RU2787068C1 - Heat generator burner - Google Patents
Heat generator burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787068C1 RU2787068C1 RU2022110515A RU2022110515A RU2787068C1 RU 2787068 C1 RU2787068 C1 RU 2787068C1 RU 2022110515 A RU2022110515 A RU 2022110515A RU 2022110515 A RU2022110515 A RU 2022110515A RU 2787068 C1 RU2787068 C1 RU 2787068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- perforated
- burner
- distribution chamber
- gas distribution
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 44
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 102220488234 Uromodulin-like 1_F23D_mutation Human genes 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горелочным устройствам теплогенераторов с радиальными выходными отверстиями в головке горелки, в которых газообразное топливо смешивается с воздухом как на входе в зону сгорания, так и до нее и может применяться, например, для сжигания попутного нефтяного газа на нефтегазовых месторождениях и нефтепроводах.The invention relates to burners of heat generators with radial outlets in the burner head, in which gaseous fuel is mixed with air both at the inlet to the combustion zone and before it, and can be used, for example, for burning associated petroleum gas in oil and gas fields and oil pipelines.
Из уровня техники известно горелочное устройство теплогенератора (RU139611U1, МПК F23D 5/04, опубл. 20.04.2014). Устройство содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива, топливную чашу, систему вытяжки продуктов сгорания; дополнительно устройство содержит жаровую камеру с отверстиями для подачи воздуха, а топливная чаша снабжена крышкой и экраном, при этом под крышкой топливной чаши выполнены круговые щели для подачи основной части воздуха в камеру сгорания.The prior art burner heat generator (RU139611U1, IPC F23D 5/04, publ. 20.04.2014). The device comprises a vertical cylindrical liquid fuel combustion chamber, a fuel bowl, a system for extracting combustion products; additionally, the device contains a flame chamber with holes for air supply, and the fuel bowl is provided with a lid and a screen, while circular slots are made under the cover of the fuel bowl to supply the main part of the air to the combustion chamber.
К основному недостатку известного горелочного устройства следует отнести сложность его адаптации для сжигания попутного нефтяного газа. Кроме того, применение в конструкции чаши горелки круговых щелей снижает технологичность устройства, так как выполнение таких каналов является сложной технологической задачей.The main disadvantage of the known burner device is the complexity of its adaptation for burning associated petroleum gas. In addition, the use of circular slots in the design of the burner bowl reduces the manufacturability of the device, since the implementation of such channels is a complex technological task.
Наиболее близким техническим решением к заявленному горелочному устройству и выбранным в качестве прототипа признана газовая горелка (RU177321U1, МПК F23D 14/06, опубл. 15.02.2018). Горелка содержит корпус смесителя с установленным на входе газовым соплом с аксиальным выходным отверстием, крышку, образующую с выходным торцом смесителя огневые отверстия. При этом в центре с внутренней стороны крышка имеет рассекатель, выполненный в виде заостренного цилиндра, обращенный острием в сторону газового сопла.The closest technical solution to the claimed burner device and selected as a prototype is a gas burner (RU177321U1, IPC F23D 14/06, publ. 15.02.2018). The burner comprises a mixer body with a gas nozzle installed at the inlet with an axial outlet, a cover forming fire holes with the outlet end of the mixer. At the same time, in the center from the inner side, the cover has a divider made in the form of a pointed cylinder, with its tip facing the gas nozzle.
Недостатком газовой горелки является ее низкая производительность при сжигании газа в связи с отсутствием в корпусе смесителя дополнительных конструктивных элементов, например отверстий, обеспечивающих повышение интенсивности притока воздуха в область образования газовоздушной смеси. Кроме того, в конструкции горелки не предусмотрен второй канал для подачи топлива и узел розжига, повышающих технологичность и безопасность устройства.The disadvantage of a gas burner is its low performance when burning gas due to the absence of additional structural elements in the mixer housing, for example, holes that increase the intensity of air flow into the area of formation of the gas-air mixture. In addition, the design of the burner does not provide for a second channel for supplying fuel and an ignition unit, which increase the manufacturability and safety of the device.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности сжигания топлива в горелочном устройстве с одновременным повышением технологичности горелки и безопасности ее использования в составе автономных теплогенераторов.The technical problem to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of fuel combustion in the burner device with a simultaneous increase in the manufacturability of the burner and the safety of its use as part of autonomous heat generators.
Указанная задача решена тем, что горелочное устройство содержит цилиндрическую трубу, с закрепленной на ее внешней поверхности перфорированной газораспределительной камерой, снабженной внешним кожухом, верхний и нижний концы которого сообщаются с атмосферой, при этом на верхнем торце газораспределительной камеры закреплена перфорированная камера сгорания. Сопло цилиндрической трубы выведено во внутреннюю полость перфорированной камеры сгорания, внутрь цилиндрической трубы и внутрь перфорированной газораспределительной камеры введены первый и второй патрубки для подачи топлива, а верхний торец внешнего кожуха газораспределительной камеры может быть дополнительно снабжен рассекателем потока газа. Первый и второй патрубки выполнены с возможностью подключения к ним через газовые клапаны, снабженные устройствами для контроля расхода текучей среды, линий подачи топлива, а внешний кожух выполнен с возможностью монтажа над ним или непосредственно на верхнем торце кожуха узла розжига.This problem is solved by the fact that the burner device contains a cylindrical pipe, with a perforated gas distribution chamber fixed on its outer surface, equipped with an external casing, the upper and lower ends of which communicate with the atmosphere, while a perforated combustion chamber is fixed on the upper end of the gas distribution chamber. The nozzle of the cylindrical pipe is led into the inner cavity of the perforated combustion chamber, the first and second branch pipes for fuel supply are inserted into the cylindrical pipe and into the perforated gas distribution chamber, and the upper end of the outer casing of the gas distribution chamber can be additionally equipped with a gas flow divider. The first and second nozzles are made with the possibility of connecting to them through gas valves equipped with devices for controlling the flow of fluid, fuel supply lines, and the outer casing is made with the possibility of mounting above it or directly on the upper end of the casing of the ignition unit.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, является повышение коэффициента полезного действия горелки за счет выполнения газораспределительной камеры и камеры сгорания перфорированными, что обеспечивает получение качественно перемешанной газовоздушной смеси на выходе из газораспределительной камеры и камеры сгорания, а также полное сгорание топлива в факеле горелки; дополнительный эффект перемешивания может быть достигнут за счет применения рассекателя потока газа, который позволяет обеспечить турбулентное течение газовоздушной смеси на выходе из внешнего кожуха газораспределительной камеры. Технологичность и безопасность устройства достигается за счет применения в составе горелки второго патрубка для подачи топлива в зону розжига, возможностью монтажа над внешним кожухом или непосредственно на его верхнем торце узла розжига, а также за счет возможности подключения к первому и второму патрубкам линий подачи топлива, снабженных газовыми клапанами и устройствами для контроля расхода текучей среды.A positive technical result, provided by the set of features of the device disclosed above, is to increase the efficiency of the burner by making the gas distribution chamber and the combustion chamber perforated, which ensures that a well-mixed gas-air mixture is obtained at the outlet of the gas distribution chamber and the combustion chamber, as well as complete combustion of the fuel in the flame burners; additional mixing effect can be achieved through the use of a gas flow divider, which allows for a turbulent flow of the gas-air mixture at the outlet of the outer casing of the gas distribution chamber. Manufacturability and safety of the device is achieved through the use of a second branch pipe in the burner for supplying fuel to the ignition zone, the possibility of mounting above the outer casing or directly on its upper end of the ignition unit, as well as due to the possibility of connecting to the first and second branch pipes fuel supply lines equipped with gas valves and fluid flow control devices.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид устройства в изометрической проекции; на фиг. 2 представлен вид устройства сбоку в разрезе, установленного штатно в теплогенераторе.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows the appearance of the device in isometric projection; in fig. 2 shows a sectional side view of the device installed as standard in the heat generator.
Горелочное устройство теплогенератора устроено следующим образом.The burner device of the heat generator is arranged as follows.
Его основой является платформа 1, на которой смонтирована цилиндрическая труба 2 горелочного устройства, с закрепленной на ее внешней поверхности перфорированной газораспределительной камерой 3, снабженной внешним кожухом 4, верхний и нижний концы которого сообщаются с атмосферой, при этом на верхнем торце газораспределительной камеры 3 закреплена перфорированная камера сгорания 5. Сопло 6 цилиндрической трубы 2 выведено во внутреннюю полость перфорированной камеры сгорания 5, внутрь цилиндрической трубы 2 и внутрь перфорированной газораспределительной камеры 3 введены, соответственно, первый 7 и второй 8 патрубки для подачи топлива, а верхний торец внешнего кожуха 4 может быть дополнительно снабжен рассекателем 9 потока газа. Первый 7 и второй 8 патрубки выполнены с возможностью подключения к ним через газовые клапаны 10, 11, снабженные устройствами 12, 13 для контроля расхода текучей среды, линий подачи топлива 14 и 15, а внешний кожух 4 выполнен с возможностью монтажа над ним или непосредственно на верхнем торце кожуха узла розжига 16. Основные технические характеристики горелочного устройства и теплогенератора, построенного на его основе, приведены ниже (таблица 1).Its basis is
Перфорированная камера сгорания 5 может быть выполнена в виде перевернутого стакана, внешний кожух 4 газораспределительной камеры 3 может быть закреплен на ее поверхности с помощью четырех балок 17, а рассекатель 9 потока газа целесообразно выполнить в виде пластины с радиальными пазами 18. Газовые клапаны 10, 11 могут представлять собой управляемые электромеханические регуляторы давления (по входу) или расхода газа модели РРГ-15 (, оснащенные цифровым и аналоговым управляющими входами, при этом устройства 12, 13 для контроля расхода текучей среды могут представлять собой совмещенные с упомянутыми регуляторами датчики давления или стрелочные манометры; дополнительно над горелочным устройством может быть установлен датчик-реле контроля пламени, выполненный, например, оптическим. Узел розжига 16 может представлять собой запальную штангу для дистанционного электроискрового розжига горючих газов, содержащую изолированный корпус с закрепленными внутри него проводами высокого напряжения, подключенными к источнику электропитания.The
В случае использования упомянутых выше средств автоматики в составе горелочного устройства может быть применен блок управления, выполненный на основе промышленного логического контроллера, например модели Delta DVP-ES2/EX2 (), содержащего микропроцессорное ядро, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных и периферийными устройствами, включающих в себя многоканальный аналого-цифровой преобразователь, линии которого, снабженные операционными усилителями, являются измерительными входами блока управления, и универсальные двунаправленные порты ввода-вывода, подключенные к силовым выходам блока управления, выполненным, например, на основе транзисторных или тиристорных ключей. При этом к измерительным входам блока управления подключены выходы датчиков давления и датчика-реле контроля пламени, а к входам электромеханических регуляторов и управляющему входу источника электропитания узла розжига подключены силовые выходы блока управления.In the case of using the above-mentioned automation tools as part of the burner, a control unit based on an industrial logic controller, for example, the Delta DVP-ES2 / EX2 model ( ) containing a microprocessor core connected by a system bus to the FLASH program memory, SRAM data memory and peripheral devices, including a multichannel analog-to-digital converter, the lines of which, equipped with operational amplifiers, are the measuring inputs of the control unit, and universal bidirectional input ports - conclusions connected to the power outputs of the control unit, made, for example, on the basis of transistor or thyristor switches. In this case, the outputs of the pressure sensors and the flame control sensor-relay are connected to the measuring inputs of the control unit, and the power outputs of the control unit are connected to the inputs of the electromechanical regulators and the control input of the power supply of the ignition unit.
Горелочное устройство теплогенератора используют следующим образом.The burner device of the heat generator is used as follows.
Первоначально теплогенератор и горелочное устройство доставляют в разобранном виде на промышленную площадку, далее на предварительно подготовленной поверхности надежно закрепляют топочную часть 19 теплогенератора, снабженную смотровым окном (на фигурах условно не показано), с помощью трех опор, внутрь топочной части устанавливают горелочное устройство, на верхнем торце топочной части 19 фланцевым соединением 20 закрепляют цилиндрический корпус 21 с теплообменным устройством, выполненным в виде радиатора (на фигурах условно не показано), а на верхнем торце корпуса 21 закрепляют дымовую трубу с дефлектором (на фигурах условно не показаны). Далее над горелочным устройством или на верхнем торце внешнего кожуха 4 газораспределительной камеры 3 устанавливают датчик-реле контроля пламени и узел розжига 16, а к линиям 14, 15 подачи топлива подключают газовую линию 22, по которой к горелочному устройству через патрубки 7 и 8 поступает природный или попутный нефтяной газ. В случае использования в составе горелочного устройства описанных выше средств автоматики к входам электромеханических регуляторов и управляющему входу источника электропитания узла розжига подключают силовые выходы блока управления, а к измерительным входам последнего подключают выходы датчиков давления и датчика-реле контроля пламени.Initially, the heat generator and the burner device are delivered disassembled to the industrial site, then the
Для обеспечения работы теплогенератора первоначально подают в теплообменное устройство теплоноситель, в качестве которого может применяться вода или нефтяная эмульсия, а затем разжигают горелочное устройство. Для этого открывают клапан 11 линии 15 подачи топлива при закрытом клапане 10 и, ориентируясь на показания устройства 13 для контроля расхода текучей среды, устанавливают нужное давление топлива в трубе 8. Газ по трубе 8 поступает во внутреннюю полость перфорированной газораспределительной камеры 3, а затем через его отверстия во внутреннюю полость внешнего кожуха 4, смешиваясь при этом с воздухом, поступающим из атмосферы через нижний конец кожуха. Далее получившаяся газовоздушная смесь поднимаясь вверх по внешнему кожуху выходит в топочную часть 19 теплогенератора. Одновременно с подачей газовоздушной смеси в топочную часть активируют узел розжига 16, в результате чего электроискровой разряд, создаваемый запальной штангой, поджигает газовоздушную смесь, благодаря чему разгорается вспомогательный факел горелочного устройства. Горение пламени факела контролируют визуально с помощью смотрового окна топочной части 19 или, в случае применения в составе горелочного устройства блока управления, с помощью датчика-реле контроля пламени.To ensure the operation of the heat generator, a heat carrier is initially supplied to the heat exchanger, which can be water or an oil emulsion, and then the burner is ignited. To do this, open the
После осуществления розжига вспомогательного факела выполняют розжиг основного факела горелочного устройства, открывая клапан 10 линии 14 подачи топлива при открытом клапане 11 и, ориентируясь на показания устройства 12 для контроля расхода текучей среды, устанавливают нужное давление топлива в трубе 2. Газ по трубе 2 через сопло 6 подается в перфорированную камеру сгорания 5 и поджигается пламенем вспомогательного факела.After the ignition of the auxiliary flame, the main flame of the burner is ignited by opening the
При горении основного факела горелки вспомогательный факел может быть потушен путем перекрытия клапана 11 для повышения интенсивности поступления воздуха в топочную часть теплогенератора через внутреннюю полость кожуха 4.When the main flame of the burner is burning, the auxiliary flame can be extinguished by closing the
Во время работы устройства горение пламени основного факела контролируют и в случае его нештатного тушения повторяют процесс розжига горелочного устройства, предварительно перекрыв клапаны 10, 11 и осуществив проверку исправности горелочного устройства и теплогенератора с целью обеспечения безопасности их дальнейшей эксплуатации.During operation of the device, the combustion of the flame of the main torch is controlled and, in case of abnormal extinguishing, the process of ignition of the burner device is repeated, having previously closed the
В случае применения в составе горелочного устройства промышленного логического контроллера опрос датчика-реле контроля пламени, датчиков давления (устройств для контроля расхода текучей среды) 12, 13, а также управление клапанами (регуляторами) 10, 11 для регулирования интенсивности подачи топлива в зону горения и узлом розжига 16, осуществляется микропроцессорным ядром контроллера в автоматическом режиме на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ с использованием SRAM-памяти данных. При этом опрос датчиков осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя, а управление клапанами (регуляторами) и узлом розжига выполняется с помощью универсальных двунаправленных портов ввода-вывода через силовые выходы блока управления.If an industrial logic controller is used as part of the burner device, polling the flame control sensor-relay, pressure sensors (devices for controlling fluid flow) 12, 13, as well as controlling valves (regulators) 10, 11 to control the intensity of fuel supply to the combustion zone and the
Таким образом, рассмотренное в настоящей заявке горелочное устройство теплогенератора является новым и промышленно применимым узлом, обеспечивающим эффективный нагрев теплоносителя, например воды или нефтяной эмульсии, который может быть использован в составе автономных теплогенераторов, применяемых для отопления промышленных зданий и сооружений в зимний период, в том числе на удаленных от сетей коммунальных ресурсов площадках нефтегазовых скважин и других объектах нефтегазодобывающей промышленности.Thus, the heat generator burner considered in this application is a new and industrially applicable unit that provides efficient heating of the coolant, such as water or oil emulsion, which can be used as part of autonomous heat generators used for heating industrial buildings and structures in the winter, including including at sites of oil and gas wells remote from utility networks and other facilities of the oil and gas industry.
Claims (7)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787068C1 true RU2787068C1 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1208424A1 (en) * | 1984-08-25 | 1986-01-30 | Научно-Исследовательский Институт Тяжелого Машиностроения Производственного Объединения "Уралмаш" | Igniting burner |
RU16784U1 (en) * | 2000-03-15 | 2001-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | DIGGER (OPTIONS) |
RU2192584C1 (en) * | 2001-12-10 | 2002-11-10 | Акционерное общество закрытого типа "КОМАС" | Gas burner |
RU2234030C2 (en) * | 2002-03-29 | 2004-08-10 | Акционерное общество открытого типа "РУМО" | Gas multi-jet burner |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1208424A1 (en) * | 1984-08-25 | 1986-01-30 | Научно-Исследовательский Институт Тяжелого Машиностроения Производственного Объединения "Уралмаш" | Igniting burner |
RU16784U1 (en) * | 2000-03-15 | 2001-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | DIGGER (OPTIONS) |
RU2192584C1 (en) * | 2001-12-10 | 2002-11-10 | Акционерное общество закрытого типа "КОМАС" | Gas burner |
RU2234030C2 (en) * | 2002-03-29 | 2004-08-10 | Акционерное общество открытого типа "РУМО" | Gas multi-jet burner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3032096A (en) | Combustion apparatus | |
US3998581A (en) | Gaseous fuel burners | |
CN111443158A (en) | Metal powder ignition combustion test device in high-temperature gas | |
SK1952000A3 (en) | Burner | |
RU2787068C1 (en) | Heat generator burner | |
RU2419744C2 (en) | Injection mixing burner | |
CN110006059B (en) | Micro-gas combined pilot burner ignition system and method | |
CN210088853U (en) | Combustible gas burner | |
RU2780599C1 (en) | Burner | |
CN211600793U (en) | Normally open fire device and gas stove thereof | |
RU2783585C1 (en) | Method for co-combustion of gaseous fuels | |
RU20368U1 (en) | GAS INJECTION BURNER | |
RU220526U1 (en) | Gas burner with pre-mixing unit | |
RU2485398C1 (en) | Device for fuel burning and method of fuel burning | |
RU2789040C1 (en) | Heat generator | |
RU134288U1 (en) | BURNER DEVICE (OPTIONS) | |
RU105407U1 (en) | GAS AND LIQUID FUEL BURNER | |
RU98537U1 (en) | BURNER FOR COMBUSTION OF GAS AND / OR LIQUID FUEL WITH THE REDUCED EMISSION OF NITROGEN OXIDES | |
RU5011U1 (en) | GAS-BURNER | |
RU2334914C1 (en) | Coal-water slurry combustion plant | |
EP3460354A1 (en) | Method for converting a gas boiler into a liquid-fuel boiler | |
RU2168112C1 (en) | Gas burner | |
RU2258178C1 (en) | Burner unit | |
RU2335699C1 (en) | Gas flame-free burner | |
RU170960U1 (en) | Gas oil burner |