RU2123638C1

RU2123638C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2123638C1
Application number: RU96111852A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кудинов; Н.Н. Ковальногов; В.И. Шмондин
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: power engineering; plants at adjustable stable pulsating combustion. SUBSTANCE: housing of device is connected to blast air source. Contraction-diffuser attachment is mounted in housing at radial clearance forming boundary passage for high-velocity flow of cooling air. Combustion stabilizer with holes for passage of air over entire taper surface. Angle at cone vertex of combustion stabilizer ranges from 60 to 90 deg. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения. The invention relates to energy and can be used in installations for the implementation of controlled sustainable pulsating combustion.

Наиболее близким из известных технических решений к данному изобретению является горелочное устройство, содержащее корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор с максимальным диаметром, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки насадка выполнены с конусностью соответственно 1,0 ... 0,25 и 0,33 ... 0,1. The closest known technical solutions to this invention is a burner device containing a housing, the axis of which at the outlet is installed with the possibility of longitudinal movement of the diffuser-diffuser nozzles and a fastened fuel nozzle and cone stabilizer with a maximum diameter not exceeding the diameter of the clamping nozzle, while confuser and the diffuser sections of the nozzle are made with a taper of 1.0 ... 0.25 and 0.33 ... 0.1, respectively.

Недостатком устройства, принятого за прототип, являются перегрев и оплавление выходной части корпуса и вследствие этого недостаточная эффективность и надежность работы, низкий ресурс. Кроме того, монолитный (однородный) конусный стабилизатор горения (широкий стабилизатор) не обладает свойством саморегулируемости состава смеси на различных нагрузках, т.е. не обеспечивает достаточно эффективного смесеобразования и получения совершенной топливовоздушной смеси, что вызывает недожог. The disadvantage of the device adopted for the prototype is overheating and fusion of the output part of the housing and, as a result, insufficient efficiency and reliability, low resource. In addition, a monolithic (homogeneous) conical combustion stabilizer (wide stabilizer) does not have the property of self-regulation of the mixture composition at various loads, i.e. It does not provide a sufficiently effective mixture formation and obtaining a perfect air-fuel mixture, which causes underburning.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания топлива, надежности работы и ресурса горелочного устройства. The aim of the invention is to increase the efficiency of fuel combustion, reliability and resource of the burner device.

Поставленная цель достигается тем, что корпус устройства подключен к источнику дутьевого воздуха, стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60-90^o, а конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся радиальным зазором, образующим пристенный канал величиной не менее 10-16 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха.This goal is achieved by the fact that the casing of the device is connected to a source of blast air, the combustion stabilizer is made in the form of a conical jet-stabilizer grill with an opening angle of the cone of 60-90 ^o , and the confuser-diffuser nozzles are installed in the casing of the device with a narrowing radial gap forming a wall channel at least 10-16 mm and 5-8 mm, respectively, at the inlet and outlet of the high-speed flow of blast air.

На чертеже изображено горелочное устройство. The drawing shows a burner device.

Горелочное устройство содержит корпус 1, подключенный к источнику дутьевого воздуха, конфузорно-диффузорный насадок 2, установленный в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, стержень 4 для осевого перемещения конфузорно-диффузорного насадка 2, топливную форсунку 5, установленную по оси корпуса 1 горелочного устройства с возможностью осевого перемещения, конусный стабилизатор горения 6, имеющий для интенсивности перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 7. The burner device comprises a housing 1 connected to a source of blast air, a confuser-diffuser nozzle 2, mounted in a housing with a radial clearance tapering in the direction of movement of the blast air, forming a wall channel 3, a rod 4 for axial movement of the diffuser-diffuser nozzle 2, a fuel injector 5 mounted along the axis of the housing 1 of the burner device with the possibility of axial movement, a conical combustion stabilizer 6 having, for the intensity of mixing of the fuel and air components throughout conical surface of the hole 7.

Конусный стабилизатор горения 6 жестко скреплен с топливной форсункой 5 и имеет максимальный диаметр радиального сечения, не превышающий диаметр пережима конфузорно-диффузорного насадка 2. Конфузорный и диффузорный участки насадка 2 могут быть выполнены с конусностью, равной соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1, угол при вершине конусной решетки стабилизатора горения 6 может составлять 60-90^o, а щелевой радиальный зазор пристенного канала 3 - не менее 10-16 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха.The conical combustion stabilizer 6 is rigidly bonded to the fuel nozzle 5 and has a maximum radial section diameter not exceeding the pinch diameter of the confuser-diffuser nozzle 2. The confuser and diffuser portions of the nozzle 2 can be made with a taper of 1.0-0.25 and 0, respectively , 33-0.1, the angle at the apex of the cone grate of the combustion stabilizer 6 can be 60-90 ^o , and the radial gap of the wall channel 3 can be at least 10-16 mm and 5-8 mm, respectively, at the inlet and outlet of the high-speed flow of the blast air.

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

В корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подается через форсунку 5. Дутьевой воздух распределяется на два потока: основной, проходящий через конфузорно-диффузорный насадок 2, и второстепенный, поступающий в пристенный канал 3. Основной поток дутьевого воздуха пересекает конусный стабилизатор горения 6 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 5. Образуется топливовоздушная горючая смесь, которая первоначально поджигается от внешнего источника, а в последующем стабильное воспламенение новых порций горючей смеси и их устойчивое сгорание обеспечивается стабилизатором горения 6. Второстепенный поток воздуха проходит в пристенном канале 3, охлаждает стенки канала 3, образуя на выходе скоростную пристенную завесу, что защищает выходную часть корпуса 1 горелочного устройства от перегрева и оплавления. The amount of blast air necessary for combustion enters the housing 1 of the burner device, the fuel is supplied through the nozzle 5. The blast air is distributed into two flows: the main, passing through the diffuser nozzles 2, and the secondary, entering the wall channel 3. The main flow of blown air crosses conical combustion stabilizer 6 and mixes with atomized fuel leaving the nozzle 5. A fuel-air mixture is formed, which is initially ignited from an external source, and in the last Riding stable ignition of new portions of the combustible mixture and their stable combustion is ensured by the combustion stabilizer 6. The secondary air flow passes in the wall channel 3, cools the walls of the channel 3, forming a high-speed wall curtain at the outlet, which protects the output part of the burner device housing 1 from overheating and melting.

Перемещением топливной форсунки 5 совместно со стабилизатором 6 устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением насадка 2 относительно корпуса 1 и стабилизатора 6, т.е. за счет изменения скорости потока, обтекающего стабилизатор 6. By moving the fuel injector 5 together with the stabilizer 6, the optimal position of the combustion zone is established. The necessary vortex frequency is selected by moving the nozzle 2 relative to the housing 1 and the stabilizer 6, i.e. due to changes in the flow rate flowing around the stabilizer 6.

Снабженный отверстиями 7 по всей конической поверхности конусный стабилизатор горения 6 образует струйно-стабилизаторную решетку, движение воздуха за которой представляет собой чередование прямых и обратных токов с высокими градиентами скоростей, генерирующими пульсации, что улучшает смесеобразование и ликвидирует недожог. Кроме того, струйно-стабилизаторный метод смесеобразования обладает свойством саморегулируемости состава смеси на переменных нагрузках, что расширяет диапазон регулирования устойчивого пульсирующего горения. Equipped with openings 7 over the entire conical surface, the conical combustion stabilizer 6 forms a jet-stabilizer lattice, the air movement behind which is an alternation of forward and reverse currents with high velocity gradients that generate ripples, which improves mixture formation and eliminates underburning. In addition, the jet-stabilizer method of mixture formation has the property of self-regulating the composition of the mixture at variable loads, which expands the range of regulation of stable pulsating combustion.

Наиболее эффективные результаты работы устройства могут быть достигнуты при выполнении конфузорного и диффузорного участков насадка 2 с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1 щелевого радиального зазора пристенного канала 3 величиной не менее 10-15 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха и конусного стабилизатора горения 6 с углом раскрытия конуса 60-90^o.The most effective results of the device can be achieved by performing confuser and diffuser portions of the nozzle 2 with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1, respectively, of the radial clearance of the wall channel 3 of at least 10-15 mm and 5- 8 mm, respectively, at the inlet and outlet of the high-speed flow of blast air and conical stabilizer 6 with an opening angle of the cone 60-90 ^o .

Таким образом, подключение корпуса 1 горелочного устройства к источнику дутьевого воздуха, выполнение стабилизатора горения 6 в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки и установка конфузорно-диффузорного насадка 2 в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, позволяют организовать устойчивое пульсирующее горение, расширить диапазон регулирования устойчивого пульсирующего горения и исключить перегрев и оплавление выходной части корпуса 1, что повышает эффективность сжигания топлива, надежность работы и ресурс горелочного устройства. Thus, connecting the housing 1 of the burner device to the source of blast air, the implementation of the combustion stabilizer 6 in the form of a conical jet stabilizer grill and installing the confuser-diffuser nozzle 2 in the housing with a radial clearance narrowing in the direction of movement of the blast air, forming a wall channel 3, allow steady pulsating combustion, expand the range of regulation of steady pulsed combustion and eliminate overheating and fusion of the output part of the housing 1, which increases the efficiency ivnost combustion, reliability and life of the burner.

Claims

A burner device comprising a housing, along the axis of which a confuser-diffuser nozzle and a bonded fuel nozzle and a cone stabilizer with a maximum diameter not exceeding the nozzle pinch diameter are mounted with the possibility of longitudinal movement at the outlet, while the confuser and diffuser portions of the nozzle are made with a taper, respectively 1, 0 - 0.25 and 0.33 - 0.1, characterized in that the casing of the device is connected to a source of blast air, the diffuser nozzle is installed in the casing of the device with a tapering radial clearance, forming a wall channel of at least 10 - 16 mm and 5 - 8 mm, respectively, at the inlet and outlet of the high-speed flow of blast air, and the combustion stabilizer is made in the form of a conical jet-stabilizer grate with an opening angle of the cone of 60 - 90 ^o C.