RU208146U1

RU208146U1 - OIL BURNER

Info

Publication number: RU208146U1
Application number: RU2021110411U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Журавлев; Виктор Дмитриевич Катин
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-12-06

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к горелочным устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива.Технической задачей, решаемой полезной моделью, является снижение выбросов оксидов азота при сжигании газообразного топлива, а также снижение гулкости установки при ее работе.Для этого в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, распылительную часть мазутной форсунки, расположенную у основания амбразуры горелки, трубой с распылителем для впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленной в специальном канале у основания амбразуры горелки, дополнительно в камере смешения установлен разделитель воздушного потока, а также установлены впрыски сжатого воздуха периодического действия.The utility model relates to the field of thermal power engineering, in particular to burners for the co-combustion of liquid and gaseous fuels. a burner containing a body with an air supply pipe connected to a burner embrasure installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a pipe for air supply when the burner is operating on oil, located along the axis of the body, an oil burner installed inside the pipe, an insert fixed on the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and designed to form a pinch in the air path, a peripheral annular collector with a branch pipe and gas-distributing holes located in the pinch zone of the air path, the spray part of the fuel oil nozzle located at the base of the burner embrasure, a pipe with a A blower for steam injection into the combustion zone of gaseous and liquid fuels installed in a special channel at the base of the burner embrasure, an air flow separator is additionally installed in the mixing chamber, and intermittent compressed air injections are installed.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к горелочным устройствам для совместного сжигания жидкого и газообразного топлива, и может быть использована в огнетехнических устройствах различного назначения, например в трубчатых печах нефтеперерабатывающих производств.The utility model relates to the field of heat power engineering, in particular, to burners for co-firing liquid and gaseous fuels, and can be used in fire-technical devices for various purposes, for example, in tube furnaces of oil refineries.

Известна горелка для сжигания газа и мазута, содержащая воздухоподающий короб, наружный канал для подвода вторичного воздуха, центральный канал для подвода первичного воздуха, промежуточный коаксиальный канал для подвода первичного воздуха, газоподающие трубы, форсунку, тангенциальный регистр наружного канала, тангенциальный регистр промежуточного коаксиального канала, тангенциальный регистр центрального канала, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра наружного канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра промежуточного канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота лопаток регистра центрального канала по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для поворота вокруг своей оси и перемещения в осевом направлении газоподающих труб по команде компьютерной программы, электродвигатель с сервоприводом для перемещения в осевом направлении форсунки, перед регистрами имеются сопла для подвода по команде компьютерной программы дымовых газов рециркуляции, размещенные на воздухоподающем коробе перед регистрами, имеются форсунки для впрыска по команде компьютерной программы водяного пара, размещенные в центральном канале (Патент №170609 МПК F23D 17/00. Горелка для сжигания газа и мазута (М.А. Таймаров, Ю.В. Лавирко, Д.Г. Чикляев (РФ). - №2016135456; Заявлено 31.08.2016. Опубл. 02.05.2017. Бюл. №13).Known burner for burning gas and fuel oil, containing an air supply box, an external channel for supplying secondary air, a central channel for supplying primary air, an intermediate coaxial channel for supplying primary air, gas supply pipes, a nozzle, a tangential register of an external channel, a tangential register of an intermediate coaxial channel, tangential register of the central channel, an electric motor with a servo drive for turning the blades of the outer channel register at the command of a computer program, an electric motor with a servo drive for turning the blades of the intermediate channel register at the command of a computer program, an electric motor with a servo drive for turning the blades of the register of the central channel at the command of a computer program, an electric motor with a servo drive for turning around its axis and moving in the axial direction of the gas supply pipes at the command of a computer program, an electric motor with a servo drive for moving in the axial direction of the nozzle, in front of the registers there are nozzles for supplying recirculation flue gases at the command of the computer program, located on the air supply box in front of the registers, there are nozzles for injection at the command of the computer program of water vapor, located in the central channel (Patent No. 170609 IPC F23D 17/00. Burner for burning gas and fuel oil (M.A.

Горелка для сжигания газа и мазута работает следующим образом. Воздух поступает от дутьевого вентилятора через общий воздухоподающий короб на смесеобразование с топливом через тангенциальные регистры, в которых с помощью лопаток происходит его закручивание. Закрученные с различной степенью крутки потоки воздуха по каналам подаются на смешивание с топливом. При подаче газа в горелку его давление на порядок выше по сравнению с давлением воздуха, подаваемого в горелку. Первичный воздух из-за большой скорости газа на выходе из газоподающих труб подсасывается к струе газа.The burner for burning gas and fuel oil works as follows. Air is supplied from the blower fan through a common air supply duct for mixing with fuel through tangential registers, in which it is twisted with the help of blades. Air flows swirling with various degrees of twist are fed through the channels for mixing with fuel. When gas is supplied to the burner, its pressure is an order of magnitude higher than the pressure of the air supplied to the burner. Due to the high gas velocity at the outlet from the gas supply pipes, the primary air is sucked into the gas stream.

Газообразное топливо поступает через газоподающие трубы для смешивания с первым и вторым потоками первичного воздуха каналов и после смешения воспламеняется. При первом пуске горелки воспламенение осуществляется от постороннего запальника с помощью искры или открытого пламени. При дальнейшей работе воспламенение происходит за счет высокой температуры самого фронта пламени.The gaseous fuel enters through the gas supply pipes for mixing with the first and second streams of primary air of the channels and after mixing is ignited. When the burner is started for the first time, ignition is carried out from an external igniter using a spark or an open flame. During further work, ignition occurs due to the high temperature of the flame front itself.

Недостатками горелки являются высокая материалоемкость и высокая точность при изготовлении.The disadvantages of the burner are high material consumption and high manufacturing accuracy.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является газомазутная горелка, содержащая корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, распылительную часть мазутной форсунки, расположенная у основания амбразуры горелки, трубой с распылителем для впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленной в специальном канале у основания амбразуры горелки (Патент №187171 МПК F23D 17/00. Газомазутная горелка (В.Д. Катин, В.И. Нестеров (РФ). -№2018139137; Заявлено 06.11.2018. Опубл. 22.02.2019. Бюл. №20).The closest in technical essence and the achieved result is a gas-oil burner containing a housing with a branch pipe for air supply, connected to the burner embrasure installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a branch pipe for supplying air when the burner is operating on fuel oil, located along the axis of the housing, a fuel oil nozzle installed inside the pipe, an insert fixed on the outer surface of the pipe with the ability to rotate and designed to form a pinch in the air path, a peripheral annular manifold with a branch pipe and gas nozzle holes located in the zone of pinching the air path, the atomizing part of the fuel oil nozzle located at the base burner embrasures, a pipe with an atomizer for injecting steam into the combustion zone of gaseous and liquid fuel, installed in a special channel at the base of the burner embrasure (Patent No. 187171 IPC F23D 17/00. Oil-gas burner (V.D. Katin, V.I. Nesterov ( RF). -No.2018139137; Stated 11/06/2018 ... Publ. 02/22/2019. Bul. No. 20).

Газомазутная горелка работает следующим образом. В первом случае при работе горелки на газе воздух из патрубка поступает в виде кольцевого потока в корпус. При достижении потока воздуха вставки осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в кольцевой коллектор и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. В смесительной камере происходит интенсивный массообмен воздуха и газа и за счет поворота вставки, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока. Далее образовавшаяся газо-воздушная смесь поступает в амбразуру горелки, где начинается ее воспламенение и горение.Gas-oil burner works as follows. In the first case, when the burner is running on gas, air from the branch pipe enters the housing in the form of an annular flow. When the air flow of the insert is reached, it is compressed, as a result of which the speed of its supply increases. At the same time, the gas enters the annular collector through the branch pipe and is evenly distributed over the gas distributing holes, outflows from them by a system of transverse jets into a high-speed air flow. In the mixing chamber, an intensive mass exchange of air and gas takes place, and due to the rotation of the insert, which is carried out by means of a draft, a change in the determining size of the flow is ensured. Further, the resulting gas-air mixture enters the burner embrasure, where it starts to ignite and burn.

Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте в смесительную камеру из патрубка для подачи воздуха воздух подается в виде кольцевого потока. При достижении потоком воздуха вставки осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку поступает в коллектор и, распределяясь по газораздающим отверстиям, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, и происходит интенсивный массобмен воздуха и газа. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру горелки через распылительную часть мазутной форсунки поступает мазут, а через патрубок в трубе поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. Для повышения экологической эффективности совместного сжигания газа и мазута предусмотрен впрыск пара через трубу с распылителем, установленную в специальном канале у основания амбразуры горелки. Это приводит к снижению максимальной температуры горения и, как следствие, к подавлению образования токсичных оксидов азота.In the second case, when the burner is running on gas and fuel oil, air is supplied to the mixing chamber from the air supply in the form of an annular flow. When the air flow reaches the insert, it is compressed, as a result of which the speed of its supply increases. At the same time, the gas enters the manifold through the branch pipe and, being distributed along the gas distribution holes, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air stream, and an intensive mass exchange of air and gas occurs. Then the mixture of air and gas enters the burner embrasure. At the same time, fuel oil enters the burner embrasure through the atomizing part of the fuel oil nozzle, and air enters the pipe through the pipe for intensive atomization of fuel oil. To increase the environmental efficiency of co-firing gas and fuel oil, steam is injected through a pipe with a spray gun installed in a special channel at the base of the burner embrasure. This leads to a decrease in the maximum combustion temperature and, as a consequence, to the suppression of the formation of toxic nitrogen oxides.

Недостатком газомазутной горелки является неполнота сгорания подаваемого газа, вследствие неравномерного распределения воздушного потока в смесительной камере и неоднородного перемешивания газовоздушной смеси.The disadvantage of a gas-oil burner is incomplete combustion of the supplied gas, due to the uneven distribution of the air flow in the mixing chamber and the inhomogeneous mixing of the gas-air mixture.

Техническая задача полезной модели состоит в создании конструкции газомазутной горелки, позволяющей снизить выбросы оксидов азота при более полном сжигании газообразного топлива.The technical problem of the utility model is to create a design of a gas-oil burner, which makes it possible to reduce emissions of nitrogen oxides with a more complete combustion of gaseous fuel.

Для решения поставленной задачи в газомазутной горелке, содержащей корпус с патрубком для подачи воздуха, соединенный с амбразурой горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру, трубу с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную по оси корпуса, мазутную форсунку, установленную внутри трубы, вставку, закрепленную на наружной поверхности трубы с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор с патрубком и газораздающими отверстиями, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, распылительную часть мазутной форсунки, расположенную у основания амбразуры горелки, трубу с распылителем для впрыска пара в зону горения газообразного и жидкого топлива, установленноую в канале у основания амбразуры горелки, согласно полезной модели газомазутная горелка дополнительно оборудована разделителем воздушного потока с овальными отверстиями, установленного в смесительной камере и снабжена впрысками сжатого воздуха периодического действия.To solve this problem in a gas-oil burner containing a housing with a branch pipe for air supply connected to the burner hole installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a branch pipe for supplying air when the burner is running on fuel oil, located along the axis of the housing, a fuel oil nozzle installed inside the pipe, an insert fixed on the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and designed to form a pinch in the air path, a peripheral annular collector with a branch pipe and gas distribution holes located in the zone of pinching the air path, the atomizing part of a fuel oil nozzle located at the base of the burner embrasure, a pipe with an atomizer for injecting steam into the combustion zone of gaseous and liquid fuel, installed in the channel at the base of the burner embrasure, according to the utility model, the oil-gas burner is additionally equipped with an air flow divider with oval holes installed in the mixing chamber and It is equipped with intermittent compressed air injections.

Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели является то, что в газомазутной горелке дополнительно установлены разделитель воздушного потока с овальными отверстиями в смесительной камере и впрыски сжатого воздуха периодического действия.The feature that distinguishes the claimed technical solution from the prototype, according to the utility model, is that an air flow separator with oval holes in the mixing chamber and injection of compressed air of periodic action are additionally installed in the gas-oil burner.

Благодаря отличительному признаку повышается экологическая эффективность сжигания в горелке. Это обусловлен тем, что при работе горелки на газе, воздушный поток проходя через смесительную камеру подвергается воздействию эффекта Коанда (Коандэ). Разделитель воздушного потока имеет изогнутую форму, которая способствует увлечению воздушного потока вдоль поверхности разделителя воздушного потока, что позволяет равномерно распределять воздушный поток в смесительной камере. Разделитель воздушного потока дополнительно оснащен овальными отверстиями, они выполняют задачу разделителя воздушного потока по этажам смесительной камеры, а впрыски сжатого воздуха, установленные в смесительной камере под углом α=20…30°, интенсифицируют процессы перемешивания.Thanks to this distinctive feature, the ecological efficiency of the combustion in the burner is increased. This is due to the fact that when the burner is running on gas, the air flow passing through the mixing chamber is exposed to the Coanda effect (Coande). The air flow divider has a curved shape that entrains the air flow along the surface of the air flow divider to distribute the air flow evenly in the mixing chamber. The air flow divider is additionally equipped with oval holes, they serve as an air flow separator on the floors of the mixing chamber, and compressed air injections installed in the mixing chamber at an angle α = 20 ... 30 ° intensify the mixing processes.

Дополнительным преимуществом заявленной полезной модели является снижение реверберации внутри смесительной камеры, посредством установки разделителя воздушного потока. Звуковые волны, создаваемые газовоздушной смесью при прохождении через смесительную камеру многократно отражаются от поверхностей разделителя воздушного потока, что приводит к уменьшению гулкости установки при ее работе.An additional advantage of the claimed utility model is the reduction of reverberation inside the mixing chamber by installing an air flow divider. The sound waves generated by the gas-air mixture when passing through the mixing chamber are repeatedly reflected from the surfaces of the air flow separator, which leads to a decrease in the boominess of the installation during its operation.

Предлагаемое решение иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 изображен фронтальный разрез газомазутной горелки, на фигуре 2 изображен профильный разрез газомазутной горелки, на фигуре 3 изображен горизонтальный разрез газомазутной горелки. На фигуре 4 изображен элемент разделителя воздушного потока.The proposed solution is illustrated by drawings. Figure 1 shows a frontal section of a gas-oil burner, figure 2 shows a profile section of a gas-oil burner, figure 3 shows a horizontal section of a gas-oil burner. Figure 4 shows an air flow splitter element.

Газомазутная горелка содержит корпус 1 с патрубком для подачи воздуха 2, соединенный с амбразурой 3 горелки, установленной в отверстие печи, смесительную камеру 4, разделитель воздушного потока 14, овальные отверстия 16, впрыски сжатого воздуха 15, трубу 5 с патрубком для подачи воздуха при работе горелки на мазуте, расположенную на оси корпуса 1, вставку 6, причем вставка выполнена гофрированной с образованием выступов, закрепленную на наружной поверхности трубы 5 с возможностью поворота и предназначенную для образования пережима на воздушном тракте, периферийный кольцевой коллектор 7 с патрубком 8 и газораздающими отверстиями 9, расположенными в зоне пережима воздушного тракта, мазутную форсунку 10, установленную внутри трубы 5, распылительная часть форсунки 10 расположена в амбразуре 3 горелки у ее основания. В амбразуре 3 горелки дополнительно проделан канал 11, в котором установлена труба 12 с распылителем 13 впрыска пара в высокотемпературную зону горения газа и мазута.The gas-oil burner contains a housing 1 with a branch pipe for air supply 2, connected to the nozzle 3 of the burner installed in the furnace opening, a mixing chamber 4, an air flow divider 14, oval holes 16, compressed air injection 15, a pipe 5 with a branch pipe for air supply during operation a fuel oil burner located on the axis of the housing 1, an insert 6, the insert is made corrugated with the formation of protrusions, fixed on the outer surface of the pipe 5 with the possibility of rotation and designed to form a pinch in the air path, a peripheral annular collector 7 with a branch pipe 8 and gas distribution holes 9 located in the pinch zone of the air path, the oil nozzle 10, installed inside the pipe 5, the spray part of the nozzle 10 is located in the embrasure 3 of the burner at its base. In the embrasure 3 of the burner, a channel 11 is additionally made, in which a pipe 12 is installed with a spray nozzle 13 for injection of steam into the high-temperature zone of combustion of gas and fuel oil.

Газомазутная горелка работает следующим образом. В первом случае при работе горелки на газе воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1, затем проходит через разделитель воздушного потока 14. При достижении потока воздуха вставки 6 осуществляется поджатие его, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в кольцевой коллектор 7 и равномерно распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них системой поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха. После чего через впрыски сжатого воздуха периодического действия 15 подается сжатый воздух на короткий интервал времени. В смесительной камере 4 происходит интенсивный массообмен воздуха и газа через овальные отверстия 16 и за счет поворота вставки 6, осуществляющего с помощью тяги, обеспечивается изменение определяющего размера потока и впрысков сжатого воздуха периодического действия 15. Далее образовавшаяся газо-воздушная смесь поступает в амбразуру 3 горелки, где начинается ее воспламенение и горение.Gas-oil burner works as follows. In the first case, when the burner is running on gas, air from the nozzle 2 enters the housing 1 in the form of an annular flow, then passes through the air flow divider 14. When the air flow of the insert 6 is reached, it is compressed, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas flows through the branch pipe 8 into the annular collector 7 and, being evenly distributed over the gas distribution holes 9, flows out of them by a system of transverse jets into a high-speed air stream. Then, through the injection of compressed air of intermittent action 15, compressed air is supplied for a short period of time. In the mixing chamber 4, an intensive mass exchange of air and gas takes place through the oval holes 16 and due to the rotation of the insert 6, which is carried out by means of a thrust, a change in the determining size of the flow and injections of compressed air of periodic action 15 occurs. where it starts to ignite and burn.

Во втором случае при работе горелки на газе и мазуте воздух из патрубка 2 поступает в виде кольцевого потока в корпус 1, затем проходит через разделитель воздушного потока 14. При достижении потоком воздуха вставки 6 осуществляется его поджатие, в результате чего возрастает скорость его подачи. Одновременно газ по патрубку 8 поступает в коллектор 7 и, распределяясь по газораздающим отверстиям 9, истекает из них в виде поперечных струй в высокоскоростной поток воздуха, после чего через впрыски сжатого воздуха периодического действия 15 подается сжатый воздух на короткий интервал времени, затем происходит интенсивный массобмен воздуха и газа через овальные отверстия 16. Затем смесь воздуха и газа поступает в амбразуру горелки. Одновременно в амбразуру 3 горелки через распылительную часть мазутной форсунки 10 поступает мазут, а через патрубок в трубе 5 поступает воздух, для интенсивного распыления мазута. Для повышения экологической эффективности совместного сжигания газа и мазута предусмотрен впрыск пара через трубу 12 с распылителем 13, установленную в канале 11 у основания амбразуры 3 горелки. Это приводит к снижению максимальной температуры горения и, как следствие, к подавлению образования токсичных оксидов азота.In the second case, when the burner is running on gas and fuel oil, air from the branch pipe 2 enters the housing 1 in the form of an annular flow, then passes through the air flow divider 14. When the air flow reaches the insert 6, it is compressed, as a result of which its feed rate increases. At the same time, the gas enters the manifold 7 through the branch pipe 8 and, being distributed along the gas distribution holes 9, flows out of them in the form of transverse jets into a high-speed air stream, after which compressed air is supplied through the injections of compressed air of periodic action 15 for a short period of time, then there is an intensive mass exchange air and gas through the oval holes 16. Then the mixture of air and gas enters the burner embrasure. At the same time, fuel oil flows into the embrasure 3 of the burner through the spray part of the fuel oil nozzle 10, and air enters through the branch pipe in the pipe 5 for intensive atomization of the fuel oil. To increase the environmental efficiency of co-firing gas and fuel oil, steam is injected through a pipe 12 with a sprayer 13 installed in channel 11 at the base of the burner embrasure 3. This leads to a decrease in the maximum combustion temperature and, as a consequence, to the suppression of the formation of toxic nitrogen oxides.

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемой газомазутной горелке обеспечивается более совершенная полнота сгорания сжигаемых газов, что позволяет снизить выбросы оксидов азота при сжигании газообразного топлива, а также предлагаемая газомазутная горелка обладает более низким показателем гулкости.Thus, in contrast to the prototype, the proposed oil-gas burner provides a more perfect completeness of combustion of combustion gases, which makes it possible to reduce emissions of nitrogen oxides when burning gaseous fuel, and the proposed oil-gas burner has a lower rumble index.

Claims

A gas-oil burner containing a body with an air supply pipe connected to the burner hole installed in the furnace opening, a mixing chamber, a pipe with a pipe for supplying air during operation of a fuel oil burner, located along the body axis, a fuel oil nozzle installed inside the pipe, an insert, fixed on the outer surface of the pipe with the possibility of rotation and designed to form a pinch in the air path, a peripheral annular manifold with a branch pipe and gas distribution holes located in the zone of pinching of the air path, the atomizing part of the oil nozzle located at the base of the burner loophole, a pipe with an atomizer for steam injection into the combustion zone of gaseous and liquid fuel, installed in the channel at the base of the burner embrasure, characterized in that the mixing chamber is equipped with an air flow divider, and is also equipped with intermittent compressed air injections.