RU2424469C1

RU2424469C1 - Igniting device

Info

Publication number: RU2424469C1
Application number: RU2010112174/06A
Authority: RU
Inventors: Коминтерн Александрович Щенников (RU); Коминтерн Александрович Щенников; Сергей Владиславович Кубарев (RU); Сергей Владиславович Кубарев; Александр Владимирович Кипирин (RU); Александр Владимирович Кипирин
Original assignee: Сергей Владиславович Кубарев; Богов Игорь Александрович; Щенников Александр Коминтернович
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-07-20

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: igniting device consists of vortex chamber with branch of igniting gas and tangential branch of compressed air, of ignition plug for ignition of fuel-air mixture in vortex chamber, of flame-transfer tube connected with vortex chamber by means of inlet and generating torch at outlet end, and of combustion control sensor installed in flame transfer tube at distance (0.54.0)D from inlet end of flame transfer tube. Also, length of the flame transfer tube amounts to not less, than 10.0D, where D is internal diameter of the flame transfer tube. ^ EFFECT: increased reliability of igniting device at expanded functionality. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к вспомогательным горелкам, предназначенным для зажигания главных горелок, установленных в топочном пространстве.The invention relates to auxiliary burners designed to ignite the main burners installed in the combustion space.

Известно запальное устройство, содержащее трубчатый корпус с патрубком для подачи горючей смеси и камерой воспламенения. В трубчатом корпусе установлена кольцевая перегородка. Вокруг оси кольцевой перегородки выполнены отверстия. По оси кольцевой перегородки расположен перфорированный пламенепровод, имеющий стабилизирующий насадок на свободном конце. Перед кольцевой перегородкой установлен патрубок для подачи горючей смеси. За кольцевой перегородкой по ходу движения горючей смеси расположена камера воспламенения, охватывающая пламенепровод. В торцевой стенке корпуса установлен смотровой глазок (авт. свид. СССР №800499, F23Q 9/02, опубл. 1979).Known ignition device containing a tubular body with a pipe for supplying a combustible mixture and an ignition chamber. An annular partition is installed in the tubular body. Holes are made around the axis of the annular partition. A perforated flame tube having a stabilizing nozzle at the free end is located along the axis of the annular partition. In front of the annular partition there is a pipe for supplying a combustible mixture. Behind the annular partition along the course of the movement of the combustible mixture there is an ignition chamber covering the flame duct. An inspection peephole is installed in the end wall of the casing (ed. Certificate of the USSR No. 800499, F23Q 9/02, publ. 1979).

Известен и запальник, содержащий цилиндрический корпус с окнами для подсоса воздуха. В широкой части корпуса по его оси с зазором относительно внутренней поверхности установлена камера воспламенения, выполненная с радиальными отверстиями на боковой поверхности и выходным соплом. В зазоре между камерой воспламенения и корпусом установлена заглушка. В камере воспламенения установлены электрод зажигания и контрольный электрод. По оси корпуса установлено газовое сопло для подачи газа в запальник. Вокруг газового сопла расположены окна для подсоса воздуха (авт. свид. СССР №1455153, F23Q 9/00, опубл. 30.01.1989).Known and igniter containing a cylindrical body with windows for air intake. In a wide part of the housing along its axis with a gap relative to the inner surface, an ignition chamber is installed, made with radial holes on the side surface and the outlet nozzle. A plug is installed in the gap between the ignition chamber and the housing. An ignition electrode and a control electrode are installed in the ignition chamber. A gas nozzle for supplying gas to the igniter is installed along the axis of the housing. Around the gas nozzle there are windows for air suction (ed. Certificate of the USSR No. 1455153, F23Q 9/00, published on 01.30.1989).

Газ, подаваемый в запальник через газовое сопло, подсасывает воздух, поступающий через окна для подсоса воздуха, и смешивается с ним. Образующаяся газовоздушная смесь распределяется в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью корпуса и камерой воспламенения. После чего поступает через радиальные отверстия в камеру воспламенения, где воспламеняется от электрода зажигания. Горение происходит у внутренней поверхности камеры воспламенения в виде микрофакелов по количеству радиальных отверстий. При наличии пламени ток, поданный на контрольный электрод, фиксируется устройством контроля пламени.The gas supplied to the ignitor through a gas nozzle draws in the air coming in through the windows for air intake and mixes with it. The resulting air-gas mixture is distributed in the annular gap between the inner surface of the housing and the ignition chamber. Then it enters through the radial holes in the ignition chamber, where it ignites from the ignition electrode. Combustion occurs at the inner surface of the ignition chamber in the form of microflares by the number of radial holes. In the presence of a flame, the current supplied to the control electrode is detected by the flame control device.

Указанные запальное устройство и запальник конструктивно сложные и работают ненадежно в условиях перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды в топочном пространстве.The specified ignition device and igniter are structurally complex and work unreliably under conditions of pressure drops, turbulent eddies and high velocities of the gas medium in the furnace space.

Наиболее близким к предлагаемому запальному устройству является известное устройство контроля горения факельного запальника, описанное в авторском свидетельстве СССР №1455154, F23Q 9/00, опубл. 30.01.1989.Closest to the proposed ignition device is a known device for controlling the combustion of a torch igniter described in USSR author's certificate No. 1455154, F23Q 9/00, publ. 01/30/1989.

Устройство контроля горения факельного запальника содержит камеру смешения, функционально являющуюся вихревой камерой. На боковой стенке камеры смешения установлен тангенциальный патрубок для подачи в нее под давлением и закручивания смеси запального газа и воздуха. На торцевой стенке камеры смешения установлена свеча зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В камере смешения установлен датчик контроля горения для регистрирования температуры и формирования команды на подачу основного топлива в топочное пространство. Датчик температуры расположен на расстоянии (0,4-0,6)D от боковой стенки камеры смешения и расстоянии (1,0-6,0)D от свечи зажигания, где D - внутренний диаметр камеры смешения. Камера смешения соединена с пламяпередающей трубой, выполненной с возможностью удержания факела на ее свободном конце для поджигания основного топлива в топочном пространстве.The flame control ignition control device comprises a mixing chamber, which is functionally a vortex chamber. A tangential pipe is installed on the side wall of the mixing chamber for supplying it under pressure and twisting the mixture of ignition gas and air. An spark plug is installed on the end wall of the mixing chamber to ignite the air-fuel mixture. A combustion control sensor is installed in the mixing chamber to record the temperature and form a command to supply the main fuel to the combustion chamber. The temperature sensor is located at a distance of (0.4-0.6) D from the side wall of the mixing chamber and a distance of (1.0-6.0) D from the spark plug, where D is the internal diameter of the mixing chamber. The mixing chamber is connected to a flame-transmitting pipe configured to hold the torch at its free end to ignite the main fuel in the combustion space.

При работе этого устройства контроля горения факельного запальника топливовоздушную смесь подают в факельный запальник по тангенциальному патрубку, закручивают в камере смешения, воспламеняют от свечи зажигания и далее пропускают по пламяпередающей трубе. Воспламененная топливовоздушная смесь горит в пламяпередающей трубе с образованием огненного жгута. На выходном конце пламяпередающей трубы образуется факел.During operation of this device for controlling the combustion of a flare igniter, the air-fuel mixture is fed to the flare ignitor through a tangential nozzle, twisted in a mixing chamber, ignited from the spark plug, and then passed through a flame-transmitting pipe. The ignited air-fuel mixture burns in a flame tube with the formation of a fire rope. A torch forms at the output end of the flame tube.

Указанное устройство контроля горения факельного запальника конструктивно простое, но иногда работает ненадежно вследствие влияния на датчик контроля горения резких перепадов температуры и скорости потоков в сечении между вихревой камерой и пламенной трубой. Такие изменения температуры происходят, в частности, под влиянием потоков, создаваемых холодной топливовоздушной смесью, поступающей в камеру смешения по тангенциальному патрубку.The specified device for controlling the combustion of the flare igniter is structurally simple, but sometimes it does not work reliably due to the influence of sharp changes in temperature and flow velocity in the section between the vortex chamber and the flame tube on the combustion control sensor. Such temperature changes occur, in particular, under the influence of flows created by a cold air-fuel mixture entering the mixing chamber through a tangential nozzle.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать запальное устройство, обладающее более широкими функциональными возможностями дистанционного контроля и более высокой надежностью работы при изменениях длины пламенной трубы и увеличении диаметра вихревой камеры.The objective of the invention is to create a firing device with wider functionality of remote control and higher reliability when changing the length of the flame tube and increasing the diameter of the vortex chamber.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении надежности работы запального устройства при одновременном расширении его функциональных возможностей.The technical result achieved by the invention is to increase the reliability of the ignition device while expanding its functionality.

Указанный технический результат достигается тем, что запальное устройство содержит вихревую камеру с патрубком запального газа и тангенциальным патрубком сжатого воздуха, свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси в вихревой камере, пламяпередающую трубу и датчик контроля горения. Пламяпередающая труба соединена входным концом с вихревой камерой и выполнена с возможностью удержания факела на выходном конце. Датчик контроля горения установлен в пламяпередающей трубе на расстоянии (0,5÷4,0)D от входного конца пламяпередающей трубы, длина пламяпередающей трубы составляет не менее 10,0D, где D - внутренний диаметр пламяпередающей трубы.The specified technical result is achieved in that the ignition device comprises a vortex chamber with a pilot gas nozzle and a tangential nozzle of compressed air, a spark plug for igniting the air-fuel mixture in the vortex chamber, a flame-transmitting pipe and a combustion control sensor. The flame-transmitting pipe is connected by the inlet end to the vortex chamber and is configured to hold the torch at the outlet end. The combustion control sensor is installed in the flame-transmitting pipe at a distance of (0.5 ÷ 4.0) D from the inlet end of the flame-transmitting pipe, the length of the flame-transmitting pipe is at least 10.0D, where D is the internal diameter of the flame-transmitting pipe.

Патрубок запального газа может быть совмещен с тангенциальным патрубком сжатого воздуха в случае подачи в вихревую камеру готовой топливовоздушной смеси.The ignition gas pipe may be combined with the tangential pipe of compressed air in case of supplying the finished air-fuel mixture to the vortex chamber.

Расположение датчика контроля горения на расстоянии (0,5÷4,0)D от входного конца пламяпередающей трубы выбрано в зоне стабильного горения закрученной топливовоздушной смеси. Эта зона расположена вне досягаемости холодных потоков запального газа и воздуха, образующихся в вихревой камере, и расположена вне досягаемости турбулентных завихрений топливовоздушной смеси, возникающих на входе в пламяпередающую трубу. Вследствие чего холодные потоки запального газа и воздуха в вихревой камере и турбулентные завихрения топливовоздушной смеси на входе в пламяпередающую трубу не влияют неблагоприятно на датчик контроля горения, что повышает надежность контролирования горения и надежность работы запального устройства.The location of the combustion control sensor at a distance of (0.5 ÷ 4.0) D from the inlet end of the flame tube is selected in the stable combustion zone of the swirling air-fuel mixture. This zone is located outside the reach of the cold flows of ignition gas and air generated in the vortex chamber, and is located outside the reach of the turbulent eddies of the air-fuel mixture arising at the entrance to the flame-transmitting pipe. As a result, the cold flows of ignition gas and air in the vortex chamber and turbulent swirls of the air-fuel mixture at the entrance to the flame tube do not adversely affect the combustion control sensor, which increases the reliability of combustion control and the reliability of the ignition device.

За счет длины пламяпередающей трубы, составляющей не менее 10,0D, устранено неблагоприятное влияние на работу запального устройства и датчика контроля горения, перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды, возникающих в топочном пространстве, что повышает надежность работы запального устройства при изменении длины пламенной трубы и увеличении диаметра вихревой камеры. Функциональные возможности запального устройства при этом расширяются.Due to the length of the flame-transmitting pipe, which is at least 10.0 D, the adverse effect on the operation of the ignition device and the combustion control sensor, pressure drops, turbulent eddies and high speeds of the gas medium arising in the combustion space is eliminated, which increases the reliability of the ignition device when changing the length of the flame tube and the increase in the diameter of the vortex chamber. The functionality of the ignition device is expanded.

Сигналы от датчика контроля горения могут быть использованы для управления подачей запального газа в запальное устройство и управления подачей основного топлива в топочное пространство.The signals from the combustion control sensor can be used to control the supply of ignition gas to the ignition device and to control the supply of main fuel to the combustion space.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено запальное устройство, вид сбоку в разрезе.The invention is illustrated by the drawing, which shows the ignition device, a side view in section.

Запальное устройство содержит вихревую камеру 1, пламяпередающую трубу 2 и датчик 3 контроля горения. На вихревой камере 1 установлены патрубок 4 запального газа, тангенциальный патрубок 5 сжатого воздуха и свеча 6 зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. Пламяпередающая труба 2 соединена входным концом 7 с вихревой камерой 1 и выполнена с возможностью образования факела 8 на ее выходном конце 9. Датчик 3 контроля горения установлен в пламяпередающей трубе 2 на расстоянии L от ее входного конца 7, составляющем от 0,5 до 4,0 внутреннего диаметра D пламяпередающей трубы 2. При горении топливовоздушной смеси в пламяпередающей трубе 2 образуется огненный жгут 10.The ignition device comprises a vortex chamber 1, a flame-transmitting pipe 2 and a combustion control sensor 3. An ignition gas pipe 4, a tangential pipe 5 of compressed air and a spark plug 6 for igniting the air-fuel mixture are mounted on the vortex chamber 1. The flame-transmitting pipe 2 is connected by the input end 7 to the vortex chamber 1 and is configured to form a torch 8 at its output end 9. The combustion control sensor 3 is installed in the flame-transmitting pipe 2 at a distance L from its input end 7, from 0.5 to 4, 0 of the inner diameter D of the flame-transmitting pipe 2. When burning the air-fuel mixture in the flame-transmitting pipe 2, a fire bundle 10 is formed.

Работает запальное устройство следующим образом.The ignition device operates as follows.

В вихревую камеру 1 подают сжатый воздух по тангенциальному патрубку 5 и запальный газ по патрубку 4. В случае подачи в вихревую камеру 1 готовой топливовоздушной смеси ее подают по тангенциальному патрубку 5 сжатого воздуха. Патрубок 4 запального газа при этом может быть совмещен с тангенциальным патрубком 5 сжатого воздуха или отключен.Compressed air is supplied to the vortex chamber 1 through the tangential nozzle 5 and the pilot gas through the nozzle 4. In the case of supplying the finished air-fuel mixture to the vortex chamber 1, it is fed through the tangential nozzle 5 of compressed air. The nozzle 4 of the ignition gas in this case can be combined with the tangential nozzle 5 of compressed air or disabled.

Сжатый воздух, поступающий в вихревую камеру 1, закручивает топливовоздушную смесь. Закрученная топливовоздушная смесь, после поджигания от свечи 6 зажигания, горит в пламяпередающей трубе 2 с образованием огненного жгута 10, протяженного по ее длине, и образованием факела 8 на выходном конце 9 пламяпередающей трубы 2. Огненный жгут 10 поддерживает устойчивое горение факела 8 и предотвращает его срыв с выходного конца 9 пламяпередающей трубы 2 под действием перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды, возникающих в топочном пространстве (на чертеже не показано).Compressed air entering the swirl chamber 1 swirls the air-fuel mixture. The swirling air-fuel mixture, after ignition from the spark plug 6, burns in the flame tube 2 with the formation of a fire rope 10, extended along its length, and the formation of a torch 8 at the output end 9 of the flame tube 2. The flame rope 10 maintains stable burning of the torch 8 and prevents it disruption from the output end 9 of the flame-transmitting pipe 2 under the influence of pressure drops, turbulent eddies and high velocities of the gaseous medium arising in the furnace space (not shown in the drawing).

Датчик 3 контроля горения регистрирует температуру в интервале между предварительно установленными нижним и верхним граничными значениями и подает электрические сигналы для осуществления управляющих и защитных мероприятий.The combustion control sensor 3 registers the temperature in the interval between the preset lower and upper boundary values and provides electrical signals for the implementation of control and protective measures.

При понижении температуры в зоне расположения датчика 3 контроля горения до нижнего граничного значения, а также при повышении температуры до верхнего граничного значения, датчик 3 контроля горения подает командный сигнал. В соответствии с этим командным сигналом может быть прекращена подача запального газа в вихревую камеру 1 и прекращена подача основного топлива в топочное пространство.When the temperature decreases in the area of the combustion control sensor 3 to a lower limit value, and also when the temperature rises to the upper limit value, the combustion control sensor 3 gives a command signal. In accordance with this command signal, the ignition gas supply to the vortex chamber 1 can be stopped and the main fuel supply to the combustion space can be stopped.

Запальное устройство обладает конструктивной простотой и технологически просто в изготовлении.The ignition device is structurally simple and technologically simple to manufacture.

Claims

An ignition device comprising a vortex chamber with an ignition gas nozzle and a tangential nozzle of compressed air, a spark plug for igniting the air-fuel mixture in the vortex chamber, a flame-transmitting pipe connected by an inlet end to the vortex chamber, configured to form a torch at the outlet end, and a combustion control sensor, characterized in that the combustion control sensor is installed in the flame tube at a distance of (0.54 ÷ 4.0) D from the input end of the flame tube, and the length of the flame tube is at least 10.0 D, where D is the internal diameter of the flame-transmitting pipe.