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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2151957

STRAHLUNG BRENNER

STRAHLUNG BRENNER

Name des Erfinders:. Shmelev VM; Margolin AD
Der Name des Patentinhabers: Institut für Chemische Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften. NN Semjonow
Korrespondenzanschrift: 117977, Moskau, ul. 4 Kossygin, Institut für Chemische Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften, der Patentabteilung
Startdatum des Patents: 1999.03.03

Die Erfindung bezieht sich auf ein Energiesystem, nämlich den Strahlungsbrenner und kann für private und industrielle Bedürfnisse in verschiedenen thermischen Kraftwerken, im Haushalt und Haushaltsgasherde, Heizungen, Trockner, Öfen verwendet werden. Der Strahlungsbrenner, umfassend einen Körper, einen Injektor in Form einer Gasdüse mit einem Mischrohr und einer Keramik perforiert emittierende Düse, Keramik perforiert emittierende Düse angepasst ist, eine zusätzliche Funktion Bildschirm und einen Reflektor auszuführen, die in der Volumenkonfiguration in Form von Hohlräumen mit einer Querabmessung und Tiefe ausgebildet wird nicht weniger als 10 mm, sind die perforierten nur der Boden der Vertiefungen oder auch nur die Wand oder den Wänden und dem Boden, die die Umwelt- und Betriebseigenschaften verbessert und gewährleistet die vollständige Verbrennung des Kraftstoffs und einer starken Abnahme in der Menge an CO in den Verbrennungsprodukten, die Verbrennungsstabilität in einem weiten Kraftstoffdruckänderungsbereich zu verbessern.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Energiesystem, nämlich den Strahlungsbrenner und kann für private und industrielle Bedürfnisse in verschiedenen thermischen Kraftwerken, im Haushalt und Haushaltsgasherde, Heizungen, Trockner, Öfen verwendet werden.

Industriebrenner ist bekannt (US - Patent Nr 5.174.744 vom 12.29.92) mit niedrigem CO - Emissionen und NO x an die Atmosphäre, die aus einer Mischeinheit aus Brennstoff und Oxidationsmittel besteht, die gelochten Keramikplatten (Düsen), bei der das Verbrennungsgas und Licht Maschensieb, das heißt, die Brennerflamme erhitzt wird , erhöht sich die Temperatur der strahlenden Oberfläche der Düse und ermöglicht die Oxidation von CO zu CO 2, CO - Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren, wobei der Bildschirm oberhalb der Brennerplatte in einem Abstand befestigt ist, der auf der Länge der Flamme abhängt.

Ein Nachteil dieses Brenners sind unzureichende Reduktion der Emissionen von Kohlenmonoxid, die schwache mechanische Festigkeit leichten Mesh-Bildschirm und seine Abdeckung in Form einer speziellen Keramikschaum und einem erheblichen Fertigungs Komplikation Brenner.

Bekannten Strahlungsbrenner (copyright Zertifikat N 2.066.023, cl. Der F 23 D 14/12, 1994), mit einem Gehäuse mit einem perforierten Deckel aufweist, die Rolle der Strahlungsschirm in dem Auslaßabschnitt des Körpers Austrittsdüse angebracht spielen.

Ein Nachteil dieses Brenners sind die hohen Anforderungen an die thermische und oxidative Stabilität der Schirmkappen, die den Bedarf bestimmen teuren Nickelstahlgüten zu verwenden. Verfügbarkeit Bildschirmabdeckung erhöht sich der hydraulische Widerstand Verbrennungsstabilität bei niedrigen Kraftstoffdruck verschlechtert, und stellt sicher, Reduktion von Kohlenmonoxid in den Verbrennungsprodukten unter 0,008%.

Bekannten Industriebrenner mit erhöhter Wärmekapazität des Heizkörpers Temperatur 1473-1723K (A.K.Rodin Gasheizung L:.... Nedra, 1987, S. 21-23, Abb.2.4) mit einer keramischen Düse eine Reihe von rechteckigen Schlitzen gemacht flache Ausführung plötzliche Expansion.

Der Nachteil dabei ist die Entstehung einer Rückblende Schlitzbrenner, während die spezifische Wärmebelastung aufgrund übermäßiger Kanalbreite und die Umsetzung in dem Raum zwischen den Leitblechen bei einer hohen thermischen Belastung des Flare-Verbrennungsmodus mit einer hohen Temperatur in der Verbrennungszone zu reduzieren, was zu einer Erhöhung der Stickstoffoxide in dem Rauchgas. Ein weiterer Nachteil ist die geringe mechanische Festigkeit von langen, dünnen Wände zwischen den Kanälen, sondern auch (wegen ihrer Warm-up) breite Abstrahlcharakteristik.

Die nächstgelegene technische Lösung des technischen Wesen und erzielte Ergebnis ist ein Brenner Infrarotstrahlung, mit einem Gehäuse mit dem angrenzenden Reflektor, einen Injektor in Form von Gasdüse und in den Einlassabschnitt des Mischröhrenkörpers, Reflektor, hergestellt vor dem Ausgangs Endschnitt-off gesetzt und in dem Ausgangsabschnitt platziert Körper mit einer flachen Front und der strahlenden Oberfläche und das Mesh-Sieb (copyright Zertifikat N 2084762, Kl. die F 23 D 14/12, 1994) eine Brennkammer Keramikstrahlerkopf zu bilden.

Die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches in dem Brenner erfolgt hauptsächlich in dem Oberflächenbereich innerhalb der Kanäle und auf der Oberfläche der emittierenden Düse und Nachverbrennung unverbrannter Komponenten - in den Raum zwischen dem Keramik Düse und einem Sieb mit Maschenzahl. Mesh-Bildschirm erhöht die Strahlungsbrenner Effizienz. Jedoch führt die Verwendung des Rasters zu einer Erhöhung des hydraulischen Widerstandsbahn, begrenzt die Dauer des Brenners und keine ausreichende Verringerung der CO-Emissionen sorgen. den Umfang Reflektor und den Brenner zu verwenden ist nicht effizient genug, wenn auch etwas Abstrahlcharakteristik verbessert.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine hohe Strahlungsbrenner zu schaffen, die die Umwelt und die Leistung erhöht, die in der Menge von CO in den Verbrennungsprodukten vollständigen Verbrennung von Brennstoff und einem starken Rückgang gewährleistet, die Verbrennungsstabilität in einem weiten Kraftstoffdruckänderungsbereich zu verbessern, was eine Erhöhung seiner Strahlungseffizienz, zur Verbesserung der Strahlungscharakteristik und erlaubt zusätzlich in ihrem Umfang zu erweitern.

Diese Aufgabe wird, dass der Strahlungsbrenner erreicht, umfassend einen Körper, einen Injektor in Form einer Gasdüse mit einem Mischrohr und einer Keramik perforiert emittierende Düse, Keramik perforierten Austrittsdüse weitere Bildschirmfunktionen auszuführen konfiguriert und den Reflektor, die in der Bulk-Konfiguration ausgebildet ist ein Hohlraum mit einer Querabmessung und einer Tiefe von nicht weniger als 10 mm und werden nur oder nur die Bodenwand Hohlraum oder die Wände und der Boden perforiert ist.

Konstruktionsmerkmale des vorgeschlagenen Brenner bereitzustellen, das Auftreten von starken Strahlungsrückkopplung von den Wänden der Düsenhohlraum und beseitigt in die Verbrennungszone von kalter Umgebungsluft mischen, wobei die Temperatur der inneren Oberfläche der emittierenden zunimmt Düsenhohlraum und es gibt eine vollständige Beendigung der chemischen Reaktionen, wobei aufgrund der geringen Strömungswiderstand aufgrund des Fehlens von Mesh-Sieb (der Bildschirm ist die Funktion der Düse selbst) erhöht die Stabilität der Verbrennung des Kraftstoffs in einem weiten Bereich von Druckänderungen, und dank der Strahlung oder eine gute Reflexion der verlängerten Wandhohlräumen Düse im wesentlichen Abstrahlcharakteristik verbessert, dh Düse ist sowohl ein Reflektor. Zusätzlich erhöht aufgrund des Volumens des keramischen Düsenkonstruktion, die Leistungsdichte des Brenners mit dem Auslaßabschnitt des Gerätes. Verbesserung der ökologischen und Betriebseigenschaften des vorgeschlagenen Brenner ermöglicht es Ihnen, den Anwendungsbereich auszudehnen.

Die vorgeschlagene technische Lösung auf der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, die durch eine Brennerdüse bulk Keramik einen Längsschnitt zeigt.

STRAHLUNG BRENNER

Strahlungsbrenner besteht aus einem Körper 1 des Injektors zu dem Mischrohr 3 -Keramik emittierende Düse 4 der Gasdüsen 2 zu bilden, in der volumetrischen Konfiguration gebildeten Hohlräume mit einem perforierten Boden und der nicht perforierte Wand (a) oder unperforierte Boden und perforierte Wände zu bilden, (b), oder gelochten Boden und Wände (c, d).

Der Brenner arbeitet wie folgt. Das Gas aus der Düse 2 austretende in das Mischrohr 3, spritzt eine erforderliche Menge an Luft, ein Gas-Luft-Gemisch mit der gewünschten Zusammensetzung gebildet wird, die durch die perforierten Keramikdüse brennt in Hohlräumen in der Nähe seiner Innenfläche eindringt. Die Oberfläche des Düsenhohlraums auf eine hohe Temperatur erhitzt, als starke Quelle von Infrarotstrahlung. Ein Teil der Strahlung wird in den konkaven Hohlräumen verriegelt absorbierte Strahlungswände und zur Erhöhung ihrer Temperatur auf 1000-1200 o C, die wiederum führt zu einer Erhöhung des Strahlungsflusses von der Oberfläche. Die konkave Form der Düse und eine große Tiefe von Hohlräumen von kalter Umgebungsluft in der chemischen Reaktionszone einer Hochtemperatur - Konservierung von Produkten behindern Mischen, jedoch nicht mehr als 1200 o C, in einem Abstand von 10-20 mm von der Oberfläche sorgt für eine vollständige Perfektion von chemischen Reaktionen, einschließlich Oxidation des CO in CO 2 und führt nicht zu einer nennenswerten Mengen an Stickoxiden.

Ausgewählte Parameter der Keramikdüsen sind wie folgt definiert. Die Tiefe der konkaven Hohlräume der keramischen Düse mindestens 10 mm, eine Länge vergleichbar mit dem CO Ausbrandzone gewährleistet Beendigung der chemischen Reaktionen unter den Bedingungen, die sie "Härtung" aufgrund der Eliminierung von kaltem Eindringen von Umgebungsluft in einen chemischen Reaktionszone auszuschließen. Große Querabmessung der Hohlräume sind nicht weniger als 10 mm, ist es möglich, die Bodenwand und die Düsenhohlräume große Anzahl von zylindrischen Kanälen mit kleinem Durchmesser (weniger als 1 mm) und definiert einen geringen hydraulischen Widerstand gegen den Fluss der Verbrennungsprodukte zu perforieren, die Verbrennungsstabilität in einem breiten Bereich der Kraftstoffströmung erhöht.

Die Gestaltung der Massenverpackung in Hohlräumen mit einem linearen Profil der Oberfläche (siehe. Die Zeichnung, a-c), den zusätzlichen Vorteil hat, auf die Herstellbarkeit und eine einfache Herstellung im Zusammenhang erlaubt es, das Problem zu lösen, und das angegebene technische Ergebnis zu erzielen. Das beste Ergebnis kann mit Hohlräumen in einer komplexeren volumetrischen Düsenstruktur erreicht werden, deren Oberfläche auf einem speziellen Gesetz profiliert, um sich eine gleichmäßige Temperatur die gesamte Innenfläche der Düsen Hohlräume (isothermen Wand zu erreichen (siehe. Abbildung, d) und die Bildung von Richtungsfluss, der eine Standardaufgabe Strahlung Dynamik.

Experimentelle Studien haben gezeigt, dass auch eine vereinfachte Ausführungsform der vorgeschlagene Strahlungsbrenner mit einer keramischen Düse als hexagonal konkaven Hohlraum mit konstantem Querschnitt 50 mm tief und 55 mm von den abstrahlenden ebenen perforierten Wänden seitliche hoher Energie und Umgebungsparametern aufweist. Brenner arbeitete stetig in einem weiten Bereich von Gasstrom bis zur extrem niedrig , wenn die spezifische Wärmekapazität von 30 bis 50 kW / m 2, bis zu 1200 ° C im Normalbetrieb mit einer Strahlungswirkungsgrad von 60-65% eine hohe Oberflächentemperatur hatte, ein Rekordtief CO - Konzentration in Verbrennungsprodukte - weniger als 0,0003% und eine verbesserte Abstrahlcharakteristik. Erhöhen der Anzahl von konkaven Hohlräumen in der Düse führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Betriebsparameter des Brenners.

Somit sind alle Strukturelemente des Brenners sind bei der Lösung dieses Problems und zur Erreichung des genannten technischen Ergebnisses - erhöhte Umwelt- und Betriebsbrennereigenschaften durch eine vollständige Verbrennung und starke Reduktion von CO zu gewährleisten, die Verbrennungsstabilität in einem breiten Kraftstoffdruckänderungsbereich zu verbessern, erhöhen ihre Strahlung Effizienz und Verbesserung der Abstrahlcharakteristik.

FORDERUNGEN

Strahlungsbrenner mit einem Gehäuse, einem Injektor in Form einer Gasdüse mit einem Mischrohr und einer Keramik perforiert emittierende Düse, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische perforiert Austrittsdüse weitere Bildschirmfunktionen auszuführen konfiguriert und den Reflektor, die in der Volumenkonfiguration in Form von Hohlräumen mit einem Kreuz gebildet wird die Größe und die Tiefe von nicht weniger als 10 mm, sind die perforierten Boden der Hohlräume nur oder nur die Wand oder den Wänden und am Boden.

Druckversion
Erscheinungsdatum 29.01.2007gg