RU2028545C1

RU2028545C1 - Burner

Info

Publication number: RU2028545C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Голубев; Ю.И. Кузьминский; В.И. Курбатова; В.Н. Лазарев; В.П. Лебедев
Original assignee: Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: stand-by injection burner is mounted along center line of air supply pipe and its air path communicates with atmosphere; hollow conical stabilizer houses outlet swirler. EFFECT: improved reliability, enlarged functional capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенераторе-подогревателе, например замкнутой газотурбинной энергоустановки (ЗГТЭУ). The invention relates to energy and can be used in a heat generator-heater, for example, a closed gas turbine power plant (ZGTEU).

Наиболее близким техническим решением к предложенному является горелочное устройство, содержащее топливную форсунку и лопаточный завихритель, установленный в трубе на коническом стабилизаторе, подключенной к источнику воздуха. The closest technical solution to the proposed one is a burner device containing a fuel nozzle and a blade swirl mounted in a pipe on a conical stabilizer connected to an air source.

Такая горелка, реализующая, по сути, гомогенную схему сжигания, имеет ограниченный диапазон устойчивой работы, с ней затруднена отработка запуска, так как требуется нахождение места оптимального расположения источника поджигания, а при установке в камере сгорания, например, факельного воспламенителя сбоку от горелочного устройства искривляется основной факел и увеличивается неравномерность поля температур газа на выходе из камеры сгорания. Such a burner, which implements, in fact, a homogeneous combustion scheme, has a limited range of stable operation, it is difficult to work off the start, since it is necessary to find the optimal location of the ignition source, and when installed in the combustion chamber, for example, the flare ignitor on the side of the burner device is bent the main torch and increases the unevenness of the gas temperature field at the outlet of the combustion chamber.

Целью изобретения является упрощение запуска, расширение диапазона устойчивой работы горелочного устройства. The aim of the invention is to simplify the launch, expanding the range of stable operation of the burner device.

В известном горелочном устройстве, содержащем топливную форсунку и лопаточный завихритель, установленный в трубе на коническом стабилизаторе, подключенной к источнику воздуха, поставленная цель достигается тем, что горелочное устройство дополнительно содержит инжекционную горелку с выходным завихрителем, расположенную по оси горелочного устройства, подключенную по воздуху на входе к атмосфере, конический стабилизатор выполнен полым, а дополнительный осесимметричный завихритель размещен внутри конического обтекателя. In a known burner device comprising a fuel nozzle and a blade swirl installed in a pipe on a conical stabilizer connected to an air source, the goal is achieved by the fact that the burner device further comprises an injection burner with an output swirl located along the axis of the burner connected by air to at the entrance to the atmosphere, the conical stabilizer is hollow, and an additional axisymmetric swirler is placed inside the conical fairing.

На чертеже изображен общий вид горелочного устройства. The drawing shows a General view of the burner device.

Горелочное устройство содержит лопаточный завихритель 1, установленный в трубе 2 на коническом стабилизаторе 3, подключенной к источнику 4 воздуха. Горелочное устройство дополнительно содержит инжекционную горелку 5 с газовым соплом 6, смесительной трубкой 7. Инжекционная горелка 5 расположена по оси горелочного устройства, подключена на входе к атмосфере. Конический стабилизатор 3 выполнен полым, причем внутри последнего расположен дополнительный выходной завихритель 8 инжекционной горелки 5. В трубе 2 установлена топливная форсунка 9 с радиальными отверстиями 10. Над завихрителем 8 инжекционной горелки 5 в полости стабилизатора 3 установлен запальник 11. The burner device contains a blade swirl 1 mounted in a pipe 2 on a conical stabilizer 3 connected to an air source 4. The burner device further comprises an injection burner 5 with a gas nozzle 6, a mixing tube 7. The injection burner 5 is located on the axis of the burner device, connected to the atmosphere inlet. The conical stabilizer 3 is hollow, and inside the latter there is an additional output swirl 8 of the injection burner 5. A fuel nozzle 9 with radial holes 10 is installed in the pipe 2. An ignitor 11 is installed above the swirl 8 of the injection burner 5 in the cavity of the stabilizer 3.

Горелочное устройство работает следующим образом. The burner device operates as follows.

В процессе работы (на стационарном режиме) топливо под давлением поступает в топливную форсунку 9 и через отверстия 10 впрыскивается в смесительную камеру (трубу 2), где на значительной длине происходит смешение топлива с воздухом. Топливовоздушная смесь, дополнительно закрученная в лопаточном завихрителе 1, поступает в зону горения. При этом происходит дополнительное смешение топлива с воздухом. Часть топлива через газовое сопло 6 впрыскивается в смесительную трубку 7, подсасывая воздух из атмосферы. Образованная топливовоздушная смесь закручивается в завихрителе 8, поджигается запальником 11 и сгорает, в основном, в полости конического стабилизатора. Установка завихрителя 8 способствует лучшему перемешиванию (взаимодействию) факелов в зоне горелки. Завихритель 8 является также стабилизатором пламени, исключающим проскок и отрыв пламени от смесительной трубки. При запуске камеры теплогенератора, предшествующем запуску ЗГТЭУ, топливо под давлением подается только в инжекционную горелку, которая обеспечивает инжекцию воздуха в камеру сгорания энергией газовой струи при отключенном вентиляторе (компрессоре) ЗГТЭУ. Топливовоздушная смесь, проходящая внутри инжекционной горелки 5, поджигается запальником 11. При этом установка запальника 11 в полости стабилизатора 3 обеспечивает устойчивое зажигание факела дежурной горелки. Заданное время инжекционная горелка работает одна. При этом происходит начальный прогрев теплоносителя ЗГТЭУ, что облегчает пуск установки, так как время разгона турбины сокращается. Затем осуществляется розжиг основного горелочного устройства путем подачи воздуха от вентилятора и топлива через радиальные отверстия 10 форсунки 9. Воспламенение основного факела происходит от инжекционной горелки устойчиво и без срывов. При этом последняя продолжает работать как дежурная. During operation (in stationary mode), fuel under pressure enters the fuel nozzle 9 and is injected through the openings 10 into the mixing chamber (pipe 2), where the fuel and air mix for a considerable length. The air-fuel mixture, additionally twisted in a scapular swirler 1, enters the combustion zone. In this case, an additional mixture of fuel with air occurs. Part of the fuel through the gas nozzle 6 is injected into the mixing tube 7, sucking in air from the atmosphere. The formed air-fuel mixture is twisted in the swirl 8, ignited by the ignitor 11 and burns, mainly in the cavity of the conical stabilizer. The installation of the swirler 8 contributes to better mixing (interaction) of the torches in the zone of the burner. The swirler 8 is also a flame stabilizer, eliminating the breakthrough and separation of the flame from the mixing tube. When starting the heat generator chamber, preceding the start of ZGTEU, fuel under pressure is supplied only to the injection burner, which provides air injection into the combustion chamber by the energy of the gas stream with the ZSTEU fan (compressor) switched off. The air-fuel mixture passing inside the injection burner 5 is ignited by the igniter 11. At the same time, the installation of the ignitor 11 in the cavity of the stabilizer 3 ensures stable ignition of the torch of the standby burner. The set time the injection burner operates alone. In this case, the initial heating of the coolant ZGTEU occurs, which facilitates the start-up of the installation, since the turbine acceleration time is reduced. Then, the main burner device is ignited by supplying air from the fan and fuel through the radial holes 10 of the nozzle 9. The main flame is ignited from the injection burner stably and without interruptions. At the same time, the latter continues to work as a duty officer.

Расположение дежурной горелки по центру горелочного устройства не нарушает симметрии поля температур газа на выходе из теплогенератора, исключая тем самым перегрев и прогар стенок пламенной трубы. Особенно это актуально в случае установки горелочного устройства в подогревателе с рубашкой, организующей герметичный канал для теплоносителя, как это имеет место в ЗГТЭУ. Соосная установка завихрителей на выходе из горелочного устройства обеспечивает, как показали испытания, устойчивое горение в широком диапазоне режимов с высокой полнотой сгорания топлива. Кроме того, исключается возможность взрыва при запуске, так как пусковая горелка работает на атмосферном воздухе и на оптимальном соотношении топливовоздушной смеси (за пределами взрывоопасной концентрации). The location of the standby burner in the center of the burner does not violate the symmetry of the gas temperature field at the outlet of the heat generator, thereby eliminating overheating and burnout of the walls of the flame tube. This is especially true in the case of installing a burner in a heater with a jacket, which organizes a sealed channel for the coolant, as is the case in ZGTEU. The coaxial installation of the swirls at the outlet of the burner ensures, as tests have shown, stable combustion in a wide range of modes with a high completeness of fuel combustion. In addition, the possibility of an explosion at start-up is excluded, since the start-up burner operates in atmospheric air and at the optimum ratio of the air-fuel mixture (outside the explosive concentration).

Claims

1. BURNER DEVICE comprising a fuel nozzle and a blade swirl installed in an air supply pipe on a conical stabilizer, characterized in that the device further comprises an injection burner with an output swirl located on the axis of the air supply pipe and connected at the inlet to the atmosphere, while the conical stabilizer is made hollow, and the output swirl is placed in a conical stabilizer.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises an ignitor installed in a hollow conical stabilizer behind the outlet swirler upstream.