RU2301376C1 - Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора - Google Patents
Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301376C1 RU2301376C1 RU2005129836/06A RU2005129836A RU2301376C1 RU 2301376 C1 RU2301376 C1 RU 2301376C1 RU 2005129836/06 A RU2005129836/06 A RU 2005129836/06A RU 2005129836 A RU2005129836 A RU 2005129836A RU 2301376 C1 RU2301376 C1 RU 2301376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- burning
- fuel
- combustion chamber
- mixer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в различных технологических установках, например, для нагрева воздуха в качестве агента сушки в сельскохозяйственных зерносушилках, в установках для обогрева сельскохозяйственных производственных помещений, теплиц и т.п. Способ сжигания жидкого или газообразного топлива основан на подаче горящей топливовоздушной смеси и вторичного воздуха в зону интенсивного горения в жаровой трубе камеры сгорания и последующем завихрении горящей топливовоздушной смеси с вторичным воздухом. Вторичный воздух разделяют на два потока - первый поток направляют непосредственно в жаровую трубу через отверстия в жаровой трубе, а второй поток делят на струи и закручивают их по расширяющейся конической винтовой спирали. Струи вторичного воздуха направляют в жаровую трубу и в процессе завихрения перемешивают с горящей топливовоздушной смесью и с первым воздушным потоком. Для установления оптимального положения зоны интенсивного горения в зависимости от вида топлива регулируют количество воздуха, подаваемого в зону интенсивного горения. Камера сгорания теплогенератора по изобретению включает в себя жаровую трубу с отверстиями для подачи воздуха, размещенную во внешнем корпусе, кольцевой канал между жаровой трубой и внешним корпусом, завихритель в виде полого конического смесителя с отверстиями и центрального тела в виде конуса, концентричного смесителю. Завихритель дополнительно снабжен размещенными равномерно по окружности трубчатыми стойками под углом к его продольной оси. Одним концом трубчатые стойки закреплены на входе в кольцевой канал, другим концом к отверстиям в полом коническом смесителе тангенциально к внутренней поверхности смесителя. Конус выполнен перемещаемым в продольном направлении для регулирования количества вторичного потока воздуха, подаваемого в зону интенсивного горения, а также для создания условий для оптимального положения зоны интенсивного горения в зависимости от вида топлива. Изобретение обеспечивает простоту и дешевизну изготовления камеры сгорания с высокой эффективностью работы при обеспечении оптимального сжигания топлива. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в различных технологических установках, например, для нагрева воздуха в качестве агента сушки в сельскохозяйственных зерносушилках, в установках для обогрева сельскохозяйственных производственных помещений, теплиц и т.п.
При сжигании жидкого или газообразного топлива, особенно в маломощных энергетических установках, как правило, не обеспечивается полное сжигание топлива, несгоревшее топливо оседает на стенках камеры сгорания, образуется нагар в камерах сгорания, часть несгоревшего топлива с потоком воздуха попадает в воздушную среду.
Известен способ сжигания жидкого топлива, при котором топливовоздушную смесь получают перемешиванием выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с потоком дутьевого воздуха и сжигают топливовоздушную смесь при установлении оптимального положения зоны горения (патент РФ №2182282, МПК F23С 11/00, опубл. 10.05.2002, Бюл. №13).
Известна горелка жидкотопливная и способ ее использования для сушки в сельскохозяйственных зерносушилках, включающая вентилятор, горелку с распылителем топлива, камеру сгорания топлива, кожух с боковыми отверстиями для подачи воздуха, жаровую трубу, тепловой экран, завихритель топливовоздушной смеси (патент РФ №2229656, МПК F23С 11/00, опубл. 27.05.2004, Бюл. №15).
Известна топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая профилированное конфузорное сопло, конический насадок с отбортовкой на кромке. В данной конструкции завихритель установлен перед топливной форсункой, что снижает эффективность его использования для перемешивания топливовоздушной смеси от горелки с воздухом, поступающим в камеру сгорания (патент РФ №2133411, МПК F23R 3/34, опубл. 20.07.1999, Бюл. №20).
В приведенных технических решениях топливовоздушную смесь получают с применением сложных регулировок с перемещением топливной форсунки не обеспечивается полное сжигание топлива, несгоревшее топливо оседает на стенках камеры сгорания, образуется нагар в камерах сгорания, часть несгоревшего топлива с потоком воздуха попадает в воздушную среду.
Известна камера сгорания газовой турбины и способ сжигания топлива. Камера сгорания состоит из нескольких жаровых труб с отверстиями для подачи воздуха, внешнего корпуса, каналов подачи воздуха между жаровой трубой и внешним корпусом. В каждой жаровой трубе имеется смеситель с отверстиями, центральное тело, концентричное смесителю, и завихритель с полыми лопатками, установленными под углом от 30 до 45° к потоку топливовоздушной смеси и вторичному воздушному потоку, а полые лопатки завихрителя топливовоздушной смеси выполнены из жаростойкой стали. Способ заключается в следующем: сжатый природный газ смешивается с первичным потоком воздуха и воспламеняется в жаровой трубе, образуя факел, а вторичный поток воздуха подается на завихритель (патент РФ №2107229, МПК F23R 3/16, опубл. 20.03.1998, Бюл. №8).
Данная камера сгорания и способ сжигания топлива наиболее сходны с предлагаемым способом сжигания топлива и камерой сгорания теплогенератора по основным признакам и приняты нами за прототип.
Недостатками конструкции прототипа по патенту №2107229 является следующее:
- камера сгорания газовой турбины предназначена для очень мощных авиационных двигателей;
- в такой камере сгорания создается значительное сопротивление полых лопаток потоку топливовоздушной смеси и вторичному воздушному потоку вследствие того, что полые лопатки установлены под углом к набегающим потокам топливовоздушной смеси и вторичного воздуха. Для преодоления этого сопротивления необходимо использование воздушного компрессора с мощным электрическим приводом и большим расходом электроэнергии (в случае использования камеры сгорания авиационного двигателя в наземных установках);
- необходимость выполнения осевых лопаточных завихрителей из жаростойкой стали обусловлена условиями их работы в зоне высоких температур, что значительно усложняет и удорожает конструкцию;
- камера сгорания такого типа рассчитана на работу только на газообразном топливе.
Такие камеры сгорания чрезвычайно сложны по конструкции, дороги в изготовлении, обслуживании и ремонте и поэтому не могут быть использованы в средствах малой энергетики, в частности в сельском хозяйстве.
Задачей настоящего изобретения является создание способа сжигания жидкого или газообразного топлива и камеры сгорания для его осуществления, в которых сочетались бы простота и дешевизна изготовления с высокой эффективностью работы при обеспечении оптимального сжигания топлива за счет наиболее интенсивного завихрения топливовоздушной смеси в жаровой трубе при минимальном сопротивлении завихрителя воздушному потоку и небольшой мощности электропривода установки. Поскольку способ сжигания топлива и камера сгорания по предлагаемому изобретению предназначены для нагрева воздуха в качестве агента сушки в сельскохозяйственных зерносушилках, для работы в составе установок для обогрева сельскохозяйственных производственных помещений, теплиц и т.п. целесообразно использование как газообразного, так и жидкого топлива без внесения в установку конструктивных изменений. Кроме того, небольшие установки на жидком топливе могут быть как стационарные, так и передвижные.
Способ сжигания жидкого или газообразного топлива основан на подаче горящей топливовоздушной смеси и вторичного воздуха в зону интенсивного горения в жаровой трубе камеры сгорания и последующем завихрении горящей топливовоздушной смеси с вторичным воздухом. Вторичный воздух разделяют на два потока - первый поток направляют непосредственно в жаровую трубу через отверстия в жаровой трубе, а второй поток делят на струи и закручивают их по расширяющейся конической винтовой спирали. Струи вторичного воздуха направляют в жаровую трубу и в процессе завихрения перемешивают с горящей топливовоздушной смесью и с первым воздушным потоком. При этом происходит образование зоны обратных токов и интенсивного горения топливовоздушной смеси.
Для установления оптимального положения зоны интенсивного горения в зависимости от вида топлива регулируют количество воздуха, подаваемого в зону интенсивного горения.
Камера сгорания теплогенератора по изобретению включает в себя жаровую трубу с отверстиями для подачи воздуха, размещенную во внешнем корпусе, кольцевой канал между жаровой трубой и внешним корпусом, завихритель в виде полого конического смесителя с отверстиями и центрального тела в виде конуса, концентричного смесителю. Завихритель дополнительно снабжен размещенными равномерно по окружности трубчатыми стойками под углом к его продольной оси. Одним концом трубчатые стойки закреплены на входе в кольцевой канал, другим концом - к отверстиям в полом коническом смесителе тангенциально к внутренней поверхности смесителя.
Конус выполнен перемещаемым в продольном направлении для регулирования количества вторичного потока воздуха, подаваемого в зону интенсивного горения, а также для создания условий для оптимального положения зоны интенсивного горения в зависимости от вида топлива.
На фиг.1 представлен продольный разрез по А-А камеры сгорания теплогенератора по фиг.2.
На фиг.2 представлен разрез по В-В по фиг.1.
Камера сгорания теплогенератора (фиг.1, 2), кроме непоказанного ее вентилятора, включает горелочное устройство 1 со своим вентилятором (не показан), жаровую трубу 2 с отверстиями для подачи воздуха 3, внешний корпус 4, кольцевой канал 5, расположенный между жаровой трубой 2 и внешним корпусом 4, завихритель в виде полого конического смесителя 6 с отверстиями 7 и центрального тела в виде конуса 8, концентричного смесителю 6. Завихритель дополнительно имеет трубчатые стойки 9.
Завихритель размещен на входе в жаровую трубу 2. Между коническим смесителем 6 и конусом 8 образовано пространство 10, регулируемое механизмом 11 продольного перемещения конуса 8 для установления оптимального положения зоны интенсивного горения в зависимости от вида топлива.
Трубчатые стойки 9 завихрителя размещены тангенциально к внутренней поверхности полого конического смесителя 6 под углом к его продольной оси. Одним концом трубчатые стойки 9 закреплены на входе в канал 5 для подачи воздуха, другим концом - к отверстиям 7 в смесителе 6.
Работает камера сгорания теплогенератора (фиг.1, 2) следующим образом.
Жидкое или газообразное топливо под давлением подается в горелочное устройство 1. При запуске горелочного устройства 1 происходит первичное факельное (диффузионное) горение топлива с коэффициентом избытка воздуха α=0,3-0,4. Горящая топливовоздушная смесь Q1 (фиг.1) направляется в жаровую трубу 2 на смеситель 6 и обтекает его. При этом происходит распределение потока факельного горения по периметру жаровой трубы 2. Вторичный поток воздуха Q2 от вентилятора камеры сгорания направляется в кольцевой канал 5 подачи воздуха. Основная масса воздуха в виде первого потока Q2 попадает в кольцевой канал 5, а часть воздуха в виде отдельных струй второго потока Q3 по трубчатым стойкам 9 завихрителя направляется в пространство 10. Так как трубчатые стойки 9 установлены тангенциально к внутренней поверхности смесителя 6 и пространства 10, а также - под углом к продольной оси завихрителя, струи второго потока воздуха Q3 выходят из каждой трубчатой стойки 9 в пространство 10 и продолжают движение по расширяющейся конической винтовой спирали (фиг.1).
Поскольку в завихрителе установлено несколько одинаковых трубчатых стоек 9 (как минимум, три), то струи воздуха, выходящие из трубчатых стоек 9, движутся в одном направлении. Угол наклона трубчатых стоек 9 к продольной оси завихрителя определяет оптимальную длину этих стоек для обеспечения подогрева воздуха, проходящего через эти трубчатые стойки, горящей топливовоздушной смесью Q1. Расположение трубчатых стоек 9 под углом к оси полого конического смесителя 6 обеспечивает интенсивный динамический напор воздуха на входе в каждую трубчатую стойку 9.
Выйдя из пространства 10, струи воздуха Q3 интенсивно перемешиваются с горящей топливовоздушной смесью Q1 и первым потоком воздуха Q2, подающимся из кольцевого канала 5 в жаровую трубу 2 через отверстия 3. Известными средствами регулируют расход топлива в горелке 1 и производительность вентилятора камеры сгорания, а также объем пространства 10 путем изменения положения конуса 8 механизмом 11. Тем самым устанавливают максимальную температуру в зоне интенсивного горения не выше 1800°С, что многократно снижает вероятность образования окислов азота.
Поскольку в детали завихрителя (трубчатые стойки 9, смеситель 6 и конус 8) поступают струи холодного воздуха Q2, они могут быть изготовлены из обычной стали.
Происходит процесс основного интенсивного сжигания топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,5-2,5. При этом во много раз снижается концентрация NOX, СО и НС в продуктах сгорания и повышается скорость и температура зон горения, обеспечивая полноту сгорания топлива до 85%.
Дальнейший остаточный дожиг топлива до 99,5% происходит по общей схеме, принятой для кольцевых камер сгорания.
Такие способ сжигания жидкого или газообразного топлива и конструкция камеры сгорания теплогенератора обеспечивают более полное сгорание топлива, значительно уменьшают выброс несгоревшего топлива в окружающую среду, исключают набрызгивание несгоревшего топлива на стенки камеры сгорания, образование нагара в камерах сгорания и при этом повышается коэффициент полезного действия камеры сгорания теплогенератора.
Опытный образец «Малогабаритной топочной установки МТУ - 0,5Г» с использованием способа сжигания жидкого или газообразного топлива и камеры сгорания теплогенератора по изобретению разработан, изготовлен и испытан в ОАО «СИБИРСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ДОМ» СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК.
Установка МТУ-0,5Г имеет максимальную мощность 0,5 МВт, тепловая мощность установки по воздуху 215-385 Мкал/ч, наибольшая подача нагретого воздуха - 18 тыс.м3/ч, степень нагрева воздуха 30-70°С при полном давлении воздуха на выходе - 1000 Па, расход топлива - при работе на газе - не более 52 м3/ч, при работе на жидком топливе (дизтопливо) - 22-38 кг/ч, при КПД установки - 99,5%.
При обогреве 2200 м3 рассадно-овощных теплиц содержание вредных веществ не превысило нормы ПДК для рабочей зоны, а система автоматического управления обеспечивала поддержание температуры в теплице на уровне заданных параметров.
Claims (2)
1. Способ сжигания жидкого или газообразного топлива, включающий подачу горящей топливовоздушной смеси и вторичного воздуха в жаровую трубу камеры сгорания через отверстия в жаровой трубе с последующим завихрением горящей топливовоздушной смеси со вторичным воздухом и образованием зоны обратных токов и интенсивного горения, отличающийся тем, что вторичный воздух разделяют на два потока - первый поток направляют непосредственно в жаровую трубу через отверстия в жаровой трубе, а второй поток делят на струи, закручивают их по расширяющейся конической винтовой спирали, направляют в жаровую трубу и в процессе завихрения перемешивают с горящей топливовоздушной смесью и с первым потоком воздуха, при этом регулируют количество воздуха, подаваемого в зону интенсивного горения.
2. Камера сгорания теплогенератора для сжигания жидкого или газообразного топлива, содержащая жаровую трубу с отверстиями для подачи воздуха, размещенную во внешнем корпусе, кольцевой канал между жаровой трубой и внешним корпусом, завихритель в виде полого конического смесителя с отверстиями и центрального тела в виде конуса, концентричного смесителю, отличающаяся тем, что завихритель дополнительно снабжен размещенными равномерно по окружности трубчатыми стойками под углом к продольной оси завихрителя, причем одним концом трубчатые стойки закреплены на входе в кольцевой канал, другим концом - к отверстиям в полом коническом смесителе тангенциально к внутренней поверхности смесителя, а конус выполнен перемещаемым в продольном направлении.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129836/06A RU2301376C1 (ru) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129836/06A RU2301376C1 (ru) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005129836A RU2005129836A (ru) | 2007-04-10 |
| RU2301376C1 true RU2301376C1 (ru) | 2007-06-20 |
Family
ID=37999836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005129836/06A RU2301376C1 (ru) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301376C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2616962C1 (ru) * | 2016-04-27 | 2017-04-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Камера сгорания теплогенератора |
| RU2632749C1 (ru) * | 2016-11-08 | 2017-10-09 | Эмель Борисович Ахметов | Газотурбинный двигатель |
| RU2651692C2 (ru) * | 2015-10-26 | 2018-04-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для сжигания топлива в газотурбинном двигателе |
-
2005
- 2005-09-26 RU RU2005129836/06A patent/RU2301376C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2651692C2 (ru) * | 2015-10-26 | 2018-04-23 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для сжигания топлива в газотурбинном двигателе |
| RU2616962C1 (ru) * | 2016-04-27 | 2017-04-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Камера сгорания теплогенератора |
| RU2632749C1 (ru) * | 2016-11-08 | 2017-10-09 | Эмель Борисович Ахметов | Газотурбинный двигатель |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005129836A (ru) | 2007-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0836048B1 (en) | Burner | |
| US6419480B2 (en) | Method and apparatus for providing low level Nox and CO combustion | |
| CN106196051B (zh) | 一种小管预混旋流低污染液化气燃烧器 | |
| US6168422B1 (en) | Gas incinerator | |
| CN102353049A (zh) | 一种煤粉点火稳燃装置 | |
| CN110131750A (zh) | 一种使用气体燃料的燃气轮机低排放燃烧室 | |
| CN109855096A (zh) | 一种多级旋流燃烧器 | |
| CN115095863A (zh) | 一种多级掺氨逆喷旋流燃烧器及其使用方法 | |
| CN102537951B (zh) | 中心扩散式微油点火燃烧器 | |
| CN106524225B (zh) | 适用于先进低污染涡轮发动机的三涡系组织燃烧的火焰筒 | |
| CN208139272U (zh) | 一种低氮气体燃烧器 | |
| RU2306483C1 (ru) | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива для получения тепла и воздухонагреватель для его осуществления | |
| CN108167826A (zh) | 一种用于燃油或燃气注汽锅炉的旋流燃烧器 | |
| RU2301376C1 (ru) | Способ сжигания жидкого или газообразного топлива и камера сгорания теплогенератора | |
| RU158820U1 (ru) | Газомазутная горелка | |
| RU2660592C1 (ru) | Горелочная голова горелочного устройства | |
| CN110107889B (zh) | 一种烟气双路循环以及燃烧区分割的低氮燃烧器系统 | |
| CN109631036B (zh) | 一种超低氮氧化物的燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置 | |
| CN107036098B (zh) | 一种单斜管式出口的多管气态燃料掺混器 | |
| RU2350844C1 (ru) | Камера сгорания теплогенератора для сжигания жидкого топлива | |
| RU51174U1 (ru) | Камера сгорания теплогенератора | |
| RU2343356C1 (ru) | Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя и способ ее работы | |
| CN108895446B (zh) | 一种奇数循环引火高效节能超低nox气体燃烧器 | |
| CN209431398U (zh) | 一种用于燃油或燃气注汽锅炉的旋流燃烧器 | |
| CA2288420C (en) | Gas incinerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160927 |