RU2840945C1

RU2840945C1 - Steam-oil burner device

Info

Publication number: RU2840945C1
Application number: RU2024129144A
Authority: RU
Inventors: Иван Сергеевич Садкин; Евгений Павлович Копьев; Евгений Юрьевич Шадрин; Мария Андреевна Мухина
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Тепловые Энергетические Решения"
Filing date: 2024-10-01
Publication date: 2025-05-30

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: burner device comprises a cylindrical housing in the form of a cup, a nozzle in the form of a cover with a hole in the centre, mounted at the end of the housing, a steam nozzle and a steam supply nozzle installed in the bottom of the housing, a fuel feed pipe; air supply holes made on the cylindrical housing near the bottom, branch pipes with a flame presence sensor and spark plugs mounted into the housing bottom. Device has an external housing, along the radius larger than the cylindrical housing, but less than it in height, where the cylindrical housing is mounted on the rear wall on the inner side, as well as, with some offset to it, air supercharging fan, which injects the combustion air from the environment with a small excess pressure both into the cylindrical housing, and to the external nozzle fixed to the external housing front wall on the outer side coaxially with the cylindrical housing, facing the combustion space, forming the external flame and guiding the combustion products into the boiler plant combustion space.

EFFECT: invention allows obtaining heat energy at combustion of liquid hydrocarbon fuels, including non-design ones, and their mixtures in a jet of superheated water steam under conditions of a closed combustion chamber of a boiler plant without using an external source of compressed air.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар.The invention relates to liquid fuel burner devices that use superheated water vapor for combustion.

Известно паромасляное горелочное устройство (патент РФ№2740722, МПК F23D 11/20, F23L 7/00, опубл. 20.01.2021 г., бюл. №2), содержащее корпус в виде стакана, сопло в виде крышки с отверстием по центру, установленное на торце корпуса, паровую форсунку с паропроводом, установленные в дно корпуса, а также топливоподающую трубку, корпус устройства состоит из двух частей, основания и цилиндрического корпуса с соплом, соединенных через теплоизолирующую прокладку, кроме того, в основание вмонтированы патрубок для подачи сжатого воздуха во внутреннее пространство горелочного устройства, патрубок с датчиком наличия пламени и свеча зажигания, а в стенке цилиндрического корпуса выполнен полый винтовой канал, а сопло выполнено полым из двух наложенных дисков, во внешнем диске просверлены отверстия для подачи согретого в стенках корпуса сжатого воздуха в корень факела.A steam-oil burner device is known (RU Patent No. 2740722, IPC F23D 11/20, F23L 7/00, published on 20.01.2021, Bulletin No. 2), comprising a housing in the form of a glass, a nozzle in the form of a lid with a hole in the center, installed on the end of the housing, a steam nozzle with a steam line installed in the bottom of the housing, as well as a fuel supply tube, the housing of the device consists of two parts, a base and a cylindrical body with a nozzle, connected through a heat-insulating gasket, in addition, a branch pipe for supplying compressed air to the interior of the burner device, a branch pipe with a flame sensor and a spark plug are mounted in the base, and a hollow screw channel is made in the wall of the cylindrical housing, and the nozzle is made hollow from two superimposed disks, holes are drilled in the outer disk for supplying heated in the walls of the compressed air housing at the root of the torch.

Недостатком устройства является то, что для работы устройства во внутреннее пространство горелочного устройства, а также в корень факела необходимо подавать сжатый воздух от внешнего устройства.The disadvantage of the device is that for the device to operate, compressed air from an external device must be supplied to the internal space of the burner device, as well as to the root of the torch.

Известно блочное горелочное устройство (патент US 3804579, МПК F23D 11/18, F23D 11/20, F23L 7/00, опубл. 21.06.1973 г.), содержащее полый корпус, внутри которого находится коаксиальный полый сердечник, закрытый с одного конца, и распределитель, образующий смесительную камеру в сердечнике, который содержит множество концентрически расположенных осевых каналов для смешивания масла и воздуха. Пар производится путем нагрева воды, протекающей через змеевик в корпусе перед основным элементом, нагретым за счет сгорания масла с воздухом, и вводится в ту же камеру, что и масло и воздух; он смешивается в смесительной камере и при прохождении через распределитель с маслом и воздухом для увеличения температуры и объема пламени, снижения соотношения расхода топлива к тепловой мощности и сжигания подавляющего большинства отходящих газов.A block burner device is known (patent US 3804579, IPC F23D 11/18, F23D 11/20, F23L 7/00, published 21.06.1973), comprising a hollow body, inside which is a coaxial hollow core, closed at one end, and a distributor forming a mixing chamber in the core, which contains a plurality of concentrically located axial channels for mixing oil and air. Steam is produced by heating water flowing through a coil in the body in front of the main element heated by combustion of oil with air, and is introduced into the same chamber as the oil and air; it mixes in the mixing chamber and when passing through the distributor with oil and air to increase the temperature and volume of the flame, reduce the ratio of fuel consumption to thermal power and burn the overwhelming majority of exhaust gases.

Недостатком устройства является то, что для его работы необходимо подавать сжатый воздух от внешнего устройства.The disadvantage of the device is that it requires compressed air from an external device to operate.

Наиболее близким техническим решение по совокупности признаков является паромасляное горелочное устройство (патент РФ №2684300 кл. F23L 7/00, F23D 5/04, опубл. 03.06.2020, бюл. №10), содержащее цилиндрический корпус в виде стакана; паровую форсунку, вмонтированную в дно корпуса; паропровод и топливоподающую трубку, конец которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки для создания паромасляной струи, а на верхнем торце корпуса установлено сопло для выхода факела в виде крышки с отверстием по центру, диаметр которого меньше диаметра паромасляной струи для образования тороидального вихря, образуемого перед соплом, состоящего из легкоиспаряющихся фракций жидкого топлива, способных легко воспламеняться при пуске и стабилизировать воспламенение паромасляной струи при работе устройства без подвода воздушного дутья от внешних источников.The closest technical solution in terms of the combination of features is a steam-oil burner device (RU Patent No. 2684300 class F23L 7/00, F23D 5/04, published 03.06.2020, Bulletin No. 10), containing a cylindrical housing in the form of a glass; a steam nozzle mounted in the bottom of the housing; a steam line and a fuel supply tube, the end of which is located in the immediate vicinity of the outlet of the steam nozzle for creating a steam-oil jet, and on the upper end of the body a nozzle is installed for the outlet of the torch in the form of a cover with an opening in the center, the diameter of which is smaller than the diameter of the steam-oil jet for the formation of a toroidal vortex formed in front of the nozzle, consisting of easily evaporating fractions of liquid fuel, capable of easily igniting upon start-up and stabilizing the ignition of the steam-oil jet during operation of the device without the supply of air blast from external sources.

Недостатком устройства является то, что оно не пригодного к работе в закрытой топке и может работать только в открытом пространстве.The disadvantage of the device is that it is not suitable for operation in a closed firebox and can only work in an open space.

Технической задачей изобретения является создание горелочного устройства для получения тепловой энергии при сжигании жидких углеводородных топлив, в том числе непроектных, и их смесей в струе перегретого водяного пара в условиях закрытой камеры сгорания котельной установки без использования внешнего источника сжатого воздуха.The technical task of the invention is to create a burner device for obtaining thermal energy by burning liquid hydrocarbon fuels, including non-design fuels, and their mixtures in a stream of superheated water vapor in the conditions of a closed combustion chamber of a boiler plant without using an external source of compressed air.

Поставленная задача решается тем, что горелочное устройство, содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, сопло в виде крышки с отверстием по центру, установленное на торце корпуса, паровую форсунку и штуцер подвода пара, установленные в дно корпуса, топливоподающую трубку; воздухоподводящие отверстия, выполненные на цилиндрическом корпусе вблизи дна, патрубки с датчиком наличия пламени и свечи зажигания, вмонтированные в дно корпуса, согласно изобретению, имеет внешний корпус, по радиусу больше цилиндрического корпуса, но меньше его по высоте, где на задней стенке с внутренней стороны установлен цилиндрический корпус, а также, с некоторым смещением к нему, вентилятор наддува воздуха, нагнетающий с небольшим избытком давления воздух для горения из окружающей среды как в цилиндрический корпус, так и в наружное сопло, закрепленное к передней стенке внешнего корпуса с внешней стороны соосно с цилиндрическим корпусом, обращенное к топочному пространству, формирующее внешний факел и направляющее продукты сгорания в топочное пространство котельной установки.The problem is solved by the fact that the burner device contains a cylindrical body in the form of a glass, a nozzle in the form of a lid with a hole in the center, installed on the end of the body, a steam nozzle and a steam supply nipple installed in the bottom of the body, a fuel supply tube; air supply openings made on the cylindrical body near the bottom, pipes with a flame sensor and spark plugs mounted in the bottom of the body, according to the invention, has an outer body, larger in radius than the cylindrical body, but smaller in height, where a cylindrical body is installed on the rear wall on the inside, as well as, with some offset to it, an air blower fan, forcing air with a small excess pressure for combustion from the environment both into the cylindrical body and into an outer nozzle, fixed to the front wall of the outer body on the outside coaxially with the cylindrical body, facing the firebox, forming an external torch and directing combustion products into the firebox of the boiler plant.

Таким образом, заявляемое устройство содержит необходимые признаки, позволяющие создать горелочное устройство, позволяющее сжигать жидкие углеводородные топлива, в том числе непроектные, и их смеси в струе перегретого водяного пара в условиях закрытой камеры сгорания котельной установки без использования внешнего источника сжатого воздуха.Thus, the claimed device contains the necessary features that make it possible to create a burner device that makes it possible to burn liquid hydrocarbon fuels, including non-design fuels, and their mixtures in a stream of superheated water vapor in the conditions of a closed combustion chamber of a boiler plant without using an external source of compressed air.

На фиг. 1 показано горелочное устройство.Fig. 1 shows the burner device.

Заявляемое устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, сопла в виде крышки с отверстием по центру 2, установленное на торце цилиндрического корпуса 1, внешнего корпуса 3 с наружным соплом 4, вентилятора наддува воздуха 5. В дне цилиндрического корпуса 1 имеются места размещения свечи зажигания 6, датчика пламени 7, штуцера подвода водяного пара 8, а также топливоподающей трубки 11. В цилиндрическом корпусе 1 по периметру у основания имеются воздухоподводящие отверстия 9. По центру в дне цилиндрического корпуса 1 на оси симметрии размещается паровая форсунка 10, к основанию выходного отверстия которой подводится топливоподающая трубка 11.The claimed device consists of a cylindrical body 1, a nozzle in the form of a cover with an opening in the center 2, mounted on the end of the cylindrical body 1, an outer body 3 with an outer nozzle 4, an air blower fan 5. In the bottom of the cylindrical body 1 there are places for placing a spark plug 6, a flame sensor 7, a water vapor supply nipple 8, and also a fuel supply tube 11. In the cylindrical body 1 along the perimeter at the base there are air supply holes 9. In the center in the bottom of the cylindrical body 1 on the axis of symmetry there is a steam nozzle 10, to the base of the outlet of which the fuel supply tube 11 is supplied.

Устройство работает следующим образом: на вентилятор наддува воздуха 5 подается электропитание от внешнего источника (на фиг. не показан), тем самым обеспечивается подача воздуха, необходимого для воспламенения и горения топлива, в цилиндрический корпус и наружное сопло. Далее на свечу зажигания 6 от высоковольтного источника (на фиг. не показан) подают напряжение. Через топливоподающую трубку 11 подают газообразное топливо, которое воспламеняется от электрической дуги свечи зажигания 6, после чего подачу электричества на свечу зажигания можно прекратить. За счет тепла газового пламени осуществляется прогрев внутренних частей горелочного устройства для избежания конденсации пара при его первичной подаче. После этого через штуцер подвода водяного пара 8 на паровую форсунку 10 подают перегретый водяной пар, а в топливоподающую трубку 11 – жидкое топливо, при этом останавливается подача газообразного топлива. Таким образом, осуществляется переход на рабочий режим работы устройства с устойчивым горением жидкого углеводородного топлива, в том числе непроектного, или их смесей в струе перегретого водяного пара в условиях закрытой камеры сгорания котельной установки.The device operates as follows: the air blower 5 is supplied with power from an external source (not shown in the figure), thereby ensuring the supply of air necessary for ignition and combustion of the fuel into the cylindrical body and the outer nozzle. Next, voltage is supplied to the spark plug 6 from a high-voltage source (not shown in the figure). Gaseous fuel is supplied through the fuel supply pipe 11, which ignites from the electric arc of the spark plug 6, after which the supply of electricity to the spark plug can be stopped. Due to the heat of the gas flame, the internal parts of the burner device are heated to avoid condensation of steam during its initial supply. After this, superheated water vapor is supplied through the water vapor supply nipple 8 to the steam nozzle 10, and liquid fuel is supplied to the fuel supply pipe 11, while the supply of gaseous fuel is stopped. In this way, the transition to the operating mode of the device with stable combustion of liquid hydrocarbon fuel, including non-design fuel, or their mixtures in a stream of superheated water vapor in the conditions of a closed combustion chamber of a boiler plant is carried out.

Claims

A burner device comprising a cylindrical body in the form of a cup, a nozzle in the form of a lid with an opening in the center, mounted on the end of the body, a steam nozzle and a steam supply nipple mounted in the bottom of the body, a fuel supply tube; air supply openings made on the cylindrical body near the bottom, pipes with a flame presence sensor and spark plugs mounted in the bottom of the body, characterized in that it has an outer body, larger in radius than the cylindrical body, but smaller in height, where a cylindrical body is mounted on the rear wall on the inside, as well as, with some offset to it, an air blower fan, forcing air for combustion from the environment with a slight excess pressure both into the cylindrical body and into the outer nozzle, fixed to the front wall of the outer body on the outside coaxially with the cylindrical body, facing the firebox, forming an external torch and directing the combustion products into the firebox of the boiler installation.