RU2267704C1 - Вихревая горелка - Google Patents
Вихревая горелка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267704C1 RU2267704C1 RU2004112188/06A RU2004112188A RU2267704C1 RU 2267704 C1 RU2267704 C1 RU 2267704C1 RU 2004112188/06 A RU2004112188/06 A RU 2004112188/06A RU 2004112188 A RU2004112188 A RU 2004112188A RU 2267704 C1 RU2267704 C1 RU 2267704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- air
- water
- swirl
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к устройствам, в которых компонентам топлива придается вихревое движение. Горелка предназначена для камер сгорания стационарных газотурбинных двигателей и обеспечивает снижение образования окислов азота NOx и их выбросов в атмосферу. Вихревая горелка содержит трубопровод подвода газообразного топлива с коаксиально расположенным на нем за его выходом цилиндрическим смесителем топлива и воздуха с воздушным лопаточным завихрителем на входе в смеситель и диффузором на выходе. Трубопровод подвода газообразного топлива снабжен последовательно соединенными топливным коллектором, завихрителем топлива и выходным участком в виде цилиндрической втулки, закрытой с одного торца и сообщенной со стороны другого торца через выходную втулку меньшего диаметра со смесителем топлива и воздуха, цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель воды и водяной коллектор с трубопроводом подачи воды, при этом топливный и водяной коллекторы размещены на цилиндрическом смесителе топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихрители топлива и воды выполнены в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутреннему диаметру цилиндрической втулки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к горелкам, в которых компонентам придается вихревое движение. Горелка предназначена для камер сгорания стационарных газотурбинных двигателей.
Известна вихревая горелка, содержащая трубопровод подвода газообразного топлива с коаксиально расположенным за его выходом цилиндрическим смесителем топлива с воздухом и воздушным лопаточным завихрителем на входе в смеситель и диффузором на выходе (В.П.Лукачев, А.И.Белоусов, А.М.Ланский. "Влияние конструктивных параметров вихревых газовых горелок на характеристики кольцевой авиационной камеры сгорания" // Горение в потоке: Межвузовский сборник. Казань, 1982. Стр. 56-61, стр. 58, рис. 1б).
Недостатком такого устройства является относительно низкая эффективность процесса перемешивания топливного газа и воздуха и, как следствие, невысокая полнота сгорания и наличие значительного количества вредных веществ в продуктах сгорания.
Задачей изобретения является интенсификация процесса перемешивания топлива с воздухом путем подачи в пульсационном режиме топливно-водяной мелкодисперсной аэрозоли в камеру сгорания, ее сгорание под действием акустических колебаний и снижение вредных выбросов оксидов азота NOх в атмосферу.
Указанная задача достигается тем, что в вихревой горелке, содержащей трубопровод подвода газообразного топлива с коаксиально расположенным за его выходом цилиндрическим смесителем топлива с воздухом и воздушным лопаточным завихрителем на входе в смеситель и диффузором на выходе, трубопровод подвода газообразного топлива снабжен последовательно соединенными топливным коллектором, завихрителем топлива и выходным участком в виде цилиндрической втулки, закрытой с одного торца и сообщенной со стороны другого торца через выходную втулку меньшего диаметра со смесителем топлива и воздуха, цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель воды и водяной коллектор с трубопроводом подачи воды, при этом топливный и водяной коллекторы размещены над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихрители топлива и воды выполнены в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутренней поверхности цилиндрической втулки.
Целесообразно, чтобы отношение внутренних диаметров выходной и цилиндрической втулок было выбрано в интервале 0,5÷0,95, а направление закрутки завихрителей газообразного топлива и воды было выбрано в одну сторону.
Кроме того, цилиндрическая втулка может быть дополнительно соединена через завихритель и коллектор с трубопроводом подачи жидкого топлива, при этом коллектор размещен над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихритель жидкого топлива выполнен в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутренней поверхности цилиндрической втулки, а направление закрутки завихрителей жидкого топлива и воды выбрано в одну сторону.
Новым здесь является то, что что трубопровод подвода газообразного топлива снабжен последовательно соединенными топливным коллектором, завихрителем топлива и выходным участком в виде цилиндрической втулки, закрытой с одного торца и сообщенной со стороны другого торца через выходную втулку меньшего диаметра со смесителем топлива и воздуха, цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель воды и водяной коллектор с трубопроводом подачи воды, при этом топливный и водяной коллекторы размещены над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихрители топлива и воды выполнены в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутренней поверхности цилиндрической втулки.
Такое выполнение вихревой горелки при ее работе на газообразном топливе с добавлением воды позволит осуществить подачу топливно-водяной смеси для перемешивания с воздухом и горения через "вихревой свисток", так что перемешивание компонентов: топливно-водяной аэрозоли и воздуха, и, далее, горение будет проходить под действием акустических колебаний.
Это интенсифицирует весь процесс, повышает его эффективность и сокращает количество вредных выбросов оксидов азота NOx в атмосферу.
Новым здесь является и то, что подвод газообразного топлива в смеси с водой в камеру сгорания осуществляется через вихревой свисток. Из уровня техники известны вихревые горелки, которые перемешивают топливо и воздух в пульсационном режиме, используя лопаточные завихрители. Эффективность таких горелок невысока из-за низкого уровня генерируемых колебаний.
Поэтому можно сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня".
Кроме того, новым является и то, что:
а) отношение внутренних диаметров выходной и цилиндрической втулок выбрано в интервале 0,5÷0,95. Такой интервал обеспечивает нормальную работу вихревого свистка;
б) цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель и коллектор с трубопроводом подачи жидкого топлива, при этом коллектор размещен над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихритель жидкого топлива выполнен в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутреннему поверхности цилиндрической втулки. Такая дополнительная линия для подачи жидкого топлива позволяет быстро переходить с газообразного на жидкое топливо без дополнительных переделок горелки. Эта способность особенно важна для двигателей, работающих в составе энергетических установок, вырабатывающих электроэнергию;
в) направление закрутки завихрителей газообразного топлива и воды выбрано в одну сторону;
г) направление закрутки завихрителей жидкого топлива и воды выбрано в одну сторону.
На фиг.1 показан продольный разрез вихревой горелки.
На фиг.2 показан поперечный разрез горелки в сечении вихревых завихрителей воды.
На фиг.3 показан поперечный разрез горелки в сечении вихревых завихрителей газообразного топлива.
На фиг.4 показан поперечный разрез горелки в сечении вихревых завихрителей жидкого топлива.
Вихревая горелка содержит трубопровод подвода газообразного топлива 1 с коаксиально расположенным за его выходом цилиндрическим смесителем топлива с воздухом 2 и воздушным лопаточным завихрителем 3 на входе в смеситель 2 и диффузором 4 на выход. Трубопровод подвода газообразного топлива 1 снабжен последовательно соединенными топливным коллектором 5, завихрителем топлива 6 и выходным участком в виде цилиндрической втулки 7, закрытой с одного торца 8 и сообщенной со стороны другого торца 9 через выходную втулку 10 меньшего диаметра со смесителем топлива и воздуха 2. Цилиндрическая втулка 7 дополнительно соединена через завихритель воды 11 и водяной коллектор 12 с трубопроводом подачи воды 13, при этом топливный 5 и водяной 12 коллекторы размещены над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха 2 в районе воздушного лопаточного завихрителя 3. Завихрители топлива 6 и воды 11 выполнены в виде каналов 14 и 15 соответственно в лопатках 16 воздушного завихрителя 3, направленных поперек продольной оси 17 горелки по касательной к внутренней поверхности 18 цилиндрической втулки 7. Отношение внутренних диаметров выходной и цилиндрической втулок выбрано в интервале 0,5÷0,95. Цилиндрическая втулка 7 дополнительно соединена через завихритель 19 и коллектор 20 с трубопроводом подачи жидкого топлива 21, при этом коллектор 20 размещен над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха 2 в районе воздушного лопаточного завихрителя 3. Завихритель жидкого топлива 19 выполнен в виде каналов 22 в лопатках 16 воздушного завихрителя 3, направленных поперек продольной оси 17 горелки по касательной к внутренней поверхности 18 цилиндрической втулки 7. Направление закрутки завихрителей газообразного топлива 6 и воды 11 выбрано в одну сторону. Направление закрутки завихрителей жидкого топлива 19 и воды 11 выбрано в одну сторону.
Работает вихревая горелка следующим образом. Топливный газ из коллектора 9 через тангенциальные каналы 7, расположенные в лопатках воздушного завихрителя 8, поступает в цилиндрическую втулку 5, в нее же из коллектора 10 по аналогичным каналам 7, расположенным также в лопатках воздушного завихрителя 8, поступает вода. Эти два компонента, закручиваясь в цилиндрической втулке 5 и выходя из втулки меньшего диаметра 6 в виде топливно-водяной аэрозоли, смешиваются с воздухом, поступающим через воздушный завихритель 2 на входе в диффузор 3 и далее в нем в колебательном режиме. Далее в камере сгорания также под действием акустических колебаний протекает горение компонентов.
Такое осуществление процесса перемешивания компонентов и горения приводит к быстрому выгоранию топлива с высокой полнотой завершения химических процессов, а участие воды в процессе горения приводит к экономии топлива и снижению вредных выбросов оксидов азота NOx в атмосферу.
В случае необходимости горелка может работать не только на газообразном топливе, но и на жидком топливе без всяких конструктивных переделок. Просто линия подачи газообразного топлива перекрывается, и открывается линия подачи жидкого топлива. При переходе работы горелки с газообразного на жидкое топливо работа устройства осуществляется аналогичным образом.
Claims (5)
1. Вихревая горелка, содержащая трубопровод подвода газообразного топлива с коаксиально расположенным за его выходом цилиндрическим смесителем топлива с воздухом и воздушным лопаточным завихрителем на входе в смеситель и диффузором на выходе, отличающаяся тем, что трубопровод подвода газообразного топлива снабжен последовательно соединенными топливным коллектором, завихрителем топлива и выходным участком в виде цилиндрической втулки, закрытой с одного торца и сообщенной со стороны другого торца через выходную втулку меньшего диаметра со смесителем топлива и воздуха, цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель воды и водяной коллектор с трубопроводом подачи воды, при этом топливный и водяной коллекторы размещены над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихрители топлива и воды выполнены в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутренней поверхности цилиндрической втулки.
2. Вихревая горелка по п.1, отличающаяся тем, что отношение внутренних диаметров выходной и цилиндрической втулок выбрано в интервале 0,5÷0,95.
3. Вихревая горелка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая втулка дополнительно соединена через завихритель и коллектор с трубопроводом подачи жидкого топлива, при этом коллектор размещен над цилиндрическим смесителем топлива и воздуха в районе воздушного лопаточного завихрителя, завихритель жидкого топлива выполнен в виде каналов в лопатках воздушного завихрителя, направленных поперек продольной оси горелки по касательной к внутренней поверхности цилиндрической втулки.
4. Вихревая горелка по п.1, отличающаяся тем, что направление закрутки завихрителей газообразного топлива и воды выбрано в одну сторону.
5. Вихревая горелка по п.3, отличающаяся тем, что направление закрутки завихрителей жидкого топлива и воды выбрано в одну сторону.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004112188/06A RU2267704C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Вихревая горелка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004112188/06A RU2267704C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Вихревая горелка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2267704C1 true RU2267704C1 (ru) | 2006-01-10 |
Family
ID=35872594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004112188/06A RU2267704C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Вихревая горелка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2267704C1 (ru) |
-
2004
- 2004-04-22 RU RU2004112188/06A patent/RU2267704C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛУКАЧЕВ В.П. и др. Влияние конструктивных параметров вихревых газовых горелок на характеристики кольцевой авиационной камеры сгорания. Горение в потоке. Межвузовский сборник. Казань, 1982, с.56-61, рис. 1б. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104633655A (zh) | 利用燃烧气体的内部再循环的超低氮氧化物燃烧设备及其运转方法 | |
US20110229834A1 (en) | Combustion Methods, Apparatuses and Systems | |
US5146741A (en) | Gaseous fuel injector | |
RU2267704C1 (ru) | Вихревая горелка | |
RU2267705C1 (ru) | Вихревая газовая горелка | |
US5426933A (en) | Dual feed injection nozzle with water injection | |
RU2386082C1 (ru) | Устройство для подготовки и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания | |
EA034101B1 (ru) | Способ повышения эффективности сгорания топлива и устройство для его осуществления | |
RU179847U1 (ru) | Устройство для поддержания горения в печи | |
RU2270402C1 (ru) | Устройство для сжигания топлива | |
RU2639823C1 (ru) | Двухпоточная газовая горелка | |
RU92715U1 (ru) | Горелка для сжигания топлив в камере сгорания газотурбинного двигателя | |
RU77938U1 (ru) | Газомазутная горелка | |
RU211001U1 (ru) | Устройство для поддержания горения в печи | |
US3681003A (en) | Gas burner | |
RU2289065C1 (ru) | Смеситель топливных компонентов | |
RU38218U1 (ru) | Устройство для подготовки и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания | |
RU110818U1 (ru) | Многотопливная форсунка для газотурбинных двигателей и установок | |
SU1726907A1 (ru) | Газомазутна горелка | |
SU1688044A2 (ru) | Горелочное устройство | |
RU2190156C1 (ru) | Способ сжигания мазута и устройство для его осуществления | |
CN211345294U (zh) | 一种燃油燃烧机 | |
SU1353975A2 (ru) | Камера сгорани | |
SU1672119A1 (ru) | Смеситель двухфазных потоков | |
SU1767289A1 (ru) | Форсунка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140423 |