2008502877A (en) | Stagnation point backflow combustor for combustion systems | |
| SU1280271A1 (en) | Burner | |
| FI65853C (en) | BRAENNARE | |
| US3885903A (en) | Reduction of pollutants in gaseous hydrocarbon combustion products | |
| RU229922U1 (en) | Burner for combustion of low-calorie and waste gases | |
| CN115468163A (en) | A low-nitrogen burner for ammonia fuel and its working method | |
| JP6152417B2 (en) | Fuel injection system used in catalyst heaters and reactors for catalytic combustion of liquid fuel | |
| CN217004457U (en) | A gas-fired low-nitrogen burner with partially premixed high and low speed configuration | |
| CN102032565B (en) | Powdered-coal burner and rotary cement kiln using same | |
| RU2230257C2 (en) | Device for burning gaseous fuel | |
| US4021191A (en) | Reduction of pollutants in gaseous hydrocarbon combustion products | |
| CN102032563B (en) | Pulverized coal burner and boiler with same | |
| RU2825927C1 (en) | Low-emission gas burner with external fuel supply | |
| RU240844U1 (en) | Swirl gas-air burner for co-firing of blast furnace gas and natural gas with low nitrogen oxide emissions | |
| RU211642U1 (en) | Burner device for combustion of low-calorie gas | |
| RU2050511C1 (en) | Method for burning organic fuel | |
| RU2287110C2 (en) | Method for intensification of the process of gas burning and burner device for its realization | |
| JP2005265394A6 (en) | Mixed fire boiler | |
| JP2005265394A (en) | Mixed fire boiler | |
| CN118669804B (en) | A burner suitable for coal powder mixed with ammonia | |
| RU41117U1 (en) | COMBINED BURNER | |
| RU2394185C2 (en) | Installation for combustion of fuel | |
| CN213930913U (en) | Liquid extracting type torch combustion device |