RU2367847C1

RU2367847C1 - Radiation burner

Info

Publication number: RU2367847C1
Application number: RU2008139003/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Голубев (RU); Дмитрий Владимирович Голубев; Наталья Всеволодовна Майкова (RU); Наталья Всеволодовна Майкова; Вячеслав Николаевич Макаров (RU); Вячеслав Николаевич Макаров; Андрей Борисович Митрофанов (RU); Андрей Борисович Митрофанов; Антон Юрьевич Орлов (RU); Антон Юрьевич Орлов; Александр Самуилович Тукацинский (RU); Александр Самуилович Тукацинский; Михаил Иванович Якушин (RU); Михаил Иванович Якушин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инженерное проектирование"
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2009-09-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention concerns thermal power industry, particularly catalytic radiation gas burners where most of heat power produced by the burner is converted to infrared irradiation. Radiation burner includes burner case, injection mixer, perforated ceramic plate, metal mesh, metal mesh fixation units in the form of metal or ceramic rods attached to perforated ceramic plate with a gap between perforated ceramic plate surface and mesh, and mesh armature spread over the whole surface of perforated ceramic plate. The mesh has no mechanical or electric contact to burner case.

EFFECT: reduced hazardous waste content in combustion products, reliable burner ignition.

3 cl,1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к газовым радиационным горелкам, в которых большая часть тепловой энергии, вырабатываемой горелкой, превращается в инфракрасное излучение. Горелки применяются для бытовых и промышленных нужд в различных теплоэнергетических установках, например в бытовых и коммунально-бытовых газовых плитах, обогревателях, сушилках, печах, котлах.The invention relates to the field of power engineering, in particular to gas radiation burners, in which most of the thermal energy generated by the burner is converted to infrared radiation. Burners are used for domestic and industrial needs in various thermal power plants, for example, in domestic and domestic gas stoves, heaters, dryers, furnaces, boilers.

Известна радиационная горелка с экраном (US 5989013). Металлическая сетка служит для полного окисления компонентов топливной смеси и продуктов сгорания в промежутке между ней и поверхностью керамической перфорированной плиты. В одном конструктивном исполнении экран изготовлен из керамического композита, который может выдерживать более высокие тепловые нагрузки, чем металлический эквивалент. В другом конструктивном исполнении отражающий экран гофрирован. Гофр увеличивает жесткость, что препятствует тепловым деформациям во время работы горелки. В лучшем конструктивном исполнении отражающий экран сделан из керамического композита с гофром.Known radiation burner with a shield (US 5989013). The metal mesh serves to completely oxidize the components of the fuel mixture and the combustion products in the gap between it and the surface of the ceramic perforated plate. In one design, the screen is made of a ceramic composite that can withstand higher thermal loads than the metal equivalent. In another design, the reflective screen is corrugated. Corrugation increases rigidity, which prevents thermal deformation during burner operation. In the best design, the reflective screen is made of a ceramic composite with corrugation.

По совокупности существенных признаков, совпадающих с существенными признаками предложенного изобретения, в качестве прототипа выбрана радиационная горелка (US 5816235).Based on the set of essential features that coincide with the essential features of the proposed invention, a radiation burner is selected as a prototype (US 5816235).

Радиационная горелка включает в себя следующие элементы: корпус горелки, служащий опорным элементом и распределительной камерой, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, инжекционный смеситель.A radiation burner includes the following elements: a burner body serving as a support element and a distribution chamber, a perforated ceramic plate, a metal mesh, an injection mixer.

Недостатки этой конструкции связаны с тем, что на краях металлической сетки в месте ее соединения с корпусом горелки происходит отвод теплоты с проволочных элементов сетки, имеющих малую массу и теплоемкость. Отвод тепла приводит к понижению температуры сетки, находящейся над краем перфорированной керамической плиты. Поэтому по краям горелки проявляются эффекты недостаточного окисления топливной смеси, приводящие к увеличению концентрации вредных примесей в продуктах сгорания.The disadvantages of this design are due to the fact that at the edges of the metal mesh in the place of its connection with the burner body, heat is removed from the wire mesh elements having a small mass and heat capacity. Heat removal leads to a decrease in the temperature of the grid located above the edge of the perforated ceramic plate. Therefore, the effects of insufficient oxidation of the fuel mixture appear at the edges of the burner, leading to an increase in the concentration of harmful impurities in the combustion products.

Кроме того, жесткое закрепление сетки по краям приводит к значительным температурным деформациям сетки и изменению ее положения относительно керамической вставки.In addition, rigid fixing of the mesh at the edges leads to significant temperature deformations of the mesh and a change in its position relative to the ceramic insert.

Заделанные кромки горелки затрудняют оптимальное размещение устройств розжига горелки между керамической вставкой и металлической сеткой, которые по необходимости располагают над металлической сеткой горелки. Это приводит к отрыву пламени горелки при розжиге.The fixed edges of the burner make it difficult to optimally place the burner ignition devices between the ceramic insert and the metal mesh, which, if necessary, are placed above the metal mesh of the burner. This causes the burner flame to break off during ignition.

Целью изобретения является обеспечение работы радиационной горелки во всем диапазоне регулирования с сохранением чистоты отработавших газов по вредным выбросам. Изобретение также направлено на увеличение надежности розжига горелки.The aim of the invention is to ensure the operation of a radiation burner in the entire control range while maintaining the purity of the exhaust gases in terms of harmful emissions. The invention also aims to increase the reliability of the ignition of the burner.

Цель достигается тем, что в радиационной горелке, включающей в себя корпус горелки, перфорированную керамическую плиту, металлическую сетку, инжекционный смеситель, узлы крепления металлической сетки, представляющие собой закрепленные на перфорированной керамической плите металлические или керамические стержни, обеспечивающие зазор между поверхностью керамической перфорированной плиты и сеткой и крепление сетки, простирающейся над всей поверхностью перфорированной керамической плиты, причем сетка не имеет механического соединения и электрического контакта с корпусом горелки.The goal is achieved in that in a radiation burner, which includes a burner body, a perforated ceramic plate, a metal mesh, an injection mixer, metal mesh attachment points, which are metal or ceramic rods fixed to a perforated ceramic plate, providing a gap between the surface of the ceramic perforated plate and mesh and fixing the mesh, extending over the entire surface of the perforated ceramic plate, and the mesh does not have a mechanical connection I and electrical contact with the burner body.

Кроме того, по меньшей мере, одна из проволок, образующих металлическую сетку, соединена с источником калильного розжига горелки. Кроме того, сетка соединена с источником искрового розжига горелки.In addition, at least one of the wires forming a metal mesh is connected to a source of glow ignition of the burner. In addition, the grid is connected to the source of spark ignition of the burner.

На чертеже представлен продольный разрез радиационной горелки. Цифрами на чертеже обозначены: 1 - корпус горелки, 2 - инжекционный смеситель, 3 - перфорированная керамическая плита, 4 - металлическая сетка, 5 - стержни, закрепленные на перфорированной керамической плите, 6 - клемма подключения источников розжига горелки.The drawing shows a longitudinal section of a radiation burner. The numbers in the drawing indicate: 1 - burner body, 2 - injection mixer, 3 - perforated ceramic plate, 4 - metal mesh, 5 - rods mounted on a perforated ceramic plate, 6 - terminal for connecting the ignition sources of the burner.

Металлическая сетка закрепляется на металлических или керамических стержнях металлическими скрепками, обеспечивающих фиксацию сетки в нормальном по отношению к поверхности перфорированной керамической плиты направлении и возможность свободного расширения сетки в плоскости перфорированной керамической плиты по действием температурных деформаций.The metal mesh is fixed on metal or ceramic rods with metal clips, which fix the mesh in the direction normal to the surface of the perforated ceramic plate and allow the mesh to expand freely in the plane of the perforated ceramic plate due to temperature deformations.

Обеспечение принципиальных условий достижения эффекта беспламенного горения в керамических структурах возможно только в случае последовательного осуществления процедур подготовки смеси, ее распределения и совместной работы перфорированной керамической плиты и металлической сетки для разных газов и режимов работы. Наибольшие трудности в обеспечении полного сгорания топлива возникают при минимальных расходах газа. Металлическая сетка, не имеющая механического контакта с корпусом горелки, не теряет теплоту по краям теплопроводностью, что обеспечивает оптимальную работу всей излучающей площади горелки при различных расходах топливной смеси.Providing the basic conditions for achieving the effect of flameless combustion in ceramic structures is possible only in the case of sequential implementation of the procedures for preparing the mixture, its distribution and joint work of the perforated ceramic plate and metal mesh for different gases and operating modes. The greatest difficulties in ensuring complete combustion of fuel arise with minimal gas consumption. The metal mesh, which does not have mechanical contact with the burner body, does not lose heat along the edges with thermal conductivity, which ensures optimal operation of the entire radiating area of the burner at different rates of the fuel mixture.

Предложенное взаимное расположение сетки, корпуса и перфорированной керамической плиты обеспечивает возможность размещения устройств розжига горелки и контроля горения непосредственно между перфорированной керамической плитой и металлической сеткой.The proposed mutual arrangement of the mesh, the housing and the perforated ceramic plate provides the possibility of placing the device for ignition of the burner and combustion control directly between the perforated ceramic plate and the metal mesh.

Отсутствие электрического контакта металлической сетки с корпусом горелки позволяет использовать сетку в качестве устройства калильного или искрового розжига горелки.The lack of electrical contact of the metal grid with the burner body allows the use of the grid as a device for glow or spark ignition of the burner.

В случае калильного розжига источник питания соединяется с концами одной или нескольких проволок сетки.In the case of a glow ignition, the power source is connected to the ends of one or more wire wires.

В случае искрового розжига источник питания включается между металлической сеткой и корпусом горелки.In the case of spark ignition, the power source is turned on between the metal grid and the burner body.

Горелка работает следующим образом. В инжекционный смеситель подается газообразное топливо, которое в инжекционном смесителе смешивается с воздухом, топливная смесь распределяется по каналам перфорированной керамической плиты и поджигается устройством розжига горелки. Реакция горения распространяется на всю площадь перфорированной керамической плиты. Дожигание компонентов происходит между перфорированной керамической плитой и металлической сеткой. При этом вся сетка, включая края, нагревается равномерно, что обеспечивает оптимальную работу всей площади перфорированной керамической плиты.The burner operates as follows. Gaseous fuel is supplied to the injection mixer, which is mixed with air in the injection mixer, the fuel mixture is distributed through the channels of the perforated ceramic plate and ignited by the burner ignition device. The combustion reaction extends to the entire area of the perforated ceramic plate. The afterburning of components occurs between a perforated ceramic plate and a metal mesh. Moreover, the entire grid, including the edges, is heated evenly, which ensures optimal operation of the entire area of the perforated ceramic plate.

Claims

1. A radiation burner including a burner body, an injection mixer, a perforated ceramic plate, a metal mesh, metal mesh attachment points, which are metal or ceramic rods fixed to a perforated ceramic plate, providing a gap between the surface of the ceramic perforated plate and the mesh and attaches the mesh that extends over the entire surface of the perforated ceramic plate, and the mesh does not have a mechanical connection and electrical contact with by the burner horn.

2. The radiation burner according to claim 1, characterized in that at least one of the wires forming a metal mesh is connected to a source of glow ignition of the burner.

3. The radiation burner according to claim 1, characterized in that the grid is connected to a source of spark ignition of the burner.