+

RU2367846C2 - Method of gas combustion and burner for method implementation - Google Patents

Method of gas combustion and burner for method implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2367846C2
RU2367846C2 RU2007135911/06A RU2007135911A RU2367846C2 RU 2367846 C2 RU2367846 C2 RU 2367846C2 RU 2007135911/06 A RU2007135911/06 A RU 2007135911/06A RU 2007135911 A RU2007135911 A RU 2007135911A RU 2367846 C2 RU2367846 C2 RU 2367846C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
burner
air
nozzle
ejector
Prior art date
Application number
RU2007135911/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007135911A (en
Inventor
Виктор Николаевич Пелипенко (RU)
Виктор Николаевич Пелипенко
Денис Юрьевич Слесарев (RU)
Денис Юрьевич Слесарев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет
Priority to RU2007135911/06A priority Critical patent/RU2367846C2/en
Publication of RU2007135911A publication Critical patent/RU2007135911A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367846C2 publication Critical patent/RU2367846C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention concerns thermal power industry, particularly methods and devices of gas fuel combustion in infrared burners. Method of gas fuel combustion in infrared irradiation burner involves preparation of homogenous gas fuel and air mix in ejector, mix heating in distribution chamber and in perforated ceramic nozzle channels to ignition temperature, burning on nozzle surface and in the space between nozzle and metal mesh, generation of stripped gas and air mix with air excess factor α=1.3-1.5. Gas and air mix is tripped either by air supply to the burner ejector by fan, or by increasing rated gas pressure before burner in 6-7 times.
EFFECT: enhanced efficiency factor, reduced hazardous substance content in combustion products.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относиться к теплоэнергетике, а именно к способам и устройствам для беспламенного сжигания углеводородного газового топлива на поверхности керамического насадка инфракрасных горелок.The invention relates to a power system, and in particular to methods and devices for flameless combustion of hydrocarbon gas fuel on the surface of a ceramic nozzle of infrared burners.

Известен способ беспламенного сжигания газового топлива, осуществляемый в горелках инфракрасного излучения, содержащих эжектор, перфорированный керамический насадок и металлическую сетку, включающий создание в эжекторе горелки однородной газовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха α=1,02-1,07, прогрев смеси в распределительной камере и в каналах перфорированного керамического насадка до температуры воспламенения, горение смеси на поверхности насадка и в пространстве между насадком и металлической сеткой [1, с.31-32, рис.13].A known method of flameless combustion of gas fuel, carried out in infrared burners containing an ejector, a perforated ceramic nozzle and a metal mesh, including creating a homogeneous air-gas mixture in the burner ejector with an excess air coefficient α = 1.02-1.07, heating the mixture in a distribution chamber and in the channels of a perforated ceramic nozzle to the ignition temperature, the mixture burns on the surface of the nozzle and in the space between the nozzle and the metal mesh [1, p.31-32, Fig. 13].

Указанный способ характеризуется высоким содержанием вредных веществ в продуктах сгорания газа и значительными конвективными потерями теплоты.The specified method is characterized by a high content of harmful substances in the products of gas combustion and significant convective heat losses.

Наиболее близким к заявленному изобретению является инфракрасный излучатель и способ проведения процесса горения углеводородного газового топлива, описанный в патенте РФ №2110015, МПК F23D 14/18 [2]. В данном изобретении предложен способ, осуществляемый в инфракрасном излучателе, который состоит из коаксиально расположенных и чередующихся между собой негофрированных и гофрированных цилиндров активированной катализатором керамики. Указанный способ сжигания газа включает создание однородной газовоздушной смеси, подвод смеси во внутреннюю полость излучателя, прогрев смеси до температуры воспламенения, горение смеси внутри объемного керамического насадка при движении от центра к поверхности и радиальный отвод продуктов горения.Closest to the claimed invention is an infrared emitter and a method for carrying out the combustion process of hydrocarbon gas fuel, described in the patent of the Russian Federation No. 21110015, IPC F23D 14/18 [2]. The present invention provides a method implemented in an infrared emitter, which consists of coaxially arranged and alternating non-corrugated and corrugated cylinders activated by a ceramic catalyst. The specified method of burning gas involves creating a homogeneous air-gas mixture, supplying the mixture to the internal cavity of the emitter, heating the mixture to the ignition temperature, burning the mixture inside the volumetric ceramic nozzle when moving from the center to the surface, and radially removing combustion products.

Недостатками данного изобретения являются сложность изготовления керамики, активированной катализатором, и низкая величина лучистого коэффициента полезного действия (КПД).The disadvantages of this invention are the complexity of the manufacture of ceramics activated by the catalyst, and the low value of the radiant efficiency (COP).

Задачей, решаемой изобретением, является технический результат - повышение лучистого КПД и снижение содержания вредных веществ в продуктах сгорания инфракрасных газовых горелок.The problem solved by the invention is the technical result - an increase in radiant efficiency and a decrease in the content of harmful substances in the combustion products of infrared gas burners.

Технический результат достигается тем, что в эжекторе горелки создается обедненная газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха α=1,3-1,5.The technical result is achieved by the fact that a depleted gas-air mixture is created in the burner ejector with a coefficient of excess air α = 1.3-1.5.

Обеднение газовоздушной смеси осуществляется путем подачи в эжектор горелки воздуха вентилятором.The depletion of the air-gas mixture is carried out by supplying a fan to the ejector of the air burner.

Обеднение газовоздушной смеси осуществляется путем увеличения в 6 -7 раз номинального давления газа перед горелкой.The depletion of the air-gas mixture is carried out by increasing 6-7 times the nominal gas pressure in front of the burner.

Горелка для осуществления способа дополнительно снабжена экраном из термостойкого стекла с отверстием в центре для отвода продуктов сгорания.The burner for implementing the method is additionally equipped with a screen made of heat-resistant glass with a hole in the center for the removal of combustion products.

Предложенный способ сжигания газа, по сравнению с аналогами, обеспечивает повышение температуры поверхности излучателя и, следовательно, лучистого КПД, а также снижение содержания вредных веществ в продуктах сгорания.The proposed method of gas combustion, in comparison with analogues, provides an increase in the surface temperature of the emitter and, therefore, radiant efficiency, as well as a decrease in the content of harmful substances in the combustion products.

В предлагаемом способе в эжекторе горелки создается газовоздушная смесь иного состава, чем в прототипе и аналогах - с коэффициентом α=1,3-1,5. Это достигается путем подачи в эжектор горелки дополнительного воздуха вентилятором или путем увеличения в 6-7 раз номинального давления газа перед горелкой. В результате увеличивается скорость движения смеси в каналах керамического насадка интенсифицируется теплообмен и снижается вероятность проскока пламени.In the proposed method, a gas-air mixture of a different composition is created in the burner ejector than in the prototype and analogues with a coefficient α = 1.3-1.5. This is achieved by supplying additional air to the burner ejector with a fan or by increasing 6-7 times the nominal gas pressure in front of the burner. As a result, the speed of the mixture in the channels of the ceramic nozzle increases, heat transfer is intensified, and the probability of flame penetration decreases.

Экран из термостойкого стекла предотвращает диффузию окружающего воздуха к поверхности керамического излучателя и снижает конвективные потери теплоты. Кроме того, экран создает гидравлическое сопротивление оттоку продуктов сгорания, а это способствует увеличению времени контакта продуктов сгорания с поверхностью насадка, что приводит к увеличению температуры поверхности керамических плиток и к более полному дожиганию продуктов неполного сгорания.A heat-resistant glass screen prevents the diffusion of ambient air to the surface of the ceramic emitter and reduces convective heat loss. In addition, the screen creates hydraulic resistance to the outflow of combustion products, and this helps to increase the contact time of the combustion products with the surface of the nozzle, which leads to an increase in the surface temperature of ceramic tiles and to a more complete afterburning of products of incomplete combustion.

Устройство горелки (продольный разрез) для осуществления предложенного способа сжигания газа изображено на фиг.1.The burner device (longitudinal section) for implementing the proposed method of burning gas is shown in Fig.1.

Горелка содержит корпус 1, сопло 2, вентилятор 3, эжектор 4, распределительную камеру 5, рассекатель 6, керамические плитки 7, металлическую сетку 8, экран 9 с отверстием 10. Экран 9 выполнен из термостойкого стекла, прозрачного для инфракрасного излучения.The burner comprises a housing 1, a nozzle 2, a fan 3, an ejector 4, a distribution chamber 5, a divider 6, ceramic tiles 7, a metal mesh 8, a screen 9 with an opening 10. The screen 9 is made of heat-resistant glass transparent to infrared radiation.

Горелка работает следующим образом. Струя газа, истекая из сопла 2, подсасывает в эжектор 4 атмосферный воздух. В эжекторе создается однородная газовоздушная смесь с необходимой величиной коэффициента избытка воздуха, а именно α=1,3-1,5. Обеднение смеси достигается подачей дополнительного воздуха вентилятором или за счет использования газа повышенного давления. Смесь проходит распределительную камеру 5, рассекатель 6 и через каналы плиток 7 выходит на их поверхность. В распределительной камере 5 и в каналах плиток 7 смесь прогревается до температуры воспламенения. Сгорание смеси происходит в тонком слое на поверхности насадка и в пространстве между насадком и металлической сеткой 8. Продукты сгорания отводятся через отверстие 10. Значительная часть теплоты горения передается керамическим плиткам 7, поверхность которых нагревается и становится мощным источником инфракрасного излучения.The burner operates as follows. A gas jet flowing out of the nozzle 2 draws in atmospheric air into the ejector 4. A homogeneous air-gas mixture is created in the ejector with the required coefficient of excess air, namely α = 1.3-1.5. The depletion of the mixture is achieved by supplying additional air with a fan or through the use of high pressure gas. The mixture passes through the distribution chamber 5, the divider 6 and through the channels of the tiles 7 comes to their surface. In the distribution chamber 5 and in the channels of the tiles 7, the mixture is heated to the ignition temperature. The combustion of the mixture occurs in a thin layer on the surface of the nozzle and in the space between the nozzle and the metal mesh 8. The combustion products are discharged through the opening 10. A significant part of the heat of combustion is transferred to the ceramic tiles 7, the surface of which is heated and becomes a powerful source of infrared radiation.

Применение предложенного изобретения в хозяйственной деятельности позволит повысить эффективность технологических процессов в промышленности, уменьшить количество потребляемого газа, улучшить показатели лучистого отопления и снизить эмиссию вредных веществ в отапливаемые помещения и окружающую среду.The application of the proposed invention in economic activity will increase the efficiency of technological processes in industry, reduce the amount of gas consumed, improve radiant heating and reduce the emission of harmful substances in heated rooms and the environment.

Пример конкретного выполнения и осуществления способаAn example of a specific implementation and implementation of the method

Для осуществления заявленного способа использовалась горелка ГИИ-1,85 «Звездочка» производства ОАО «Казанский завод газовой аппаратуры - ВЕСТА». Излучающий насадок горелки содержит три керамических плитки с диаметром каналов 1 мм. Металлическая сетка размещена над насадком на расстоянии 10 мм.To implement the claimed method, the burner GII-1.85 "Zvezdochka" produced by OJSC "Kazan gas equipment plant - VESTA" was used. The radiating nozzle of the burner contains three ceramic tiles with a channel diameter of 1 mm. A metal mesh is placed above the nozzle at a distance of 10 mm.

Излучающий насадок закрыли колпаком из жаропрочного стекла с отверстием в центре для отвода продуктов сгорания. Для подачи избыточного объема воздуха горелку оснастили микровентилятором.The emitting nozzles were closed with a cap made of heat-resistant glass with a hole in the center for the removal of combustion products. To supply excess air, the burner was equipped with a micro-fan.

Опыты проводились на лабораторном стенде. При поддержании постоянного давления сжиженного газа перед горелкой коэффициент α изменялся от 0,8 до 2,0. Давление газа изменялось ступенчато от 1800 до 3600 Па (от 180 до 360 мм вод. ст.). Температура поверхности насадка определялась с помощью инфракрасного датчика. В процессе опыта регистрировались коэффициент α, температуры поверхности излучателя и состав продуктов сгорания.The experiments were carried out at the laboratory bench. While maintaining a constant pressure of the liquefied gas in front of the burner, the coefficient α varied from 0.8 to 2.0. The gas pressure varied stepwise from 1800 to 3600 Pa (from 180 to 360 mm water column). The surface temperature of the nozzle was determined using an infrared sensor. During the experiment, the coefficient α, the surface temperature of the emitter, and the composition of the combustion products were recorded.

По результатам опытов построены зависимости, изображенные на фиг.2 и 3. На фиг.2 показана зависимость температуры поверхности насадка от коэффициента α и давления газа (Р), а на фиг.3 - содержание в продуктах сгорания оксида углерода (СО), углеводородов (СН) и кислорода (О2) в зависимости от коэффициента α при номинальном давлении газа 3000 Па.According to the results of the experiments, the dependences shown in Figs. 2 and 3 are constructed. Fig. 2 shows the dependence of the nozzle surface temperature on the coefficient α and gas pressure (P), and Fig. 3 shows the content of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons in the combustion products (СН) and oxygen (О 2 ) depending on the coefficient α at a nominal gas pressure of 3000 Pa.

Из фиг.2 видно, что с увеличением коэффициента α температура поверхности насадка, возрастает и достигает максимума при α=1,3-1,5. А затем снижается при всех исследованных величинах давления газа перед горелкой. С увеличением давления газа и, следовательно, расхода газа и мощности горелки, температура поверхности возрастает от 880°С при Р=1800 Па до 1130°С при Р=3600 Па.From figure 2 it is seen that with an increase in the coefficient α, the surface temperature of the nozzle increases and reaches a maximum at α = 1.3-1.5. And then it decreases at all studied values of the gas pressure in front of the burner. With an increase in gas pressure and, consequently, gas consumption and burner power, the surface temperature increases from 880 ° C at P = 1800 Pa to 1130 ° C at P = 3600 Pa.

По графикам зависимостей фиг.3 следует отметить, что с увеличением коэффициента α до 1,0-1,1 концентрация СО и СН в продуктах сгорания резко падает. Затем при α>1,2 их концентрации остаются на минимальном уровне, и составляют соответственно 0,2-0,3% и 50-80 ppm. И только содержание кислорода плавно возрастает. Выход оксидов азота не превышает 50-60 ppm.According to the dependency graphs of figure 3, it should be noted that with an increase in the coefficient α to 1.0-1.1, the concentration of CO and CH in the combustion products decreases sharply. Then, at α> 1.2, their concentrations remain at a minimum level, and are 0.2–0.3% and 50–80 ppm, respectively. And only the oxygen content is gradually increasing. The yield of nitrogen oxides does not exceed 50-60 ppm.

Принудительная подача воздуха с помощью вентилятора усложняет конструкцию горелки. Альтернативный вариант - использование газа среднего давления. Опыты при давлении газа 10, 20 и 30 кПа дали аналогичные результаты и тем самым подтвердили возможность использования и данного пути обеднения газовоздушной смеси.Forced air supply with a fan complicates the design of the burner. An alternative is to use medium pressure gas. The experiments at a gas pressure of 10, 20, and 30 kPa gave similar results and thereby confirmed the possibility of using this way of depletion of the gas-air mixture.

Таким образом, экспериментально установлена эффективность осуществления предложенного способа сжигания газового топлива в горелке инфракрасного излучения. По сравнению с аналогами, зафиксировано увеличение температуры излучателя и, следовательно, лучистого КПД на 10-20%, снижение содержания вредных веществ в продуктах сгорания - оксида углерода (СО) на 50-70%, углеводородов (СН) на 20-30%.Thus, experimentally established the effectiveness of the proposed method for burning gas fuel in an infrared burner. Compared with analogs, an increase in the temperature of the emitter and, therefore, radiant efficiency by 10-20%, a decrease in the content of harmful substances in the products of combustion - carbon monoxide (CO) by 50-70%, hydrocarbons (CH) by 20-30% was recorded.

Предложенная горелка для осуществления заявленного способа может быть использована для отопления крупных промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий, сушки и локального нагрева.The proposed burner for implementing the inventive method can be used for heating large industrial, public and agricultural buildings, drying and local heating.

Источники информацииInformation sources

1. Богомолов А.И., Вигдорчик Д.Я., Маевский М.А. Газовые горелки инфракрасного излучения и их применение. - М.: Стройиздат, 1967. - 254 с.1. Bogomolov A.I., Wigdorchik D.Ya., Mayevsky M.A. Gas burners of infrared radiation and their application. - M .: Stroyizdat, 1967 .-- 254 p.

2. Патент РФ №2110015, МПК F23D 14/18. Аникеев В.И., Кузин Н.А., Гудков А.В. Инфракрасный излучатель, способ проведения процесса горения углеводородного газового топлива и способ приготовления сложной керамики, активированной катализатором. БИ №12, 1998.2. RF patent №2110015, IPC F23D 14/18. Anikeev V.I., Kuzin N.A., Gudkov A.V. Infrared emitter, a method for carrying out the combustion process of hydrocarbon gas fuel and a method for preparing complex ceramics activated by a catalyst. BI No. 12, 1998.

Claims (4)

1. Способ сжигания газового топлива в горелке инфракрасного излучения, включающий создание однородной газовоздушной смеси в эжекторе, прогрев смеси в распределительной камере и в каналах перфорированного керамического насадка до температуры воспламенения, горение на поверхности насадка и в пространстве между насадком и металлической сеткой, отличающийся тем, что в эжекторе горелки создается обедненная газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха α=1,3-1,5.1. A method of burning gas fuel in an infrared burner, including creating a homogeneous gas-air mixture in an ejector, heating the mixture in the distribution chamber and in the channels of the perforated ceramic nozzle to the ignition temperature, burning on the surface of the nozzle and in the space between the nozzle and the metal mesh, characterized in that a depleted gas-air mixture is created in the burner ejector with a coefficient of excess air α = 1.3-1.5. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеднение газовоздушной смеси осуществляется путем подачи в эжектор горелки воздуха вентилятором.2. The method according to claim 1, characterized in that the depletion of the air-gas mixture is carried out by supplying a fan to the ejector of the air burner. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеднение газовоздушной смеси осуществляется путем увеличения в 6-7 раз номинального давления газа перед горелкой.3. The method according to claim 1, characterized in that the depletion of the air-gas mixture is carried out by increasing 6-7 times the nominal gas pressure in front of the burner. 4. Горелка, содержащая эжектор, перфорированный керамический насадок и металлическую сетку, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена экраном из термостойкого стекла с отверстием в центре для отвода продуктов сгорания. 4. A burner containing an ejector, perforated ceramic nozzles and a metal mesh, characterized in that it is additionally equipped with a screen made of heat-resistant glass with a hole in the center for the removal of combustion products.
RU2007135911/06A 2007-09-27 2007-09-27 Method of gas combustion and burner for method implementation RU2367846C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135911/06A RU2367846C2 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Method of gas combustion and burner for method implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135911/06A RU2367846C2 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Method of gas combustion and burner for method implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007135911A RU2007135911A (en) 2009-04-10
RU2367846C2 true RU2367846C2 (en) 2009-09-20

Family

ID=41014400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135911/06A RU2367846C2 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Method of gas combustion and burner for method implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367846C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737266C1 (en) * 2020-03-11 2020-11-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Method for combustion of mixtures of fuel with gaseous oxidant and device for implementation thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151956C1 (en) * 1999-03-03 2000-06-27 Институт химической физики РАН им. Н.Н. Семенова Radiant burner
US6725811B1 (en) * 1993-08-27 2004-04-27 American Water Heater Company Water heater with low NOx fiber matrix burner

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6725811B1 (en) * 1993-08-27 2004-04-27 American Water Heater Company Water heater with low NOx fiber matrix burner
RU2151956C1 (en) * 1999-03-03 2000-06-27 Институт химической физики РАН им. Н.Н. Семенова Radiant burner

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737266C1 (en) * 2020-03-11 2020-11-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Method for combustion of mixtures of fuel with gaseous oxidant and device for implementation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007135911A (en) 2009-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3833522B2 (en) Low NOx premix burner apparatus and method
US3810732A (en) Method and apparatus for flameless combustion of gaseous or vaporous fuel-air mixtures
FR2678360B1 (en) HEATING APPARATUS WITH CATALYTIC BURNER.
EP3224543B1 (en) Radiant burner for noxious gas incineration
RU2367846C2 (en) Method of gas combustion and burner for method implementation
CA1108397A (en) Furnace with radiant burndown tube
RU2151956C1 (en) Radiant burner
Vasilik et al. Stimulated surface combustion in infrared burners
RU2462661C1 (en) Radiation gas burner, and its combustion process
DK0870101T3 (en) Flameless incinerator
KR101946722B1 (en) Ignition device for gas burner that can be completely burned
RU2065123C1 (en) Infrared gas burner
RU2362945C1 (en) Radiative burner
RU2838238C2 (en) Dark emitter
SU775520A1 (en) Light-emitting burner
RU2177975C1 (en) Plant for production of charcoal - gas generator
RU2220374C2 (en) Method for heating infrared u-shaped irradiator
RU2427758C1 (en) Radiation burner
RU2053451C1 (en) Method for annealing resin-bound refractory materials
RU63494U1 (en) RADIATION BURNER
RU94021716A (en) GAS BURNER INFRARED RADIATION
CN117280157A (en) dark radiator
WO2020180388A1 (en) Improved aphlogistic burner
JP3074321U (en) Firing method of Bizen ware by large Bunsen burner
RU105405U1 (en) GAS-BURNER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100928

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载