RU2327928C2 - Burner device - Google Patents

Burner device Download PDF

Info

Publication number
RU2327928C2
RU2327928C2 RU2006130343/06A RU2006130343A RU2327928C2 RU 2327928 C2 RU2327928 C2 RU 2327928C2 RU 2006130343/06 A RU2006130343/06 A RU 2006130343/06A RU 2006130343 A RU2006130343 A RU 2006130343A RU 2327928 C2 RU2327928 C2 RU 2327928C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
burner device
fuel
angle
blades
Prior art date
Application number
RU2006130343/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006130343A (en
Inventor
Михаил Юрьевич Коновалов (RU)
Михаил Юрьевич Коновалов
Игорь Александрович Зыскин (RU)
Игорь Александрович Зыскин
Борис Прокопьевич Жилкин (RU)
Борис Прокопьевич Жилкин
Владимир Прокопьевич Жилкин (RU)
Владимир Прокопьевич Жилкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Уралмаш-Металлургическое оборудование"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Уралмаш-Металлургическое оборудование" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Уралмаш-Металлургическое оборудование"
Priority to RU2006130343/06A priority Critical patent/RU2327928C2/en
Publication of RU2006130343A publication Critical patent/RU2006130343A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327928C2 publication Critical patent/RU2327928C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: burner device incorporates a central fuel jet and coaxial circular rings forming air feeding channels provided differently directed blade swirlers and tapered deflectors arranged at the output of every channel to deflect air flows from the center to periphery. Here, the swirler adjacent blade inclination angles are set be different with the 0.5 to 0.8 ratio.
EFFECT: higher uniformity of heating the furnace space by intensifying air turbulence in crossing its swirled flows.
3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива, и может быть использовано в нагревательных печах и камерах сгорания газотурбинных установок.The invention relates to a device for burning fuel, and can be used in heating furnaces and combustion chambers of gas turbine plants.

Известно горелочное устройство, содержащее центральную топливную форсунку, несколько последовательно расположенных тангенциальных лопаточных разнонаправленных завихрителей воздуха, снабженных на выходе криволинейными отражателями, преобразующими движение воздуха из первоначально направленного радиально внутрь в осевое. Топливная струя из центральной форсунки, пересекая воздушные потоки, попадает на систему кольцевых выступов криволинейных отражателей, в процессе этого движения обеспечивается распыливание, испарение и смешение топлива с воздухом, после чего подготовленная смесь поступает в камеру сгорания (Патент GB №2272756, МКИ F23R 3/14).A burner device is known that contains a central fuel nozzle, several sequentially located tangential blade multidirectional air swirls, equipped with curved reflectors at the outlet, converting the movement of air from initially directed radially inward to axial. The fuel jet from the central nozzle, crossing the air flow, enters the system of annular protrusions of curvilinear reflectors, during this movement spraying, evaporation and mixing of fuel with air are provided, after which the prepared mixture enters the combustion chamber (Patent GB No. 2272756, MKI F23R 3 / fourteen).

Недостатком этого устройства является невозможность сжигать топливовоздушную смесь в виде плоского факела, а также то, что устройство только формирует топливовоздушную смесь, вследствие чего не может быть использовано для нагрева рабочего объема, например, печи.The disadvantage of this device is the inability to burn the air-fuel mixture in the form of a flat torch, as well as the fact that the device only forms the air-fuel mixture, and therefore cannot be used to heat the working volume, for example, of a furnace.

Известно горелочное устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее центральную топливную форсунку, коаксиальные кольцевые обечайки, образующие воздухоподводящие каналы, снабженные разнонаправленными лопаточными завихрителями, причем наружная обечайка выполнена в виде топливного коллектора, топливоподающие отверстия которого направлены перпендикулярно отверстиям центральной форсунки, и конические отражатели, установленные на выходе из каждого канала с возможностью отклонения воздушных потоков от центра к периферии (Патент RU №2183798, МКИ F23R 3/14).Known burner device, adopted as a prototype, containing a Central fuel nozzle, coaxial annular shells forming air supply channels equipped with multidirectional blade swirls, the outer shell is made in the form of a fuel manifold, the fuel supply holes of which are directed perpendicular to the holes of the central nozzle, and conical at the exit of each channel with the possibility of deviation of air flows from the center to the periphery (Paten RU №2183798, MCI F23R 3/14).

Это горелочное устройство позволяет создать систему параллельных веерных закрученных потоков воздуха, в местах контакта которых наблюдается возрастание интенсивности турбулентности потока, что обеспечивает быстрое перемешивание топлива с воздухом и в сочетании с указанным направлением струй топлива позволяет организовать плоский факел с улучшенной организацией сжигания топливовоздушной смеси, позволяющий нагреть топочный объем до заданной температуры.This burner device allows you to create a system of parallel swirling fan flows of air, in the contact points of which an increase in the intensity of the flow turbulence is observed, which provides quick mixing of fuel with air and, in combination with the indicated direction of the fuel jets, allows you to organize a flat torch with improved organization of combustion of the air-fuel mixture, which allows heating furnace volume to the set temperature.

Однако в данном горелочном устройстве струи, выходящие из соседних (смежных) каналов-завихрителей, взаимодействуют между собой, и, вследствие стандартного, равного угла наклона лопаток завихрителей, создаются результирующие коаксиальные струи. Это не обеспечивает достаточно качественного перемешивания потоков воздуха из смежных каналов между собой и с топливом, вследствие чего факел имеет слишком большую рассредоточенность и центральную зону, в которую эжектируется холодный воздух из периферии топки, в результате чего поле температур, создаваемое факелом, недостаточно равномерно.However, in this burner device, the jets emerging from adjacent (adjacent) swirl channels interact with each other, and, due to the standard, equal angle of inclination of the swirl blades, the resulting coaxial jets are created. This does not provide enough high-quality mixing of the air flows from adjacent channels between themselves and with the fuel, as a result of which the torch has too much dispersion and a central zone into which cold air is ejected from the periphery of the furnace, as a result of which the temperature field created by the torch is not evenly distributed.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении равномерности нагрева топочного объема путем усиления интенсивности турбулентности воздуха за счет перекрещивания его веерных закрученных потоков.The problem solved by the invention is to increase the uniformity of heating of the furnace volume by increasing the intensity of air turbulence due to the crossing of its fan swirling flows.

Эта задача решается следующим образом.This problem is solved as follows.

В известном горелочном устройстве, содержащем центральную топливную форсунку и коаксиальные кольцевые обечайки, образующие воздухоподводящие каналы, снабженные разнонаправленными лопаточными завихрителями, а также конические отражатели, установленные на выходе из каждого канала с возможностью отклонения воздушных потоков от центра к периферии, согласно изобретению углы наклона лопаток смежных каналов завихрителей выполнены разновеликими с соотношением 0,5-0,8.In a known burner device containing a central fuel nozzle and coaxial annular shells forming air supply channels equipped with multidirectional blade swirls, as well as conical reflectors installed at the outlet of each channel with the possibility of deviation of air flows from the center to the periphery, according to the invention, the angle of inclination of the blades of adjacent the swirl channels are made of different sizes with a ratio of 0.5-0.8.

Последовательное уменьшение или увеличение угла наклона лопаток завихрителей в указанных пределах, а также произвольное сочетание данного условия обеспечивает оптимальный угол перекрещивания струй, выходящих из смежных каналов и высокое качество перемешивания потоков воздуха с топливом.The sequential decrease or increase in the angle of inclination of the blades of the swirls within the specified limits, as well as an arbitrary combination of this condition ensures the optimal angle of intersection of the jets emerging from adjacent channels and the high quality of mixing air flows with fuel.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого горелочного устройства.Figure 1 shows a General view of the proposed burner device.

На фиг.2 изображена векторная схема потоков воздуха, выходящих из смежных каналов завихрителей.Figure 2 shows a vector diagram of the air flows leaving the adjacent channels of the swirlers.

На фиг.3 представлена тепловизионная картина факела предлагаемого горелочного устройства.Figure 3 presents a thermal image of the torch of the proposed burner device.

Горелочное устройство содержит центральную топливную форсунку 1 с топливоподающими отверстиями 2, кольцевые обечайки - наружную 3, внутреннюю 4 и промежуточные 5. В коаксиальных полостях 6 между обечайками установлены лопатки 7, 8, 9, образующие разнонаправленные каналы-завихрители 10, 11, 12. Угол наклона β лопаток 8 составляет 0,5-0,7 аналогичного угла α лопаток 7, а угол наклона γ лопаток 9 составляет 0,5-0,7 аналогичного угла β лопаток 8. На выходе коаксиальных полостей 6 на торцах внутренней и промежуточных обечаек 4 и 5 выполнены отражатели 13 в виде образующих конуса, торцы 14 которых размещены над топливоподающими отверстиями 2 форсунки 1. Горелочное устройство установлено в торцевую стенку 15 камеры сгорания 16.The burner device contains a central fuel nozzle 1 with fuel supply holes 2, annular shells - outer 3, inner 4 and intermediate 5. In the coaxial cavities 6 between the shells there are blades 7, 8, 9, forming multidirectional swirl channels 10, 11, 12. The angle the inclination β of the blades 8 is 0.5-0.7 of the same angle α of the blades 7, and the angle of inclination γ of the blades 9 is 0.5-0.7 of the same angle β of the blades 8. At the exit of the coaxial cavities 6 at the ends of the inner and intermediate shells 4 and 5 reflectors 13 are made in the form of ar binders conical ends 14 which are placed over the fuel feed nozzle holes 2 1. Burner device is mounted in an end wall 15 of the combustion chamber 16.

Пример конкретного исполнения при последовательном уменьшении угла наклона лопаток:An example of a specific implementation with a sequential decrease in the angle of inclination of the blades:

α=45°α = 45 °

β=30°β = 30 °

γ=15°γ = 15 °

Количество каналов завихрителей ограничено предельным значением угла γ=15° и предельным значением угла α=75°.The number of swirl channels is limited by the limit value of the angle γ = 15 ° and the limit value of the angle α = 75 °.

При β<0,5 α и γ<0,5 β происходит следующее: угол пересечения результирующих струй воздуха, выходящих из смежных каналов, становится слишком большой, что приводит к уменьшению импульса результирующего потока. Это отрицательно сказывается на перемешивании топлива с воздухом.For β <0.5 α and γ <0.5 β, the following occurs: the intersection angle of the resulting air jets emerging from adjacent channels becomes too large, which leads to a decrease in the momentum of the resulting stream. This adversely affects the mixing of fuel with air.

При β>0,8 α и γ>0,8 β происходит следующее: результирующие струи воздуха, выходящие из смежных каналов, выходят практически параллельно, что ухудшает перемешивание.For β> 0.8 α and γ> 0.8 β, the following occurs: the resulting air jets leaving adjacent channels exit almost in parallel, which impairs mixing.

Пример конкретного исполнения при последовательном увеличении угла наклона лопаток:An example of a specific design with a sequential increase in the angle of inclination of the blades:

α=15°α = 15 °

β=30°β = 30 °

γ=45°γ = 45 °

Количество каналов завихрителей ограничено предельным значением угла α=15° и предельным значением угла γ=75°.The number of swirl channels is limited by the limiting angle α = 15 ° and the limiting angle γ = 75 °.

Пример конкретного исполнения при произвольном сочетании заявленного соотношения угла наклона лопаток:An example of a specific performance with an arbitrary combination of the declared ratio of the angle of inclination of the blades:

α=15°α = 15 °

β=30°β = 30 °

γ=15°γ = 15 °

χ=30°χ = 30 °

φ=45°φ = 45 °

λ=60°λ = 60 °

Количество каналов завихрителей не ограничено.The number of swirl channels is unlimited.

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

Топливо поступает из центральной топливной форсунки 1 в камеру сгорания 16 в виде системы веерных струй, смешивающихся с потоками воздуха, выходящих из разнонаправленных лопаточных каналов 10, 11, 12. При этом потоки воздуха отклоняются в радиальном направлении от центра к периферии коническими отражателями 13 и распространяются в виде перекрещивающихся между собой струй. Последовательное уменьшение угла наклона лопаток завихрителей в указанных пределах обеспечивает оптимальный угол перекрещивания струй, выходящих из смежных каналов и высокое качество перемешивания потоков воздуха с топливом. В зонах контакта струй происходит резкое возрастание интенсивности турбулентности потока, что обеспечивает хорошее перемешивание воздуха с топливом и быстрое выгорание смеси.The fuel enters from the central fuel nozzle 1 into the combustion chamber 16 in the form of a system of fan jets mixed with air streams leaving the multidirectional scapular channels 10, 11, 12. At the same time, air streams deviate radially from the center to the periphery by conical reflectors 13 and propagate in the form of intersecting jets. A consistent decrease in the angle of inclination of the blades of the swirls within the specified limits provides the optimal angle of intersection of the jets emerging from adjacent channels and high quality mixing of air flows with fuel. A sharp increase in the intensity of the turbulence of the flow occurs in the junction areas of the jets, which ensures good mixing of air with fuel and a quick burnout of the mixture.

Предложенное горелочное устройство позволяет создавать высокотурбулизованный факел с равномерным распределением температурного поля на расстоянии 2-3 калибров от среза горелочного устройства.The proposed burner device allows you to create a highly turbulent torch with a uniform distribution of the temperature field at a distance of 2-3 calibers from the cut of the burner device.

Claims (1)

Горелочное устройство, содержащее центральную топливную форсунку и коаксиальные кольцевые обечайки, образующие воздухоподводящие каналы, снабженные разнонаправленными лопаточными завихрителями, а также конические отражатели, установленные на выходе из каждого канала с возможностью отклонения воздушных потоков от центра к периферии, отличающееся тем, что углы наклона лопаток смежных каналов завихрителей выполнены разновеликими с соотношением 0,5-0,8.A burner device containing a central fuel nozzle and coaxial annular shells forming air supply channels equipped with multidirectional blade swirls, as well as conical reflectors installed at the outlet of each channel with the possibility of deviation of air flows from the center to the periphery, characterized in that the inclination angles of the blades are adjacent the swirl channels are made of different sizes with a ratio of 0.5-0.8.
RU2006130343/06A 2006-08-22 2006-08-22 Burner device RU2327928C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006130343/06A RU2327928C2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Burner device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006130343/06A RU2327928C2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Burner device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006130343A RU2006130343A (en) 2008-02-27
RU2327928C2 true RU2327928C2 (en) 2008-06-27

Family

ID=39278613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006130343/06A RU2327928C2 (en) 2006-08-22 2006-08-22 Burner device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2327928C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795381B (en) * 2020-07-23 2022-07-19 郑州轻工业大学 Cyclone with adjustable swirl vanes for pulverized coal burner

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006130343A (en) 2008-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4374466A (en) Gas turbine engine
US6752620B2 (en) Large scale vortex devices for improved burner operation
US5613363A (en) Air fuel mixer for gas turbine combustor
US5590529A (en) Air fuel mixer for gas turbine combustor
US5816049A (en) Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US5351477A (en) Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US3030773A (en) Vortex type combustion with means for supplying secondary air
CA2155374C (en) Dual fuel mixer for gas turbine combuster
CA2667047C (en) Gas turbine combustor
CN106524152B (en) A kind of classification combustion gas low NO
US8528338B2 (en) Method for operating an air-staged diffusion nozzle
US20100192583A1 (en) Non-rotational stabilization of the flame of a premixing burner
JP2010261701A (en) High volume fuel nozzle for turbine engine
JP2009192214A (en) Fuel nozzle for gas turbine engine and method for fabricating the same
JP2002106845A (en) Multiple injection port combustor
CN104534515B (en) Gas-turbine combustion chamber head construction
JP7244526B2 (en) Burner and how to use it
RU2494310C1 (en) Burner device for combustion of industrial wastes
RU2014110629A (en) TANGENTIAL RING COMBUSTION CHAMBER WITH PRELIMINARY MIXED FUEL AND AIR FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES
RU2002134603A (en) THE IMPROVED COMBINATION OF THE PRELIMINARY MIXING CHAMBER AND THE COMBUSTION CHAMBER WITH A SMALL EMISSION OF EMISSIONS FOR GAS TURBINES OPERATING LIQUID AND LIQUID-LIQUID
CA1284092C (en) Multiple burner torch tip
RU2494311C1 (en) Industrial wastes combustion method
US4249373A (en) Gas turbine engine
RU2352864C1 (en) Method and device for burning fuel
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20080811

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110823

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120720

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130823