RU10842U1

RU10842U1 - BURNER

Info

Publication number: RU10842U1
Application number: RU99101745/20U
Authority: RU
Inventors: Г.Р. Шварц; А.М. Магдеев; И.Ф. Егоров; Ю.А. Суденко; В.С. Рыбак; Захиджан Садыкджанович Талибджанов; М.А. Магдеев
Original assignee: Дочернее открытое акционерное общество "Оргэнергогаз"
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 1999-08-16

Abstract

1. Горелка, содержащая периферийный и центральный каналы для прохода воздуха, осевую трубу и газоподающее устройство, отличающаяся тем, что газоподающее устройство расположено на границе центрального и периферийного воздушных потоков и содержит в своей выходной части газовыдающий узел, состоящий из неподвижного и подвижного профилированных насадков, образующих внутренней поверхностью неподвижного и наружной поверхностью подвижного профилированных насадков газовыдающий каналобразной формы, имеющий в месте входа газа постоянное сечение, причем любое взаимное положение профилированных насадков соответствует зависимостиf+ f+ f= const;а такжеf+ f= const при f= const,где f- площадь сечения входной части газовыдающего канала, см;f- площадь сечения средней части газовыдающего канала, см;f- площадь сечения выходной части газовыдающего канала, см,а величину перемещения подвижного профилированного насадка относительно неподвижного устанавливают в соответствии с условиемf> fи f> f.2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что плоскости сечения средней fи выходной fчастей газовыдающего канала расположены под углом 90друг к другу.1. A burner containing peripheral and central channels for the passage of air, an axial tube and a gas supply device, characterized in that the gas supply device is located at the boundary of the central and peripheral air flows and contains in its output part a gas-emitting assembly consisting of fixed and movable shaped nozzles, forming the inner surface of the fixed and the outer surface of the movable shaped nozzles gas-emitting channel-shaped, having a constant cross-section at the gas inlet any mutual position of the shaped nozzles corresponds to the dependences f + f + f = const; and also f + f = const at f = const, where f is the cross-sectional area of the inlet part of the gas outlet channel, cm; f is the cross-sectional area of the middle part of the gas outlet channel, cm; f- the cross-sectional area of the outlet part of the gas-emitting channel, cm, and the displacement of the movable shaped nozzle relative to the fixed one is set in accordance with the condition f> f and f> f. 2. The burner according to claim 1, characterized in that the plane of the middle section f and the output f parts of the gas-emitting channel are located at an angle of 90 to each other.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области горелочных устройств и может быть использована в топочных устройствах котлоагрегатов.The proposed utility model relates to the field of burner devices and can be used in furnace devices of boiler units.

В настоящее время на котлах широкое применение находят многопоточные горелочные устройства. Секционирование воздушного потока в них позволяет при снижении производительности сохранять высокие значения выходных скоростей воздуха, достаточные для предотвращения проскока пламени во внутрь горелки при сжигании газа и организации качественного сжигания мазута. Поддержание оптимальных параметров котлоагрегата при переменных условиях его эксплуатации может быть достигнуто регулированием теплообменных характеристик факела, как путем изменения скорости истечения газа в объем воздушного потока, так и толщиной газового потока (см. Р.Б. Ахмедов Основы регулирования топочных процессов, М., Энергия, 1977, с. 199, 224).Currently, multi-threaded burner devices are widely used in boilers. Sectioning the air flow in them allows, with a decrease in productivity, to maintain high values of the output air velocities sufficient to prevent the breakthrough of the flame into the inside of the burner during gas combustion and to organize high-quality burning of fuel oil. Maintaining optimal parameters of the boiler under variable operating conditions can be achieved by controlling the heat transfer characteristics of the torch, both by changing the rate of gas outflow into the volume of the air stream and the thickness of the gas stream (see RB Akhmedov Fundamentals of regulation of combustion processes, M., Energy 1977, p. 199, 224).

В последние годы на котлоагрегатах широкое применение находят двухпоточные реверсивные газомазутные горелки со спутной кольцевой выдачей газа на границе периферийного и центрального воздушных потоков потоков (см. Р.Б. Ахмедов Основы регулирования топочных процессов, М., Энергия, 1977, с.140-141,.).In recent years, double-flow reversible gas-oil burners with a satellite ring gas discharge at the boundary of the peripheral and central air flow streams have been widely used on boiler units (see RB Akhmedov Fundamentals of regulation of furnace processes, M., Energy, 1977, p. 140-141 ,.).

Известна горелка, содержащая спутную кольцевую выдачу газа на границе периферийного и центрального воздушных потоков (см. . Р.Б. Ахмедов Основы регулирования топочных процессов, М., Энергия, 1977, с. 139-140, рис. 4-47, 4-48).A known burner containing a satellite ring gas discharge at the boundary of the peripheral and central air flows (see RB Akhmedov Fundamentals of regulation of combustion processes, M., Energy, 1977, S. 139-140, Fig. 4-47, 4- 48).

В известной горелке теплообменные характеристики факела регулируются за счет изменения скорости истечения газа из сопла (при этом, одновременно, необходимо изменять и расход газа) в объем воздушного потока или изменением интенсивности крутки воздушных потоков. Толщина кольца газового потока, при этом, остается постоянной. Это сужает диапазон регулирования теплообменных характеристик факела, так как изменение толщины кольца газового потока в значительной мере влияет на химическую длину факела, то есть на егоIn the known burner, the heat transfer characteristics of the torch are controlled by changing the rate of gas outflow from the nozzle (at the same time, it is also necessary to change the gas flow rate) into the volume of the air flow or by changing the intensity of the twisting of the air flows. The thickness of the gas flow ring, however, remains constant. This narrows the range of regulation of the heat transfer characteristics of the torch, since a change in the thickness of the gas flow ring significantly affects the chemical length of the torch, i.e., its

мпк6 РгзЪ М/гг Горелкаmpk6 РгзЪ M / gg Burner

теплообменные характеристики (см. Р.Б. Ахмедов Основы регулирования топочных процессов, М., Энергия, 1977, с.224).heat transfer characteristics (see RB Akhmedov Fundamentals of regulation of furnace processes, M., Energy, 1977, p. 224).

Скорость истечения газового потока из сопла можно регулировать увеличением или уменьшением его выходного сечения. Обычно это достигается изменением местоположения подвижного насадка, располагаемого внутри газовыдающего сопла.The flow rate of the gas stream from the nozzle can be controlled by increasing or decreasing its outlet cross section. This is usually achieved by changing the location of the movable nozzle located inside the gas nozzle.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является горелка, содержащая периферийный и центральный каналы для прохода воздуха, осевую трубу и газоподающее устройство (см. В.А.Спейшер, АДГорбаненко Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках, М., Энергия, 1974, с. 79, рис. 5-3).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a burner containing a peripheral and central channels for air passage, an axial tube and a gas supply device (see V.A.Speycher, ADGorbanenko Improving the efficiency of use of gas and fuel oil in power plants, M., Energy, 1974, p. 79, Fig. 5-3).

В известной горелке в периферийном канале изменением местоположения подвижного насадка можно регулировать площадь выходного сечения, а следовательно, и скорость истечения потока из него.In the known burner in the peripheral channel, by changing the location of the movable nozzle, it is possible to control the area of the outlet section, and therefore the rate of flow out of it.

В известной горелке скорость истечения воздушного потока поддерживается постоянной: при повышении давления воздуха и увеличении, при этом, его расхода - за счет увеличения ширины кольцевой щели и, наоборот, при снижении давления и уменьшении, при этом, его расхода -за счет ее уменьшения.In the known burner, the air flow rate is kept constant: with increasing air pressure and increasing, at the same time, its flow rate due to an increase in the width of the annular gap and, conversely, when the pressure decreases and its flow rate decreases, due to its decrease.

Однако, при подобном варианте исполнения газового насадка, регулирование теплообменных характеристик газового факела на какой либо заданной нагрузке котла связано с необходимостью контролирования двух характеристик: давления газа перед соплом и ширины кольцевой щели (или тоже скорости истечения газа из сопла или его расхода). Наличие двух регулирующих параметров усложняет конструкцию системы регулирования и снижает ее надежность.However, with this embodiment of the gas nozzle, the regulation of the heat transfer characteristics of the gas flame at any given boiler load is associated with the need to control two characteristics: the gas pressure in front of the nozzle and the width of the annular gap (or also the rate of gas outflow from the nozzle or its flow rate). The presence of two regulatory parameters complicates the design of the control system and reduces its reliability.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели - упрощение системы регулирования параметрами горелки и повышение ее надежности за счет сокращения количества регулируемых и контролируемых параметров, например, за счет неизменности давления газа при изменении толщины кольца газового потока, т.е. скорости истечения его из выходного сечения сопла при любом постоянном расходе.The technical result achieved by using the proposed utility model is to simplify the control system of the burner parameters and increase its reliability by reducing the number of adjustable and controlled parameters, for example, due to the fact that the gas pressure remains constant when the thickness of the gas flow ring changes, i.e. the rate of flow of it from the outlet section of the nozzle at any constant flow rate.

Горелка, содержащая периферийный и центральный каналы для прохода воздуха, осевую трубу для ввода форсунки жидкого топлива и газоподающее устройство, расположенное на границе центрального и периферийного воздушных потоков, содержит в своей выходной части газовыдающий узел, состоящий из неподвижного и подвижного профилированных насадков, образующих внутренней поверхностью неподвижного и наружной поверхностью подвижного профилированных насадков газовыдающий канал - - образной формы, имеющий в месте входа газа постоянное сечение, причем любое взаимное положение профилированных насадков соответствует зависимости:The burner containing the peripheral and central channels for the passage of air, an axial pipe for introducing a liquid fuel nozzle and a gas supply device located at the boundary of the central and peripheral air flows, contains in its outlet part a gas-emitting unit consisting of a fixed and movable shaped nozzles forming an inner surface fixed and the outer surface of the movable shaped nozzles gas-emitting channel - - shaped, having a constant cross-section at the gas inlet, eat any mutual position of the shaped nozzles corresponds to the dependence:

fax + fcp + Твых F Const ,( 1 )fax + fcp + Thy F Const, (1)

а также fcp + ТВЫх Const при f Const,( 2 )as well as fcp + YOUR Const at f Const, (2)

где: fax - площадь сечения входной части газовыдающего канала, см2; fcp - площадь сечения средней части газовыдающего канала, см2; few площадь сечения выходной части газовыдающего канала, см2 Величину перемещения подвижного насадка относительно неподвижного устанавливают в соответствии с условием:where: fax is the cross-sectional area of the inlet of the gas outlet channel, cm2; fcp is the cross-sectional area of the middle part of the gas-emitting channel, cm2; few sectional area of the outlet part of the gas-emitting channel, cm2 The displacement of the movable nozzle relative to the stationary set in accordance with the condition:

fex fcp ИfBX fBbo{.(3)fex fcp and fBX fBbo {. (3)

Проведенные эксперименты показали, что оптимальное значение угла между плоскостями сечений fcp и fBbix (т.е. изгиба выходной части газовыдающего канала) равно 90°.The experiments showed that the optimal value of the angle between the planes of the cross sections fcp and fBbix (i.e., the bend of the outlet part of the gas-emitting channel) is 90 °.

Такое исполнение газовыдающего узла позволяет при любой заданной нагрузке котла обеспечить изменение скорости истечения газа из выходной части сопла, не изменяя давления газа перед горелкой, и его расхода. Обеспечение условия сохранения (неизменности) давления газа при заданной нагрузке (т.е. мощности) котла при возможности изменения теплообменных характеристик факела позволяет осуществлять принцип регулирования теплообменных характеристик факела (т.е. влияние на топочные процессы) без изменения расхода газа.This design of the gas-emitting unit allows for any given load of the boiler to ensure a change in the rate of gas outflow from the outlet of the nozzle without changing the gas pressure in front of the burner and its flow rate. Providing the conditions for the preservation (invariance) of gas pressure at a given load (i.e. power) of the boiler with the possibility of changing the heat transfer characteristics of the torch allows the principle of regulating the heat transfer characteristics of the torch (i.e., the effect on the furnace processes) without changing the gas flow.

Таким образом, если в известной горелке изменение толщины кольца газового потока и его скорости истечения из сопла было связано с необходимостью изменения его давления при постоянном расходе или необходимостью изменения его расхода при постоянном давлении , то в предлагаемой горелке при измененииThus, if in a known burner a change in the thickness of the ring of gas flow and its outflow rate from the nozzle was associated with the need to change its pressure at a constant flow rate or the need to change its flow rate at a constant pressure, then in the proposed burner when changing

ширины кольцевой щели и скорости истечения его из сопла, заданный режимом расход газа и его давление, остаются постоянными.the width of the annular gap and the velocity of its outflow from the nozzle, the gas flow rate and pressure set by the regime, remain constant.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой горелки, на фиг. 2 - продольный разрез по газовыдающему узлу (на фиг.1 узел 1).In FIG. 1 presents a diagram of the proposed burner, FIG. 2 is a longitudinal section through a gas-emitting assembly (in Fig. 1, assembly 1).

Предлагаемая горелка состоит из двух смежных коробов 1 и 2, соединенных с горловинами, образующими соответственно центральный 3 и периферийный 4 воздушные каналы. Газоподающее устройство 5, образованное из двух коаксиально расположенных труб и разделяющее воздушный поток на периферийный и центральный каналы, в выходной части имеет газовыдающий узел, состоящий из подвижного 6 и неподвижного 7 профилированных кольцевых насадков. Профилированный подвижный насадок 6 при помощи рукоятки 8 и тяг 9 может совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси горловины, прикрывая или открывая кольцевую щель. Осевая труба 10 служит для ввода форсунки жидкого топлива. Закрутка воздушных потоков осуществляется завихрителями 11 и 12.The proposed burner consists of two adjacent ducts 1 and 2, connected to the necks, forming respectively the Central 3 and peripheral 4 air channels. The gas supply device 5, formed from two coaxially arranged pipes and separating the air flow into the peripheral and central channels, has a gas supply unit in the output part, consisting of a movable 6 and a fixed 7 profiled annular nozzles. Profiled movable nozzles 6 using the handle 8 and rods 9 can make a reciprocating motion along the axis of the neck, covering or opening the annular gap. The axial tube 10 serves to enter the nozzle of a liquid fuel. The swirling of air flows is carried out by swirlers 11 and 12.

Работа горелки осуществляется следующим образом.The operation of the burner is as follows.

Воздух поступает через смежные короба 1 и 2 в центральный 3 и периферийный 4 каналы и далее направляется в топку. Выход газа из газоподающего устройства 5 осуществляется через кольцевую щель газовыдающего канала, образованного подвижным 6 и неподвижным 7 профилированными насадками, взаиморасположение которых определяет скорость истечения газа, то есть толщину кольцевого газового потока, в воздушный поток и, как следствие, изменение теплообменных характеристик факела. При необходимости, например, увеличения выходной скорости истечения газа в объем воздушного потока подвижный насадок 6 перемещают в направлении к устью горелки. При этом площадь сечения выходной части канала () уменьшается, а средней части (fcp)- на ту же величину увеличивается, так как fcp + few Const согласно условию (2). Площадь сечения входной части канала (f ) остается неизменной. Вследствии того, что общая площадь канала для прохода газа по каналу осталась неизменной (im+ fcp + f8ЫХ F Const), то и расход газа остался прежним.Air enters through adjacent ducts 1 and 2 into the central 3 and peripheral 4 channels and then goes to the furnace. The gas exit from the gas supply device 5 is carried out through the annular slit of the gas supply channel formed by the movable 6 and the stationary 7 profiled nozzles, the relative position of which determines the gas flow rate, i.e. the thickness of the annular gas stream, into the air stream and, as a result, the heat transfer characteristics of the flame change. If necessary, for example, to increase the output velocity of gas outflow into the air flow volume, the movable nozzles 6 are moved towards the mouth of the burner. In this case, the cross-sectional area of the output part of the channel () decreases, and the middle part (fcp) increases by the same amount, since fcp + few Const according to condition (2). The cross-sectional area of the inlet channel (f) remains unchanged. Due to the fact that the total area of the channel for gas passage through the channel remained unchanged (im + fcp + f8ЫХ F Const), the gas flow rate remained the same.

Для уменьшения скорости истечения газа подвижный насадок 6 перемещают в обратном направлении.To reduce the gas flow rate, the movable nozzle 6 is moved in the opposite direction.

Таким образом, по сравнению с известной горелкой, предлагаемая позволяет на заданной нагрузке регулировать теплообменные характеристики факела воздействием лишь на один параметр - ширину устья кольцевой щели и, связанную с ней, скорость истечения газа из выходной части сопла и, тем самым, упростить следящую и приводную системы регулирования параметрами горелки, и в конечном счете, повысить надежность и эффективность работы горелки и котлоагрегата в целом.Thus, in comparison with the known burner, the proposed one allows to control the heat transfer characteristics of the torch at a given load by influencing only one parameter - the width of the mouth of the annular gap and, associated with it, the velocity of gas outflow from the outlet of the nozzle and, thereby, simplify the tracking and driving control systems for the burner parameters, and ultimately, to increase the reliability and efficiency of the burner and the boiler as a whole.

Claims

1. A burner containing peripheral and central channels for the passage of air, an axial tube and a gas supply device, characterized in that the gas supply device is located at the boundary of the central and peripheral air flows and contains in its output part a gas release unit consisting of fixed and movable shaped nozzles, the gas-emitting channel forming the inner surface of the fixed and the outer surface of the movable shaped nozzles

shaped, having a constant section at the gas inlet, and any relative position of the shaped nozzles corresponds to the dependence
f _in + f _av + f _out = const;
and
f _cf + f _out = const with f _in = const,
where f _I - the cross-sectional area of the inlet of the gas outlet channel, cm ² ;
f _cf - the cross-sectional area of the middle part of the gas channel, cm ² ;
f _o - the cross-sectional area of the output part of the gas channel, cm ² ,
and the amount of movement of the movable shaped nozzle relative to the fixed set in accordance with the condition
f _in > f _cf and f _in > f _out .

2. The burner according to claim 1, characterized in that the sectional plane of the middle f _cf and the output f _out parts of the gas-emitting channel are located at an angle of 90 ^{o to} each other.