RU2182281C1

RU2182281C1 - Burner

Info

Publication number: RU2182281C1
Application number: RU2000132405A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кудинов; С.К. Зиганшина
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: installations for controlled steady-state pulsating combustion. SUBSTANCE: the burner has a body connected to the source of blast air installed in whose axis at the outlet are a fuel-injection nozzle for longitudinal movement and a coupling that is movable relative to the fuel-injection nozzle, the coupling is rigidly fastened to a tapered combustion stabilizer, the outlet section of the burner body is made in the form of a contraction-diffuser probe, the contraction and diffuser sections may be made with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1 respectively, and the tapered combustion stabilizer is made in the form of a tapered jet-stabilizer grate with a taper divergence angle within 60 to 90 deg. EFFECT: enhanced economical efficiency and reliability of burner operation due to reduced capital investments and enhanced quality of fuel-air mixture. 2 cl, 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.

Известно горелочное устройство (см. патент РФ 2123638, Б.И. 35, 1998), содержащее корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок, установленный 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, и жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения с максимальным диаметром радиального сечения, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки насадка могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1, а конусный стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60-90^o, и принятое за прототип.A burner device is known (see RF patent 2123638, B.I. 35, 1998), comprising a housing connected to a source of blast air, along the axis of which a confuser-diffuser nozzle is installed with the possibility of longitudinal movement, installed with a tapering radial clearance forming 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 rigidly bonded fuel nozzle and conical combustion stabilizer with a maximum diameter of the radial section, not the nozzle pinch diameter is increased, while the confuser and diffuser portions of the nozzle can be made with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1, respectively, and the conical combustion stabilizer is made in the form of a conical jet-stabilizer grating with an opening angle of the cone 60-90 ^o , and taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного горелочного устройства, принятого за прототип, относятся повышенные капитальные вложения, вследствие высокой металлоемкости. Кроме того, конусный стабилизатор горения жестко скреплен с топливной форсункой, что не дает возможности регулирования положения конусного стабилизатора горения относительно топливной форсунки и не обеспечивает получение качественной топливовоздушной смеси, что вызывает недожог. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known burner device adopted for the prototype include increased capital investments due to the high metal consumption. In addition, the conical combustion stabilizer is rigidly bonded to the fuel nozzle, which makes it impossible to regulate the position of the conical combustion stabilizer relative to the fuel nozzle and does not provide a high-quality air-fuel mixture, which causes a burnout.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения экономичности известного горелочного устройства путем снижения капитальных вложений целесообразно выходную часть корпуса горелочного устройства выполнить в виде конфузорно-диффузорного насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1. Кроме того, для обеспечения получения качественной топливовоздушной смеси конусный стабилизатор горения целесообразно установить с возможностью продольного перемещения относительно топливной форсунки путем дополнительного снабжения горелочного устройства подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения. The invention consists in the following. To increase the efficiency of the known burner device by reducing capital investments, it is advisable to carry out the output part of the burner body in the form of a confuser-diffuser nozzle, while the confuser and diffuser sections can be made with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0, respectively 1. In addition, in order to obtain a high-quality air-fuel mixture, it is advisable to install a conical combustion stabilizer with the possibility of longitudinal movement relative to the fuel injector by additionally supplying the burner device with a coupling movable relative to the fuel injector rigidly fixed to the conical combustion stabilizer.

Технический результат - повышение экономичности и надежности работы горелочного устройства путем снижения капитальных вложений и получения качественной топливовоздушной смеси. The technical result is to increase the efficiency and reliability of the burner by reducing capital investment and obtaining high-quality air-fuel mixture.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном горелочном устройстве содержатся корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения топливная форсунка и конусный стабилизатор горения. Особенность заключается в том, что выходная часть корпуса горелочного устройства выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1. Кроме того, особенность горелочного устройства заключается в том, что оно дополнительно снабжено подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the known burner device contains a housing connected to a source of blast air, along the axis of which a fuel nozzle and a conical combustion stabilizer are mounted with the possibility of longitudinal movement. The peculiarity lies in the fact that the output part of the body of the burner device is made in the form of a confuser-diffuser nozzle, while the confuser and diffuser sections can be made with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1, respectively. In addition, a feature of the burner device is that it is additionally equipped with a clutch movable relative to the fuel nozzle, rigidly fastened to the conical combustion stabilizer.

На чертеже представлена схема горелочного устройства. The drawing shows a diagram of a burner device.

Горелочное устройство содержит подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус 1, выходная часть которого выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, топливную форсунку 2, установленную по оси корпуса 1 горелочного устройства с возможностью продольного перемещения, подвижную относительно топливной форсунки муфту 3, жестко скрепленную с конусным стабилизатором горения 4, который имеет для интенсивности перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 5, стержень 6, жестко скрепленный с подвижной муфтой 3, для продольного перемещения конусного стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2. Конусный стабилизатор горения 4, выполненный в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки, имеет максимальный диаметр радиального сечения, не превышающий диаметр пережима выходной части корпуса горелочного устройства, выполненной в виде конфузорно-диффузорного насадка. The burner device comprises a housing 1 connected to a source of blast air, the outlet of which is made in the form of a diffuser nozzle, a fuel nozzle 2 mounted along the axis of the housing 1 of the burner device with the possibility of longitudinal movement, a sleeve 3 movable relative to the fuel nozzle, rigidly fastened with a conical stabilizer combustion 4, which has for the intensity of mixing the components of fuel and air over the entire conical surface of the hole 5, the rod 6, rigidly fastened to the movable ohm coupling 3, for the longitudinal movement of the cone stabilizer 4 relative to the fuel nozzle 2. The cone stabilizer 4, made in the form of a cone jet-stabilizer grate, has a maximum diameter of the radial section not exceeding the pinch diameter of the output part of the burner housing, made in the form of confuser -diffuser nozzle.

Работа горелочного устройства осуществляется следующим образом. The operation of the burner is as follows.

В корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подается через форсунку 2. Дутьевой воздух поступает в выходную часть корпуса горелочного устройства, выполненную в виде конфузорно-диффузорного насадка. Основной поток дутьевого воздуха пересекает конусный стабилизатор горения 4 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 2. 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 4. The amount of blast air necessary for combustion enters the housing 1 of the burner device, fuel is supplied through the nozzle 2. The blast air enters the outlet part of the burner device housing, made in the form of a diffuser nozzle. The main flow of blowing air crosses the conical combustion stabilizer 4 and mixes with atomized fuel leaving the nozzle 2. A fuel-air mixture is formed, which is initially ignited from an external source, and subsequently stable ignition of new portions of the combustible mixture and their stable combustion is ensured by combustion stabilizer 4.

Продольным перемещением топливной форсунки 2 относительно корпуса 1 устройства устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2 и корпуса 1, то есть за счет изменения скорости потока, обтекающего стабилизатор горения 4. Перемещением стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2 добиваются наилучшего распыливания топлива за счет выбора зоны наиболее интенсивной турбулизации воздушного потока и циркуляционных течений топлива и продуктов сгорания за стабилизатором, что позволяет в совокупности осуществить более интенсивное перемешивание топлива с воздухом и обеспечить образование качественной топливовоздушной смеси. The longitudinal movement of the fuel nozzle 2 relative to the housing 1 of the device establish the optimal position of the combustion zone. The necessary vortex formation frequency is selected by moving the combustion stabilizer 4 relative to the fuel injector 2 and the housing 1, that is, by changing the flow rate flowing around the combustion stabilizer 4. By moving the combustion stabilizer 4 relative to the fuel injector 2, the best atomization of the fuel is achieved by choosing the zone of the most intense turbulence of the air flow and circulation flows of fuel and combustion products behind the stabilizer, which allows for a more intensive mix Contents of fuel with air and to the formation of high-quality fuel mixture.

Снабженный отверстиями 5 по всей конической поверхности конусный стабилизатор горения 4 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 недожег. Кроме того, струйно-стабилизаторный метод смесеобразования обладает свойством саморегулируемости состава смеси на переменных нагрузках, что расширяет диапазон регулирования устойчивого пульсирующего горения. Equipped with openings 5 over the entire conical surface, the conical combustion stabilizer 4 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 the shortfall. In addition, the jet-stabilizing 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 горелочного устройства могут быть достигнуты при выполнении конфузорного и диффузорного участков выходной части корпуса 1 горелочного устройства с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1 и конусного стабилизатора горения 4 с углом раскрытия конуса 60-90^o.The most effective results of the operation of the burner device can be achieved by performing confuser and diffuser sections of the output part of the housing 1 of the burner device with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1, respectively, and a conical combustion stabilizer 4 with an opening angle of 60- 90 ^o .

Выполнение выходной части корпуса устройства в виде конфузорно-диффузорного насадка и снабжение горелочного устройства подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения, позволяют снизить капитальные вложения и осуществить более интенсивное перемешивание топлива с воздухом и обеспечить получение качественной топливовоздушной смеси, то есть устранить недожег и повысить эффективность сжигания топлива, что в совокупности повышает экономичность и надежность работы горелочного устройства. The implementation of the output part of the device body in the form of a confuser-diffuser nozzle and the supply of the burner device with a movable relative to the fuel nozzle clutch rigidly fastened with a conical stabilizer of combustion, allows to reduce capital investments and to carry out more intensive mixing of the fuel with air and ensure a high-quality air-fuel mixture, i.e. eliminate burn and increase the efficiency of fuel combustion, which together increases the efficiency and reliability of the burner roystva.

Claims

1. A burner device comprising a housing connected to a source of blowing air, the axis of which at the outlet is installed with the possibility of longitudinal movement of the fuel nozzle and conical combustion stabilizer, characterized in that the output part of the housing of the burner device is made in the form of a diffuser nozzle, wherein the confuser and diffuser sections are made with a taper of 1.0-0.25 and 0.33-0.1, respectively.

2. The burner device according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a clutch movable relative to the fuel nozzle, rigidly fastened to a conical combustion stabilizer.