RU2187043C1

RU2187043C1 - Diffusion gas burner

Info

Publication number: RU2187043C1
Application number: RU2001122280A
Authority: RU
Inventors: В.К. Классен; А.Ф. Матвеев; И.Н. Борисов
Original assignee: Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: fuel combustion. SUBSTANCE: proposed burner consists of housing rigidly connected at one side with nozzle and at other side, with control mechanism and furnished with gas feed branch pipe. Movable ring with radial holes is coaxially built in housing from nozzle side. Ring is mechanically coupled with restrictor connected through tie-rod with control mechanism and passing through restrictor support bushing-rigidly coupled with housing. Tie-rod is connected with control mechanism by movable joint, and two semirings with radial cylindrical slots are located on housing from nozzle side forming when aligned, round holes to accommodate rear upper hinge lugs of blades of blade swirler. Rear lower hinge lugs of blades are fitted in radial holes of restrictor support bushing, and front hinge lugs, in radial holes of movable ring. Burner nozzle is made with diameter of 52-154 mm and angle of inclination of 15-25^°. Supports to provided radial fixing of tie-rod are uniformly spaced entire length of housing. Tie-rod is hinge-coupled with restrictor. Upper and lower edges of blades are cut off so that distance from edges to rear hinge lugs does not exceed width of semiring and depth of cut provides free movement of blades inside housing. Upper and lower hinge lugs of blades are made with elongation not exceeding thickness of semiring for upper lugs and not exceeding thickness of restrictor support bushing for lower lugs. Front hinge lugs of blades are made in form of truncated cone with its top pointed to burner axis. EFFECT: improved reliability of burner, quality of ready products and its physical and mechanical characteristics, reduced heat losses through furnace housing, increased resistance of lining owing to elongated torch with optimum heat stress over length, enlarged range of torch structure adjustment cut down harmful effluents NO_x. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива, в частности к конструкции топливоподающего устройства. В практике эксплуатации горелок в области строительных материалов используются конструкции различных газовых горелок. The invention relates to the field of fuel combustion, in particular to the design of a fuel supply device. In the practice of operating burners in the field of building materials, various gas burner designs are used.

Наиболее распространенными горелками, применяемыми при обжиге клинкера, извести, магнезита, являются диффузионные горелки. В печах перечисленных производств сжигание газа производится без подачи первичного воздуха [1]. The most common burners used in the firing of clinker, lime, magnesite are diffusion burners. In the furnaces of the above industries, gas is burned without supplying primary air [1].

Недостатками данных горелок являются повышенная скорость вылета газа, работа горелок при давлении газа более 1 кг/см², что не позволяет получать менее теплонапряженный факел.The disadvantages of these burners are the increased speed of gas outflow, the operation of the burners at a gas pressure of more than 1 kg / cm ² , which does not allow to obtain a less heat-stressed torch.

Также известна конструкция диффузионной горелки типа ГРЦ с встроенным завихряющим аппаратом. Недостатком такой конструкции является наличие неуправляемого завихряющего аппарата [2]. Also known is the design of a diffusion burner type GRC with an integrated swirl apparatus. The disadvantage of this design is the presence of an uncontrolled swirl apparatus [2].

Наиболее близкой к заявляемой является горелка типа ВРГ [3], содержащая сопло, соединенное резьбовым соединением с корпусом. С противоположного конца корпуса закреплен управляющий механизм, который содержит опору управляющего механизма, ручку поворота лопастей со шпоночными выступами и ручку перемещения дросселя. Дроссель размещен внутри корпуса совместно с тягой и жестко соединен с ней. На тяге внутри корпуса закреплены через 2-3 м поддерживающие элементы, ограничивающие ее радиальный прогиб. Поддерживающие элементы представляют собой кольцо, с зазором входящее в корпус горелки, и жестко соединенные с тягой. Тяга проходит через управляющий механизм и входит с ним в зацепление через шпоночные пазы тяги и шпоночные выступы ручки поворота лопастей, а также посредством передачи "винт-гайка" с ручкой перемещения дросселя. Ручка перемещения тяги соединена с опорой управляющего механизма так, что она может совершать вращательное движение вокруг своей оси и не может возвратно-поступательного. Внутри корпуса со стороны сопла коаксиально расположены переднее подвижное кольцо и втулка опоры дросселя. Во втулке опоры дросселя и переднем подвижном кольце выполнены радиальные отверстия. Втулка опоры дросселя жестко соединена с корпусом ребрами, а на конце корпуса со стороны сопла выполнена кольцевая проточка для посадки двух полуколец. В полукольцах радиально выполнены цилиндрические пазы, которые при их совмещении образуют отверстия круглой формы. В отверстия, образованные полукольцами при их совмещении, втулке опоры дросселя и подвижном кольце установлены шарнирными ножками лопатки лопаточного завихрителя. Все лопатки завихрителя могут одновременно поворачиваться на своих шарнирных ножках в ту или иную сторону. Одновременный поворот лопаток осуществляется поворотом подвижного кольца. К подвижному кольцу с внутренней стороны жестко прикреплены шпоночные выступы для сцепления с дросселем. Внутри подвижного кольца и втулки опоры дросселя помещен дроссель обтекаемой формы, которым изменяют скорость вылета газа путем перекрытия внутреннего сечения сопла. В дросселе выточены пазы под шпоночные выступы подвижного кольца. Шпоночные выступы свободно перемещаются в пазах дросселя. В корпус горелки вварен патрубок с фланцем для подвода газа. Closest to the claimed is a burner type VRG [3], containing a nozzle connected by a threaded connection to the housing. From the opposite end of the housing, a control mechanism is fixed, which contains a support for the control mechanism, a handle for turning the blades with key protrusions, and a handle for moving the throttle. The throttle is located inside the housing together with the rod and is rigidly connected to it. Supporting elements, limiting its radial deflection, are fixed on the draft inside the body after 2-3 m. The supporting elements are a ring, with a gap entering the body of the burner, and rigidly connected to the rod. The rod passes through the control mechanism and engages with it through the key grooves of the rod and the key protrusions of the rotary blades, as well as by means of a screw-nut transmission with a throttle handle. The traction handle is connected to the support of the control mechanism so that it can rotate around its axis and cannot reciprocate. Inside the housing, on the nozzle side, the front movable ring and the throttle support sleeve are coaxially located. Radial holes are made in the throttle support sleeve and the front movable ring. The throttle support sleeve is rigidly connected to the casing by ribs, and an annular groove is made at the end of the casing from the nozzle side to fit two half rings. In the semirings, cylindrical grooves are radially made, which, when combined, form round holes. In the holes formed by the half rings when they are combined, the throttle support sleeve and the movable ring are equipped with hinged legs of the blade of the blade swirler. All the swirl blades can simultaneously rotate on their hinged legs in one direction or another. The simultaneous rotation of the blades is carried out by turning the movable ring. The key rings are rigidly attached to the movable ring on the inside for engagement with the throttle. A streamlined throttle is placed inside the movable ring and sleeve of the throttle support, which changes the speed of gas escape by overlapping the internal section of the nozzle. In the throttle, grooves are made for the key projections of the movable ring. The key protrusions move freely in the slots of the throttle. A nozzle with a flange for gas supply is welded into the burner body.

Недостатком известной горелки является ряд ограничений, сужающий интервал управления параметрами факела, так как в ней конструктивно заложены высокие минимальная скорость вылета 250-400 м/с и высокие значения углов раскрытия факела. Конструктивные особенности горелки приводят к образованию факела с удаленной точкой воспламенения и углом раскрытия, при котором факел начинает касаться стенок печного агрегата, т.е. угол раскрытия факела выходит за граничные значения. Превышение граничных значений углов раскрытия факела приводит к перегреву корпуса печи и снижает стойкость футеровки. Для получения удлиненного мягкого факела с оптимальной теплонапряженностью по его длине необходимо в горелке снизить скорость вылета газа и угол внутренней конусной части сопла, что невозможно, так как они ограничены ее конструктивным исполнением, или увеличить температуру вторичного воздуха, что нецелесообразно, так как слишком высокие значения температур приведут к развальцовке горячего конца печи, выпаду огнеупорной футеровки и даже выходу из строя самой горелки. Также можно снизить коэффициент избытка воздуха, что может привести к недожогу топлива. Множество ситуаций, возникающих при управлении печью, различное обжигаемое сырье подразумевают применение факела с различной структурой и характеристиками. Сужение интервала регулирования параметрами факела затрудняет работу машиниста. Более теплонапряженный факел, получаемый при работе горелки, приводит к увеличению концентрации NO_X в отходящих печных газах. Кроме этого, недостатками горелки являются ненадежность конструкций формы и крепления завихряющих лопаток, приводящая к их заклиниванию. При прогибе корпуса под собственным весом и неравномерном одностороннем его прогреве, приводящем к деформации, жесткое крепление тяги к дросселю и к управляющему механизму приводит к заклиниванию дросселя. Существующие поддерживающие элементы тяги выполнены таким образом, что их осевое смещение из-за повышенной силы трения между поддерживающим элементом и корпусом горелки затруднено. Повышенная скорость вылета газа из горелки приводит к сужению диапазона регулирования формы факела, увеличению теплонапряжения на коротком участке печи, снижению стойкости огнеупорной футеровки и качества клинкера.A disadvantage of the known burner is a number of restrictions that narrows the control interval of the torch parameters, since it has structurally incorporated high minimum take-off speeds of 250-400 m / s and high values of the torch opening angles. The design features of the burner lead to the formation of a torch with a remote flash point and an opening angle at which the torch begins to touch the walls of the furnace unit, i.e. the angle of the flare is beyond the boundary values. Exceeding the boundary values of the torch opening angles leads to overheating of the furnace body and reduces the lining resistance. To obtain an elongated soft torch with optimal heat stress along its length, it is necessary to reduce the gas escape velocity and the angle of the inner conical part of the nozzle in the burner, which is impossible, since they are limited by its design, or increase the temperature of the secondary air, which is impractical, since the values are too high temperatures will lead to the expansion of the hot end of the furnace, the loss of the refractory lining and even the failure of the burner itself. You can also reduce the coefficient of excess air, which can lead to underburning of fuel. A lot of situations that arise when controlling the furnace, various raw materials to be fired involve the use of a torch with different structures and characteristics. Narrowing the interval of regulation by the parameters of the torch complicates the work of the driver. A more heat-stressed torch obtained during operation of the burner leads to an increase in the concentration of NO _X in the exhaust furnace gases. In addition, the disadvantages of the burner are the unreliability of the structures of the form and fastening of the swirl blades, leading to their jamming. When the body is deflected under its own weight and its uneven heating is unilateral, leading to deformation, the rigid attachment of the thrust to the throttle and to the control mechanism leads to jamming of the throttle. The existing support elements of the thrust are made in such a way that their axial displacement due to increased friction between the support element and the burner body is difficult. The increased rate of gas escape from the burner leads to a narrowing of the range of regulation of the shape of the torch, an increase in heat stress in a short section of the furnace, a decrease in the resistance of the refractory lining and the quality of the clinker.

Изобретение направлено на увеличение надежности конструкции горелки, повышение качества готового продукта и его физико-механических характеристик, снижение тепловых потерь через корпус печи, увеличение стойкости футеровки за счет получения удлиненного мягкого факела с оптимальной теплонапряженностью по его длине, расширение диапазона регулирования структурой факела, а также на снижение вредных выбросов NO_X.The invention is aimed at increasing the reliability of the burner design, improving the quality of the finished product and its physical and mechanical characteristics, reducing heat loss through the furnace body, increasing the lining resistance by obtaining an elongated soft torch with optimal heat stress along its length, expanding the range of regulation of the torch structure, and to reduce harmful emissions of NO _X.

Это достигается тем, что в диффузионной газовой горелке, состоящей из корпуса, с одной стороны жестко соединенного с соплом, а с другой - также жестко с управляющим механизмом и содержащего патрубок для подвода газа, внутри корпуса со стороны сопла коаксиально встроено подвижное кольцо с радиальными отверстиями, кинематически связанное с дросселем, соединенным через тягу с управляющим механизмом, и проходящим через втулку опоры дросселя, жестко связанную с корпусом, причем тяга с управляющим механизмом связана подвижным соединением, а на корпусе со стороны сопла в кольцевой проточке расположены два полукольца с радиальными цилиндрическими пазами, при совмещении образующими отверстия круглой формы, в которых расположены задние верхние шарнирные ножки лопаток лопаточного завихрителя, задние нижние шарнирные ножки лопаток расположены в радиальных отверстиях втулки опоры дросселя, а передние шарнирные ножки в радиальных отверстиях подвижного кольца, согласно предлагаемому решению сопло горелки выполнено диаметром 52-154 мм и углом, образованным внутренней конусообразной поверхностью сопла, составляющим 15-24^o, внутри корпуса равномерно по всей длине тяги установлены опоры для фиксации тяги в радиальном направлении, тяга шарнирно соединена с дросселем, на лопатках срезаны верхние и нижние кромки, не доходя до задних шарнирных ножек на расстояние, не превышающее ширины полукольца, глубиной среза, обеспечивающей свободное движение лопаток внутри корпуса, верхние и нижние шарнирные ножки лопаток выполнены с удлинением: верхние - не более толщины полукольца, нижние - не более толщины втулки опоры дросселя, причем передние шарнирные ножки лопаток выполнены в виде усеченного конуса, обращенного вершиной к оси горелки, в сопле со стороны конуса выполнен кольцевой выступ не менее чем на 1 мм меньше выступа, выполненного для посадки сопла, при этом сопло жестко-герметично соединено с головкой горелки.This is achieved by the fact that in a diffusion gas burner consisting of a housing rigidly connected to the nozzle on the one hand and rigidly connected to the control mechanism and containing a gas supply pipe on the other hand, a movable ring with radial holes is coaxially integrated inside the housing from the nozzle side kinematically connected with a throttle connected through a rod with a control mechanism and passing through a throttle support sleeve rigidly connected to the housing, and the rod with a control mechanism is connected by a movable connection, and on the housing on the nozzle side in the annular groove are two half rings with radial cylindrical grooves, when combined forming circular holes in which the upper hinged legs of the blades of the blade swirl are located, the rear lower hinged legs of the blades are located in the radial holes of the throttle support sleeve, and the front hinged legs in the radial holes of the movable ring, according to the proposed solution, the nozzle of the burner is made with a diameter of 52-154 mm and an angle formed by an internal cone-shaped surface of the nozzle constituting 15-24 ^o, inside the housing uniformly throughout the length of the thrust bearing are installed to fix the rod in the radial direction, the thrust is pivotally connected to the throttle on the blades cut the upper and lower edges, without reaching the rear legs pivot on a distance not exceeding the width of the half ring, the depth of the cut, providing free movement of the blades inside the housing, the upper and lower hinged legs of the blades are made with elongation: upper - no more than the thickness of the half ring, lower - no more than the thickness of the throttle support sleeve, with than the front hinge legs of the blades are made in the form of a truncated cone, the vertex facing the axis of the burner, in the nozzle on the side of the cone an annular protrusion is made at least 1 mm smaller than the protrusion made for the nozzle to fit, while the nozzle is rigidly sealed to the burner head.

Тяга может содержать шарнирный узел, установленный на расстоянии не менее 80 мм от соединения корпуса с управляющим механизмом в направлении сопла. The rod may include a hinge unit installed at a distance of at least 80 mm from the connection of the housing with the control mechanism in the direction of the nozzle.

В местах соединения ребер втулки опоры дросселя с корпусом и втулкой, ребра могут быть утоплены в пазы, выполненные соответственно в корпусе и втулке опоры дросселя, а глубина кольцевой проточки для размещения полуколец может быть выполнена чуть меньше ширины двух полуколец. At the junction of the ribs of the sleeve of the throttle support with the housing and the sleeve, the ribs can be recessed into grooves made respectively in the housing and the sleeve of the throttle support, and the depth of the annular groove to accommodate the half rings can be made slightly less than the width of two half rings.

Дроссель может быть выполнен полым, а срезы лопаток - закругленными. The throttle can be made hollow, and the blade sections are rounded.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид горелки; на фиг.2 показана завихряющая лопатка; на фиг.3 показано подвижное соединяющее устройство. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the burner; figure 2 shows a swirl blade; figure 3 shows a movable connecting device.

Заявляемая горелка состоит из корпуса 1 с одной стороны жестко, например сваркой, соединенного с соплом 2. Соединение сваркой в отличие от резьбового соединения по прототипу предотвращает самопроизвольное раскручивание сопла и расклепывание резьбы при вибрации, приводящее к выпадению полуколец из посадочного гнезда и заклиниванию лопаток. С противоположного конца корпуса 1 жестко, например с помощью болтов, закреплен управляющий механизм 3, который содержит опору управляющего механизма 4, ручку поворота лопастей 5 со шпоночными выступами и ручку перемещения дросселя 6. Ручка перемещения дросселя 6 соединена с опорой 4 управляющего механизма 3 так, что она может совершать вращательное движение вокруг своей оси и не может возвратно-поступательного. Тяга 7 проходит через управляющий механизм 3 и входит с ним в зацепление через шпоночные пазы тяги и шпоночные выступы ручки поворота лопастей 5, а также через винтовую резьбу ручки перемещения дросселя 6. Внутри корпуса со стороны сопла коаксиально расположены втулка опоры дросселя 8, жестко соединенная с корпусом ребрами 9, например сваркой, и подвижное кольцо 10. Ребра 9 втулки опоры дросселя 8 для удобства монтажа могут быть немного утоплены в пазы, выполненные с внутренней стороны корпуса 1 и в местах соединения втулки 8 с ребрами 9. В подвижном кольце 10 и втулке опоры дросселя 8 равномерно по всей окружности выполнены отверстия, в которые вставлены задние нижние шарнирные ножки 11 лопаток 12. В корпусе выполнена кольцевая проточка, в которой жестко, например болтами с потайными головками, закреплены два полукольца 13. Проточка может быть выполнена глубиной, чуть менее ширины двух полуколец 13, что позволяет дополнительно поджать полукольца 13 при монтаже сопла 2. В полукольцах 13 в радиальном направлении выполнены цилиндрические пазы, которые при их совмещении образуют отверстия круглой формы. В эти отверстия вставлены задние верхние шарнирные ножки 14 лопаток 12. Передние шарнирные ножки 15 лопаток 12, выполнены в форме усеченного конуса, обращенного вершиной к оси горелки, с целью предотвращения выхода из гнезд и заклинивания подвижного кольца 10 и увеличены на длину, не превышающую толщину подвижного кольца 10. Задние верхние ножки 14 имеют также удлинение не более толщины полукольца 13, а задние нижние - не более толщины втулки опоры дросселя 8. Это предложено для того, чтобы при повороте лопаток 12 ножки не выпадали из гнезд. На лопатках 12 срезаны и могут быть скруглены верхние и нижние кромки, не доходя до задних шарнирных ножек 11,14 на расстояние, не превышающее ширины полукольца 13, глубиной среза, обеспечивающей свободное движение лопаток 12 внутри корпуса. Обрезка кромок лопаток и изменение формы передних шарнирных ножек направлены на предотвращение защемления лопаток и передних ножек соответственно. В сопле 2 со стороны корпуса 1 может быть выполнен кольцевой выступ не менее чем на 1 мм меньше выступа, выполненного для посадки сопла 2, что позволяет дополнительно зажать полукольца 13 при монтаже сопла. К подвижному кольцу 10 с внутренней стороны жестко, например сваркой, прикреплены шпоночные выступы для соединения с дросселем 16. Дроссель 16, расположенный внутри подвижного кольца 10 и втулки опоры дросселя 8, для облегчения конструкции может быть выполнен полым и смонтирован, например, в виде полого цилиндра с жестко закрепленными на его торцах, например, сваркой конусообразными также полыми насадками. Это снижает нагрузку на корпус и уменьшает его прогиб. В дросселе 16 выточены пазы под шпоночные выступы 17 подвижного кольца 10. Шпоночные выступы 17 свободно перемещаются в пазах дросселя 16. Для того, чтобы оси дросселя 16 и втулки опоры дросселя 8 не пересекались в результате прогиба корпуса 1 горелки или тяги 7, что приводит к заклиниванию дросселя на тяге, дроссель 16 с тягой 7 соединен шарнирно, например карданным соединением или любым другим соединением, обеспечивающим движение тяги в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В свою очередь для более свободного хода тяги в управляющем механизме 3 тяга 7 может содержать дополнительный шарнир, выполненный, например, также в виде вышеуказанного соединения. Дополнительный шарнир должен быть расположен на расстоянии не менее 80 мм от соединения корпуса с управляющим механизмом в направлении сопла 2. Так как горелка прогибается не только в одной плоскости, но и совершает сложное круговое движение при вибрации, поэтому и плоскости движения предложенных соединений должны лежать в двух различных плоскостях. The inventive burner consists of a housing 1 on one side rigidly, for example, by welding, connected to the nozzle 2. The welding connection, in contrast to the threaded connection of the prototype, prevents the nozzle from unraveling and unscrewing during vibration, leading to the loss of half rings from the seat socket and jamming of the blades. From the opposite end of the housing 1, a control mechanism 3 is rigidly fixed, for example using bolts, which contains a support for the control mechanism 4, a handle for turning the blades 5 with key protrusions, and a handle for moving the throttle 6. The handle for moving the throttle 6 is connected to the support 4 of the control mechanism 3 so that it can rotate around its axis and cannot reciprocate. The thrust 7 passes through the control mechanism 3 and engages with it through the key grooves of the thrust and the key protrusions of the handle for turning the blades 5, as well as through the screw thread of the handle for moving the throttle 6. Inside the body from the nozzle side, the throttle support sleeve 8 is coaxially connected to the body with ribs 9, for example by welding, and the movable ring 10. The ribs 9 of the sleeve of the throttle support 8 can be slightly recessed into the grooves made on the inside of the housing 1 and at the junction of the sleeve 8 with the ribs 9. In the movable The ring 10 and the throttle support sleeve 8 are evenly made around the entire circumference of the holes into which the rear lower hinge legs 11 of the blades 12 are inserted. An annular groove is made in the housing, in which two half rings 13 are rigidly fixed, for example, with countersunk bolts. The groove can be made with a depth slightly less than the width of two half rings 13, which allows additional compression of the half rings 13 when mounting the nozzle 2. In the half rings 13, cylindrical grooves are made in the radial direction, which, when combined, form holes cr gloy form. The upper upper hinge legs 14 of the blades 12 are inserted into these holes. The front hinge legs 15 of the blades 12 are made in the form of a truncated cone, with their apex facing the axis of the burner, in order to prevent exiting the nests and jamming the movable ring 10 and increased by a length not exceeding the thickness movable ring 10. The rear upper legs 14 also have an extension of no more than the thickness of the half ring 13, and the rear lower legs have no more than the thickness of the sleeve of the throttle support 8. This is proposed so that when the blades 12 are turned, the legs do not fall out of the sockets. On the blades 12, the upper and lower edges are cut off and can be rounded, not reaching the rear hinged legs 11.14 by a distance not exceeding the width of the half ring 13, with a depth of cut that ensures the free movement of the blades 12 inside the case. Trimming the edges of the blades and changing the shape of the front hinge legs are aimed at preventing pinching of the blades and front legs, respectively. In the nozzle 2 from the side of the housing 1, an annular protrusion can be made not less than 1 mm less than the protrusion made for the nozzle 2 to fit, which allows additional clamping of the half rings 13 when mounting the nozzle. To the movable ring 10, from the inside, rigidly, for example by welding, are attached key protrusions for connection with the inductor 16. The inductor 16, located inside the movable ring 10 and the sleeve of the throttle support 8, can be made hollow and mounted, for example, in the form of a hollow cylinder with rigidly fixed at its ends, for example, by welding cone-shaped and hollow nozzles. This reduces the load on the housing and reduces its deflection. In the throttle 16, grooves are made for the key projections 17 of the movable ring 10. The key projections 17 move freely in the grooves of the throttle 16. In order for the axis of the throttle 16 and the bushings of the throttle support 8 to not intersect as a result of deflection of the burner body 1 or rod 7, which leads to jamming the throttle on the throttle, the throttle 16 with the thrust 7 is pivotally connected, for example, by a cardan joint or any other connection providing the thrust in two mutually perpendicular planes. In turn, for more free traction in the control mechanism 3, the rod 7 may include an additional hinge, made, for example, also in the form of the above connection. The additional hinge should be located at least 80 mm from the connection of the housing with the control mechanism in the direction of the nozzle 2. Since the burner bends not only in one plane, but also makes a complex circular motion with vibration, therefore, the motion planes of the proposed joints must lie in two different planes.

Совместно два карданных соединения соединяют тягу 7 с дросселем 16 и управляющим механизмом 3 так, что они обеспечивают подвижность тяги в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что предотвращает заклинивание дросселя 16 при прогибе корпуса горелки. Для уменьшения прогиба тяги 7 внутри корпуса горелки равномерно по всей длине тяги 7 установлены опоры 18 для фиксации тяги 7 в радиальном направлении, например в виде втулок 19, с зазором охватывающих тягу 7 и сопряженных ребрами 20 с внутренней поверхностью корпуса 1 и двух ограничителей 21, выполненных, например, в виде колец, жестко закрепленных на тяге 7, расположенных по обе стороны каждой втулки 19, на расстоянии друг от друга, обеспечивающем рабочий ход дросселя. В зазорах втулок 19 тяга 7 может совершать как поступательное, так и круговое движение относительно собственной оси. Экспериментально установлено, что оптимальное количество опор выбирается исходя из условия: 1 опора на 2-4 м длины тяги. В корпусе 1 жестко-герметично, например сваркой, закреплен патрубок 22 с фланцем для подвода газа. Жестко-герметичное соединение необходимо для предотвращения утечки газа. Сопло предлагаемой горелки выполнено диаметром 52-154 мм, обеспечивающим скорость вылета газа, при полностью выдвинутом дросселе из сопла, 110-250 м/с, а угол внутренней конусообразной части сопла составляет 15-24^o.Together, two cardan joints connect the thrust 7 with the throttle 16 and the control mechanism 3 so that they provide thrust mobility in two mutually perpendicular planes, which prevents jamming of the throttle 16 when the burner body is deflected. To reduce the deflection of the rod 7 inside the burner housing, supports 18 are mounted uniformly over the entire length of the rod 7 to fix the rod 7 in the radial direction, for example in the form of bushings 19, with a gap covering the rod 7 and mated with ribs 20 with the inner surface of the housing 1 and two stops 21, made, for example, in the form of rings, rigidly mounted on a rod 7, located on both sides of each sleeve 19, at a distance from each other, providing a working stroke of the throttle. In the gaps of the bushings 19, the thrust 7 can perform both translational and circular motion relative to its own axis. It was experimentally established that the optimal number of supports is selected based on the condition: 1 support per 2-4 m of traction length. In the housing 1 is rigidly sealed, for example by welding, fixed pipe 22 with a flange for supplying gas. A tight seal is necessary to prevent gas leakage. The nozzle of the proposed burner is made with a diameter of 52-154 mm, providing a gas escape speed, with the throttle fully extended from the nozzle, 110-250 m / s, and the angle of the inner cone-shaped part of the nozzle is 15-24 ^o .

Горелка работает следующим образом. Газ через патрубок 18 поступает в горелку 1. Поворачивая ручку перемещения дросселя 6 через тягу 7, вводим дроссель 16 в свободное сечение сопла 2, тем самым, увеличивая скорость вылета газа. Это приводит к увеличению турбулентности и отдалению точки воспламенения газа, что в конечном итоге приводит к концентрации тепла на отдаленном более коротком участке. Конструктивные изменения, касающиеся тяги 7 и дросселя 16 позволяют легче и точнее осуществлять управляющее воздействие на дроссель 16 в продольном направлении и на лопатки 12, связанные с дросселем 16 через подвижное кольцо 10 в случае поворота дросселя 16 вокруг своей оси. При выведении дросселя 16 из сопла 2 скорость потока газа снижается и при достижении скоростей 110-150 м/с возможно образование чрезмерно удлиненного факела. Поэтому для улучшения процессов смешения газа с воздухом, при снижении скорости вылета газа, увеличивают турбулентность при помощи завихряющих лопаток, оптимальный угол поворота которых в предлагаемом решении составит 15-20% при вводе дросселя на 25-30% в свободное сечение сопла 2. Управляющее воздействие на лопатки 12 передается при помощи ручки поворота лопаток 5. Вращающий момент через тягу 7 передается на дроссель 16, и через шпоночное сцепление с подвижным кольцом 10 поворачиваются лопатки 12 завихрителя. В прототипе при введении дросселя на величину 25-30% и угле поворота лопаток на 15-20% получается укороченный факел с выделением тепла на коротком участке. Угол поворота лопаток, не приводящий к образованию нерационального факела, возможен только до 8-12%, при этом скорость вылета газа будет заведомо выше, чем у предлагаемого решения. The burner operates as follows. Gas through the pipe 18 enters the burner 1. Turning the handle to move the throttle 6 through the rod 7, we introduce the throttle 16 into the free section of the nozzle 2, thereby increasing the speed of gas outflow. This leads to an increase in turbulence and a distant flash point of the gas, which ultimately leads to a concentration of heat in a distant shorter area. Structural changes regarding the thrust 7 and the throttle 16 allow easier and more accurate control action on the throttle 16 in the longitudinal direction and on the blades 12 connected to the throttle 16 through the movable ring 10 in case of rotation of the throttle 16 about its axis. When the throttle 16 is withdrawn from the nozzle 2, the gas flow velocity decreases and when reaching speeds of 110-150 m / s, an excessively elongated flame can be formed. Therefore, to improve the processes of mixing gas with air, while reducing the speed of gas outflow, turbulence is increased using swirl blades, the optimal rotation angle of which in the proposed solution will be 15-20% when the throttle is introduced by 25-30% into the free section of the nozzle 2. Control action on the blades 12 is transmitted using the handle of rotation of the blades 5. The torque through the rod 7 is transmitted to the inductor 16, and through the key coupling with the movable ring 10 the blades 12 of the swirl are rotated. In the prototype, when the throttle is introduced by a value of 25-30% and the angle of rotation of the blades by 15-20%, a shortened torch is obtained with the release of heat in a short section. The angle of rotation of the blades, which does not lead to the formation of an irrational torch, is possible only up to 8-12%, while the speed of gas release will be obviously higher than that of the proposed solution.

Таким образом, предложенные конструктивные изменения обеспечивают преимущество совместной работы лопаток 12 и дросселя 16 по сравнению с прототипом вследствие того, что диапазон угла поворота лопаток 12, позволяющий работать в оптимальных пределах формы факела, расширен до 20%, тогда как в прототипе этот диапазон составляет 8-12%. Вышеуказанное преимущество совместной работы лопаток и дросселя приводит к возможности изменения в более широком диапазоне скорости вылета и степени завихрения газа. В том случае, когда скорость газа снижена, при выведении дросселя 16 из сопла 2, а турбулентность газа увеличена за счет изменения угла поворота лопаток 12, происходит более ранее воспламенение факела с последующим более медленным выгоранием топлива на большей длине печи, удлиненного мягкого факела с оптимальной теплонапряженностью по его длине. Известно, что при определенных интервалах поворота лопаток 12 и степени перекрытия дросселем 16 внутреннего сечения сопла 2 можно достичь факела оптимальной структуры, характеризующегося более продолжительной зоной тепловыделения. Авторами установлено, что на образование факела наиболее оптимальной структуры, с более равномерным тепловыделением, влияющим на получение более качественного продукта, кроме перечисленных факторов, влияют также угол внутренней конусообразной частью сопла и диаметр выходного отверстия сопла. На угол раскрытия факела прямо пропорционально влияют скорость вылета и степень завихрения газового потока, а также угол внутренней конусной части сопла (чем он больше, тем больше угол раскрытия факела). При определенной скорости вылета газа образуется факел с определенным углом раскрытия, который дополнительно можно ограничить, уменьшив угол внутренней конусной части сопла 2. Таким образом, авторами впервые обнаружен интервал оптимальных углов внутренней конусной части сопла, составляющий 15-24^o. Уменьшение угла внутренней конусной части сопла позволяет ограничить угол раскрытия факела до граничных значений при возможности в широком диапазоне изменять скорость вылета и степень завихрения газового потока. Полученные сочетания вышеперечисленных условий позволяют расширить диапазон регулирования структурой факела, позволяющей использовать его для обработки сырья с различными характеристиками. Установлено, что при угле внутренней конусообразной поверхности сопла, составляющем менее 15^o, получается факел с низкими углом раскрытия и турбулентностью, что может привести к недожогу топлива. Превышение 24^o приводит к увеличению турбулентности газового потока, и факел получается коротким и теплонапряженным. В месте максимального теплонапряжения может произойти перегрев корпуса печного агрегата, снижается стойкость огнеупорной футеровки. Если диаметр сопла обеспечивает скорость вылета газа меньше 110 м/с, может произойти недожог топлива, приводящий к снижению температуры факела, что влечет за собой выпуск некондиционного сырья и возможность отравления угарным газом. При диаметре сопла, обеспечивающем скорость вылета более 250 м/с, образуется факел с короткой зоной тепловыделения, приводящий к прожогу футеровки. В предлагаемом решении при угле внутренней конусообразной поверхности сопла 2, равном 18^o, диаметром внутреннего выходного сечения сопла 154 мм, углом поворота лопаток 10-24^o, степенью перекрытия дросселем внутреннего выходного сечения сопла 10-30% скорость вылета газа составляет 240-300 м/с. В результате, стойкость футеровки увеличивается на 15-20%. Снижение потерь тепла через корпус печи составляет до 5%. Активность клинкера увеличивается на 6-8%.Thus, the proposed design changes provide the advantage of the joint operation of the blades 12 and the throttle 16 compared with the prototype due to the fact that the range of the angle of rotation of the blades 12, allowing to work in the optimal limits of the shape of the torch, is expanded to 20%, while in the prototype this range is 8 -12%. The above advantage of the combined operation of the blades and the throttle leads to the possibility of changes in a wider range of the speed of departure and the degree of turbulence of the gas. In the case when the gas velocity is reduced, when the throttle 16 is removed from the nozzle 2, and the gas turbulence is increased due to a change in the angle of rotation of the blades 12, the flame ignites earlier, followed by a slower burnout of the fuel over a longer furnace, elongated soft flame with optimal heat intensity along its length. It is known that at certain intervals of rotation of the blades 12 and the degree of overlap by the throttle 16 of the internal section of the nozzle 2, it is possible to achieve a plume of optimal structure, characterized by a longer heat release zone. The authors found that the formation of the torch of the most optimal structure, with a more uniform heat release, affecting the production of a better product, in addition to the above factors, is also affected by the angle of the inner cone-shaped part of the nozzle and the diameter of the nozzle exit hole. The flare opening angle is directly proportional to the speed of departure and the degree of turbulence of the gas stream, as well as the angle of the inner cone of the nozzle (the larger it is, the larger the flare opening angle). At a certain speed of gas outflow, a torch is formed with a certain opening angle, which can be further limited by decreasing the angle of the inner cone of the nozzle 2. Thus, the authors first discovered the interval of optimal angles of the inner cone of the nozzle, which is 15-24 ^o . Reducing the angle of the inner cone of the nozzle allows you to limit the angle of the flare to boundary values, if possible in a wide range to change the speed of departure and the degree of turbulence of the gas stream. The obtained combinations of the above conditions allow us to expand the range of regulation by the structure of the torch, allowing it to be used for processing raw materials with various characteristics. It was found that when the angle of the inner cone-shaped surface of the nozzle is less than 15 ^o , a torch with a low opening angle and turbulence is obtained, which can lead to underburning of the fuel. Exceeding 24 ^o leads to an increase in the turbulence of the gas stream, and the torch is short and heat-stressed. In the place of maximum heat stress, overheating of the furnace unit body may occur, the resistance of the refractory lining is reduced. If the nozzle diameter provides a gas escape velocity of less than 110 m / s, a fuel burn may occur, leading to a decrease in the flame temperature, which entails the release of substandard raw materials and the possibility of carbon monoxide poisoning. With a nozzle diameter that provides an exit velocity of more than 250 m / s, a torch with a short heat release zone is formed, resulting in a burn through of the lining. In the proposed solution, when the angle of the inner cone-shaped surface of the nozzle 2 is equal to 18 ^o , the diameter of the inner outlet section of the nozzle is 154 mm, the angle of rotation of the blades is 10-24 ^o , the degree of overlap by the throttle of the inner outlet section of the nozzle is 10-30%, the gas escape velocity is 240-300 m /from. As a result, the lining resistance is increased by 15-20%. Reducing heat loss through the furnace body is up to 5%. Clinker activity increases by 6-8%.

При работе цементной вращающейся печи возникает множество ситуаций, при которых необходимо получение факела с различными характеристиками. Выполнение сопла 2 с учетом вышеописанных конструктивных изменений, и при любом сочетании диаметра выходного сечения с углом внутренней конусообразной поверхностью сопла, лежащих в найденных пределах, приводит к увеличению интервала регулирования структурой факела, тем самым увеличивается качество выпускаемой продукции (активность клинкера увеличивается на 6-8%, снижается количество выпускаемого клинкера с содержанием СаО>1%), снижаются на 5% потери тепла через корпус печи, облегчается набор обмазки, увеличивается на 15-20% стойкость футеровки. During the operation of a cement rotary kiln, many situations arise in which it is necessary to obtain a torch with various characteristics. The implementation of the nozzle 2, taking into account the above-described structural changes, and for any combination of the diameter of the outlet section with the angle of the inner cone-shaped surface of the nozzle lying within the found limits, leads to an increase in the control interval of the structure of the torch, thereby increasing the quality of the products (clinker activity increases by 6-8 %, the amount of clinker produced with CaO content> 1% is reduced), heat loss through the furnace body is reduced by 5%, the set of coating is facilitated, the durability of the footer is increased by 15-20% Application.

Таким образом, авторами выявлено, что конструктивные изменения сопла в сочетании с известными условиями, характеризующимися взаимодействием угла поворота лопаток со степенью перекрытия дросселя внутреннего сечения сопла позволяют достичь факела с наиболее оптимальной структурой по сравнению с факелами известных горелок, обеспечивают ее надежность и более легкое и точное управление горелкой. Кроме этого, работа горелочного устройства на низких скоростях вылета газа приводит к замедлению скорости горения топлива, снижению температуры факела и тем самым к уменьшению концентрации NO_Х до 80% в отходящих газах.Thus, the authors revealed that the design changes of the nozzle in combination with the known conditions characterized by the interaction of the angle of rotation of the blades with the degree of overlap of the throttle of the internal section of the nozzle make it possible to achieve a torch with the most optimal structure compared to torches of known burners, provide its reliability and easier and more accurate burner control. In addition, the operation of the burner device at low speeds of gas outflow leads to a slowdown in the rate of combustion of the fuel, lowering the temperature of the flame, and thereby reducing the concentration of NO _X to 80% in the exhaust gases.

Источники
1. Михеев В.П. Газовое топливо и его сжигание. Л.: Недра, 1966, 328 с.Sources
1. Mikheev V.P. Gas fuel and its combustion. L .: Nedra, 1966, 328 p.

2. Древицкий Е. Г. , Добровольский А.Г., Коробок А.А. Повышение эффективности работы вращающейся печи. М.: Стройиздат, 1990, 224 с. 2. Drevitsky E. G., Dobrovolsky A. G., Box A. A. Improving the efficiency of a rotary kiln. M .: Stroyizdat, 1990, 224 p.

3. Шакиров К.Ш. Газовая вихревая горелка. Авт. св. 159595, БИ 1, 1964. 3. Shakirov K.Sh. Gas vortex burner. Auth. St. 159595, BI 1, 1964.

Claims

1. A diffusion gas burner comprising a housing with a nozzle, a movable ring kinematically connected with a throttle, and a blade swirl with blades rotatable on their hinged legs using the ring, characterized in that the housing is rigidly connected on one side to the nozzle on the other hand, also rigidly with a control mechanism, has a nozzle for supplying gas, while the movable ring has radial holes and is coaxially integrated inside the housing from the nozzle side, and the throttle is connected via a thrust to the control with an avalanche mechanism and passes through the throttle support bushing, rigidly connected to the housing, the thrust with the control mechanism being connected by a movable connection, and on the housing from the nozzle side in the annular groove are two half rings with radial cylindrical grooves, when combined forming circular holes in which are located the rear upper hinged legs of the swirl blades, the rear lower hinged legs of the blades are located in the radial holes of the throttle support sleeve, and the front hinged legs in the radial the holes of the movable ring, while the burner nozzle is made with a diameter of 52-154 mm and an angle formed by the inner cone-shaped surface of the nozzle, comprising 15-24 ^o , supports are mounted uniformly along the entire length of the rod in the radial direction of the rod, the rod is pivotally connected to the throttle , the upper and lower edges are cut off on the blades, not reaching the rear hinged legs at a distance not exceeding the width of the half ring, with a depth of cut that ensures free movement of the blades inside the casing, upper and lower hinged the legs of the blades are made with elongation: the upper ones are no more than the thickness of the half ring, the lower ones are no more than the thickness of the sleeve of the throttle support, and the front hinged legs of the blades are made in the form of a truncated cone facing the apex of the burner axis.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the thrust comprises a hinge unit mounted at a distance of at least 80 mm from the connection of the housing to the control mechanism in the direction of the nozzle.

3. The burner according to claim 1 or 2, characterized in that at the junction of the ribs of the sleeve of the throttle support with the housing and the sleeve, the ribs are recessed into grooves made respectively in the housing and the sleeve of the throttle support, and the depth of the annular groove for accommodating the half rings is less than the width of two half ring.

4. The burner according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the throttle is made hollow.

5. The burner according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that the sections of the upper and lower edges of the blades are rounded.

6. The burner according to claims 1 to 4, characterized in that in the nozzle from the side of the cone an annular protrusion is made not less than 1 mm less than the protrusion made on the housing for fitting the nozzle.