RU2708011C1 - Fuel combustion device - Google Patents

Fuel combustion device Download PDF

Info

Publication number
RU2708011C1
RU2708011C1 RU2019111793A RU2019111793A RU2708011C1 RU 2708011 C1 RU2708011 C1 RU 2708011C1 RU 2019111793 A RU2019111793 A RU 2019111793A RU 2019111793 A RU2019111793 A RU 2019111793A RU 2708011 C1 RU2708011 C1 RU 2708011C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
swirler
type
combustion
devices
Prior art date
Application number
RU2019111793A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Николаевич Новиков
Александр Владимирович Катловский
Александр Владимирович Елистратов
Екатерина Александровна Ершова
Александра Сергеевна Терехова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии"
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 "Новые технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии"
Priority to RU2019111793A priority Critical patent/RU2708011C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708011C1 publication Critical patent/RU2708011C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/08Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air liquid and gaseous fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of power engineering. Device for fuel combustion comprises vortex counter-flow fire tube, swirler, combustion products outlet channel, fuel supply devices and igniting device. Device for fuel combustion comprises three types of fuel feed devices. First type of fuel feed devices is made in form of jet atomizers located in swirler, outlet holes of flow channels of which are perpendicular to end wall of swirler, note here that channel outlets extend in minimum cross-section of flow channels of tangential nozzle swirler. Second type of devices contains at least one centrifugal atomizer. Third type of devices is made in the form of a branch pipe installed in an axial hole on the end wall of the flame tube. Second and the third types of fuel supply devices are located in the end of the fire tube opposite from the swirler.
EFFECT: invention provides improved start-up reliability and stable operation on liquid, gaseous and incombustible both incombustible components and water with fuel, as well as fuel including crushed solid combustible components and their mixtures with water.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сжиганию топлива и может найти применение в газотурбинных установках, в топочных и в теплоэнергетических установках, в установках по переработке, уничтожению и утилизации бытовых и промышленных отходов, очистке дымовых газов, утилизации попутного газа при нефтепереработке и газопереработке, и обеспечивает повышение надежности запуска и устойчивую работу на жидком, газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой топливе, а также топливе, включающем измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой.The invention relates to fuel combustion and can be used in gas turbine plants, in furnace and heat power plants, in plants for the processing, destruction and disposal of domestic and industrial waste, flue gas treatment, associated gas utilization in oil refining and gas processing, and provides improved reliability of the launch and sustainable operation on liquid, gaseous, and ballasted fuel, both non-combustible components and water, as well as fuels, including crushed solid combustible components ents and their mixtures with water.

Известны вихревые камеры для сжигания топлива (см. патент RU №2212003 и патент RU №2212004 С1, 10.09. 2003), содержащие основную вихревую камеру сгорания, завихритель, канал выхода продуктов сгорания, воспламеняющее устройство и первичную камеру сгорания, установленную перед основной камерой сгорания, соосно с последней и содержащая жаровую трубу, устройства подвода топлива и воздуха. Эти камеры сгорания не обеспечивают надежности запуска и устойчивой работы на жидком повышенной вязкости топливе, на газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой топливе, одновременное сжигание различных смесей топлив, включая измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой, а также процесс сжигания при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, и обеспечение сжигания со снижением выбросов NOx, СО, CXHY.Known vortex chambers for burning fuel (see patent RU No. 2212003 and patent RU No. 2212004 C1, September 10, 2003) containing a main vortex combustion chamber, a swirl, an exit channel of combustion products, an ignition device and a primary combustion chamber installed in front of the main combustion chamber coaxially with the latter and containing a flame tube, fuel and air supply devices. These combustion chambers do not provide reliable start-up and stable operation on high-viscosity liquid fuels, gaseous and ballasted fuel, both non-combustible components and water, simultaneous combustion of various fuel mixtures, including crushed solid combustible components and their mixtures with water, as well as the combustion process at a gaseous fuel pressure below atmospheric, and providing combustion with a reduction in emissions of NO x , CO, C X H Y.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является устройство для сжигания топлива (см. патент RU 2196940 А1, 20.01. 2003), выполненное в виде вихревой камеры сгорания, содержащей жаровую трубу, расположенные в одном сечении, перпендикулярном центральной оси камеры сгорания, завихритель, канал выхода продуктов сгорания, воспламеняющее устройство, топливные форсунки, расположенные в тангенциальных каналах завихрителя так, что центральные оси выходных каналов форсунок параллельны с вектором скорости потока воздуха в тангенциальных каналах завихрителя.Closest to the claimed invention is a device for burning fuel (see patent RU 2196940 A1, January 20, 2003), made in the form of a vortex combustion chamber containing a flame tube located in one section perpendicular to the central axis of the combustion chamber, swirl, product exit channel combustion, ignition device, fuel nozzles located in the tangential channels of the swirl so that the central axis of the output channels of the nozzles are parallel with the air velocity vector in the tangential channels of the swirl rer.

Это устройство также не обеспечивает надежности запуска и устойчивой работы на жидком повышенной вязкости топливе, на газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой топливе, одновременное сжигание различных смесей топлив, включая измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой, а также процесс сжигания при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, и обеспечение сжигания со снижением выбросов NOx, СО, CXHY.This device also does not provide reliable start-up and stable operation on high-viscosity liquid fuels, on gaseous and ballasted fuel, both non-combustible components and water, the simultaneous burning of various fuel mixtures, including crushed solid combustible components and their mixtures with water, as well as the combustion process at a gaseous fuel pressure below atmospheric, and providing combustion with a reduction in emissions of NO x , CO, C X H Y.

Технический результат, который достигается предлагаемым изобретением - это повышение надежности запуска и устойчивая работа на жидком вязком, газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой, топливе, а также топливе, включающем измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой, обеспечение процесса сжигания при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, обеспечения сжигания со снижением выбросов NOx СО, CXHY, что значительно расширяет область его применения.The technical result achieved by the present invention is to increase the reliability of the launch and stable operation on viscous, gaseous and ballast liquid non-combustible components, as well as water, fuel, as well as fuel, including crushed solid combustible components and their mixtures with water, ensuring the combustion process at a gaseous fuel pressure below atmospheric, ensuring combustion with a reduction in emissions of NO x CO, C X H Y , which greatly expands its scope.

Технический результат достигается тем, что в устройство для сжигания топлива, содержащим вихревую противоточную жаровую трубу, завихритель, канал выхода продуктов сгорания, воспламеняющее устройство, установлены три типа устройств подачи топлива.The technical result is achieved by the fact that three types of fuel supply devices are installed in a device for burning fuel containing a vortex countercurrent heat pipe, a swirl, an exit channel of combustion products, an ignition device.

Первый тип устройств выполнен в виде струйных форсунок, расположенных в завихрителе, выходные отверстия каналов которых перпендикулярны к торцевой стенке завихрителя. При этом выходные отверстия каналов выходят в проточную часть каналов тангенциального соплового закручивающего аппарата, в его минимальном сечении проточной части канала. Такая конструкция позволяет сжигать тяжелое жидкое топливо с получением широкого диапазона получаемой тепловой мощности и температуры продуктов сгорания на выходе.The first type of devices is made in the form of jet nozzles located in the swirl, the outlet openings of the channels of which are perpendicular to the end wall of the swirl. At the same time, the outlet openings of the channels exit into the flowing part of the channels of the tangential nozzle swirling apparatus, in its minimum section of the channel flowing part. This design allows you to burn heavy liquid fuel to obtain a wide range of heat output and temperature of the combustion products at the exit.

Второй тип устройств содержит не менее одной центробежной форсунки. Такая конструкция позволяет сжигать более легкое жидкое топливо, например дизельное топливо.The second type of device contains at least one centrifugal nozzle. This design allows you to burn lighter liquid fuels, such as diesel fuel.

Третий тип устройства выполнен в виде патрубка, установленного в аксиальном отверстии на торцевой стенке жаровой трубы. Такая конструкция устройства подачи топлива позволяет сжигать как чистое газообразное топливо, так и забалластированное негорючими компонентами топливо.The third type of device is made in the form of a pipe mounted in an axial hole on the end wall of the flame tube. This design of the fuel supply device allows you to burn both clean gaseous fuel and fuel ballasted with non-combustible components.

Второй и третий типы устройств подачи топлива размещены в противоположном от завихрителя конце жаровой трубы. Такое размещение позволяет создать качественную топливовоздушную смесь из топлив различной плотности и фазового состояния, как жидкого, так и газообразного.The second and third types of fuel supply devices are located at the end of the flame tube opposite the swirl. This placement allows you to create a high-quality air-fuel mixture of fuels of various densities and phase states, both liquid and gaseous.

Таким образом, введенные в устройство для сжигания топлива новые отличительные признаки, в совокупности с известными признаками, позволяют решить поставленную задачу, а именно: повысить надежность запуска и устойчивой работы на жидком топливе повышенной вязкости, на газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой топливе, а также топливе, включающем измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой, обеспечить процесс сжигания при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, обеспечить сжигание со снижением выбросов NOx, СО, CXHY и расширить область применения устройства.Thus, the new distinctive features introduced into the device for burning fuel, together with the known features, make it possible to solve the problem, namely: to increase the reliability of starting and stable operation on high-viscosity liquid fuels, on gaseous and ballasted both non-combustible components, and water fuel, as well as fuel, including crushed solid combustible components and their mixtures with water, to ensure the combustion process at a gaseous fuel pressure below atmospheric, to ensure combustion e with reduced emissions of NO x , CO, C X H Y and expand the scope of the device.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для сжигания топлива, продольный разрез; на фиг. 2 - тоже, разрез по А-А; на фиг. 3 - тоже, разрез по Б-Б; на фиг. 4 - тоже, вид В (увеличенный).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a device for burning fuel, a longitudinal section; in FIG. 2 - also, a section along AA; in FIG. 3 - also, a section along BB; in FIG. 4 - also, view B (enlarged).

Устройство для сжигания топлива (фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 4) содержит корпус 1, с расположенной в нем вихревой противоточной жаровой трубой 2; завихритель 3; канал выхода продуктов сгорания 4; устройства подачи топлива второго типа - топливные форсунки 5; воспламеняющее устройство 6; рубашку охлаждения 7; патрубок подвода воздуха 8; устройство подачи топлива третьего типа - патрубок 9.A device for burning fuel (Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 4) comprises a housing 1, with a whirlwind countercurrent flame tube 2 located therein; swirler 3; exhaust gas outlet channel 4; fuel supply devices of the second type - fuel nozzles 5; flammable device 6; cooling jacket 7; air supply pipe 8; fuel supply device of the third type - pipe 9.

Жаровая труба 2 (фиг. 1) соединена с тангенциальным сопловым закручивающим аппаратом 10, расположенном в завихрителе 3, с одной стороны, и с патрубком 9 с другой стороны. В противоположном от тангенциального соплового закручивающего аппарата 10 конце жаровая труба 2 закрыта стенкой 20, содержащей отверстия 21 и аксиальное отверстие 22, соединенное с патрубком 9.The flame tube 2 (Fig. 1) is connected to a tangential nozzle swirling device 10 located in the swirler 3, on the one hand, and with a pipe 9 on the other hand. At the opposite end of the tangential nozzle swirling apparatus 10, the flame tube 2 is closed by a wall 20 containing holes 21 and an axial hole 22 connected to the pipe 9.

Завихритель 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 4) содержит тангенциальный сопловой закручивающий аппарат 10, с профилированными лопатками 11 (фиг. 2 и фиг. 4), устройство подачи топлива первого типа - струйные форсунки 12, каналы подвода топлива 13, штуцер 14. Устройство подачи топлива первого типа - форсунки 12 выполнены в виде цилиндрических каналов 15. Выходные отверстия 16 форсунок 12 расположены между лопатками 11 в торцевой стенке 17 тангенциального соплового закручивающего аппарата 10. Центральные оси отверстий 16 направлены перпендикулярно торцевой стенке 17, причем каналы 15 и каналы 13 соединены с кольцевой полостью 18, а штуцер 14 и каналы 13 соединены с полостью 19. Площадь минимального проходного сечения тангенциального соплового закручивающего аппарата 11 составляет 0,01-0,10 от площади нормального центральной оси сечения тангенциального соплового закручивающего аппарата 11 в зоне сопряжения его с жаровой трубой 2.The swirler 3 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4) contains a tangential nozzle swirling device 10, with profiled blades 11 (Fig. 2 and Fig. 4), the first type of fuel supply device — jet nozzles 12, fuel supply channels 13 , fitting 14. The first type of fuel supply device — nozzles 12 are made in the form of cylindrical channels 15. Outlets 16 of nozzles 12 are located between the blades 11 in the end wall 17 of the tangential nozzle twisting apparatus 10. The central axes of the holes 16 are directed perpendicular to the end wall 17, the channels 15 and channels 13 are connected to the annular cavity 18, and the nozzle 14 and channels 13 are connected to the cavity 19. The minimum passage area of the tangential nozzle twisting apparatus 11 is 0.01-0.10 of the area of the normal central axis of the cross section of the tangential nozzle twisting apparatus 11 in the area of its interface with the flame tube 2.

Канал выхода продуктов сгорания 4 содержит внешний корпус 23 и внутренний корпус 24, которые соединены с торцевой поверхностью корпуса завихрителя 3. Между корпусами 23 и 24 сформирована кольцевая полость 25, соединенная газодинамической связью с проточной частью рубашки 7 через отверстия 26 в торцевой стенке завихрителя 3, а через отверстия 27 в стенке внутреннего корпуса 24, соединена с проточной частью канала выхода продуктов сгорания 4. Внутренний корпус 24 канала выхода продуктов сгорания 4 имеет два нормальных центральной оси жаровой трубы 2 отверстия, входное 28 и выходное 29. Диаметр входного отверстия 28 равен 0,5-0,8 от внутреннего диаметра тангенциального соплового закручивающего аппарата 10. Внутренний корпус 24 имеет угол раскрытия равный 0-14 градусов.The outlet channel of the combustion products 4 contains an outer casing 23 and an inner casing 24, which are connected to the end surface of the swirl case 3. Between the casing 23 and 24, an annular cavity 25 is formed, which is connected by gasdynamic communication with the flowing part of the jacket 7 through openings 26 in the end wall of the swirler 3, and through the openings 27 in the wall of the inner case 24, it is connected to the flow part of the exhaust channel 4. The inner case 24 of the exhaust channel 4 has two normal central axes of the flame tube 2 o miles, inlet 28 and outlet 29. The diameter of the inlet opening 28 is equal to 0.5-0.8 of the inner diameter of the tangential swirl nozzle apparatus 10. The inner shell 24 has an opening angle equal to 0-14 degrees.

Устройство для сжигания топлива работает следующим образом. Воздух от внешнего источника через патрубок 8 тангенциально подается в рубашку охлаждения 7 (фиг. 1). Перемещаясь по кольцевому каналу рубашки 7 в виде сильно закрученного потока в направлении завихрителя 3, поток воздуха нагревается, охлаждая стенку жаровой трубы 2, а затем подается в проточную часть тангенциального соплового закручивающего аппарата 10, формируемую профилированными лопатками 11 и торцевыми стенками, в которой он разгоняется. Сформированный поток воздуха входит в жаровую трубу 2. В периферийной области жаровой трубы 2 создается сильно закрученный поток воздуха - периферийный вихрь, перемещающийся в противоположном от тангенциального соплового закручивающего аппарата 10 направлении. В приосевой области жаровой трубы 2 генерируется приосевой вихрь, направление осевого движения которого противоположно направлению движения периферийного вихря. Таким образом, в жаровой трубе 2 формируется сильно закрученный поток с высоким радиальным градиентом статического давления, с двумя вихрями - периферийным и приосевым. Начало формирования периферийного вихря и выход приосевого вихря из жаровой трубы 2 располагаются в одном сечении, перпендикулярном центральной оси периферийного и приосевого вихрей. Периферийный вихрь перемещается по жаровой трубе 2 в направлении стенки 20, содержащей отверстия 21 и аксиальное отверстие 22, соединенное с патрубком 9. Через отверстия 21 из кольцевого канала рубашки 7 в пристеночную зону жаровой трубы 2 поступает часть воздуха, формируя пленочное охлаждение торцевой стенки 20.A device for burning fuel works as follows. Air from an external source through the pipe 8 is tangentially supplied to the cooling jacket 7 (Fig. 1). Moving along the annular channel of the shirt 7 in the form of a strongly swirling flow in the direction of the swirler 3, the air flow is heated, cooling the wall of the flame tube 2, and then fed to the flow part of the tangential nozzle swirling apparatus 10, formed by shaped blades 11 and end walls, in which it accelerates . The formed air stream enters the flame tube 2. In the peripheral region of the flame tube 2, a strongly swirling air stream is created - a peripheral vortex moving in the opposite direction from the tangential nozzle swirling apparatus 10. In the axial region of the flame tube 2, an axial vortex is generated whose axial direction of movement is opposite to the direction of movement of the peripheral vortex. Thus, a strongly swirling flow is formed in the flame tube 2 with a high radial gradient of static pressure, with two vortices - peripheral and axial. The beginning of the formation of the peripheral vortex and the exit of the axial vortex from the flame tube 2 are located in one section perpendicular to the central axis of the peripheral and axial vortices. The peripheral vortex moves along the flame tube 2 in the direction of the wall 20, containing holes 21 and an axial hole 22 connected to the nozzle 9. Through the holes 21 from the annular channel of the jacket 7, part of the air enters the wall zone of the flame tube 2, forming a film cooling of the end wall 20.

Предлагаемое устройство позволяет реализовать несколько режимов работы.The proposed device allows you to implement several modes of operation.

Первый тип устройства подачи топлива - форсунки 12 позволяет сжигать тяжелое жидкое топливо с получением широкого диапазона получаемой тепловой мощности и температуры продуктов сгорания на выходе. В этом случае топливо подают через один или более штуцер 14 в полость 19, откуда топливо поступает по каналам 13 в полость 18 струйных форсунок 12. Из полости 18 топливо поступает в цилиндрические каналы 15, выполненные в торцевой стенке 17 тангенциального соплового закручивающего аппарата 10. Из каналов 15 топливо через отверстия 16 подается перпендикулярно в высокоскоростной поток воздуха, движущийся в проточной части тангенциального соплового закручивающего аппарата 10, формируя в периферийном вихре жаровой трубы 2 топливовоздушную смесь, которая на режиме запуска поджигается воспламеняющим устройством 6. Процесс горения и его стабилизация начинается в зоне торцевой стенки 20 и продолжается в приосевом вихре, с формированием в нем зоны горения, промежуточной зоны и зоны разбавления. Регулирование скорости на выходе из тангенциального соплового аппарата 4 позволяет вводить в зону горения приосевого вихря из периферийного вихря дополнительный расход топливовоздушной смеси. Это обеспечивает в зоне горения режим горения с максимальной температурой и малым временем пребывания. Продукты сгорания через канал 4 выводятся из устройства внешнему потребителю.The first type of fuel supply device - nozzle 12 allows you to burn heavy liquid fuel to obtain a wide range of heat output and temperature of the combustion products at the exit. In this case, the fuel is fed through one or more nozzle 14 into the cavity 19, from where the fuel enters through the channels 13 into the cavity 18 of the jet nozzles 12. From the cavity 18, the fuel enters the cylindrical channels 15 made in the end wall 17 of the tangential nozzle swirling apparatus 10. From of channels 15, fuel is fed through holes 16 perpendicularly to a high-speed air stream moving in the flow part of the tangential nozzle swirling apparatus 10, forming a fuel-air mixture in the peripheral vortex of the flame tube 2, which I in ignition mode is ignited by the ignition device 6. The combustion process and its stabilization begins in the area of the end wall 20 and continues in the axial vortex, with the formation of a combustion zone, an intermediate zone and a dilution zone in it. The speed control at the exit of the tangential nozzle apparatus 4 allows you to enter into the combustion zone of the axial vortex from the peripheral vortex an additional flow rate of the air-fuel mixture. This provides a combustion mode in the combustion zone with a maximum temperature and a short residence time. The combustion products through channel 4 are removed from the device to an external consumer.

Второй тип устройства подачи топлива использует одну или более центробежных форсунок 5, которые позволяют сжигать более легкое жидкое топливо, например дизельное топливо. В этом случае процесс горения осуществляется при коэффициенте избытка воздуха меньше единицы, а процесс дожигания происходит в зоне горения приосевого вихря. В этом случае в зону горения, в промежуточную зону и зону разбавления поступает только воздух из периферийного вихря.The second type of fuel supply device uses one or more centrifugal nozzles 5, which allow you to burn lighter liquid fuels, such as diesel fuel. In this case, the combustion process is carried out with an excess air coefficient of less than unity, and the afterburning process occurs in the combustion zone of the axial vortex. In this case, only air from the peripheral vortex enters the combustion zone, the intermediate zone and the dilution zone.

Третий тип устройства подачи топлива позволяет сжигать как чистое газообразное топливо, так и забалластированное негорючими компонентами топливо. При сжигании забалластированного топлива, имеющего не стабильный состав или расход, стабилизация горения осуществляется подачей дополнительного топлива через форсунки 5.The third type of fuel supply device allows you to burn both clean gaseous fuel and fuel ballasted with non-combustible components. When burning ballasted fuel having an unstable composition or flow rate, combustion stabilization is carried out by supplying additional fuel through nozzles 5.

При использовании газообразного забалластированного топлива увеличение скорости на выходе из тангенциального соплового закручивающего аппарата и варьирование геометрическими размерами основных проходных отверстий проточной части в указанном выше диапазоне позволяет осуществить режим работы предлагаемого устройства при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, то есть режим с эжектированием сжигаемого забалластированного топлива.When using gaseous ballasted fuel, increasing the speed at the exit of the tangential nozzle swirling apparatus and varying the geometric dimensions of the main passage openings of the flow part in the above range allows the operation of the proposed device at a gaseous fuel pressure below atmospheric, i.e., a mode with ejection of combusted ballasted fuel.

При движении приосевого потока по жаровой трубе 2 от торцевой стеки 20 в направлении канала выхода продуктов сгорания 4 он ускоряется. Ускорение потока происходит за счет осевого градиента статического давления, который в приосевой зоне жаровой трубы направлен от тангенциального соплового закручивающего аппарата 10 в сторону торцевой стенки 20. Анизотропная турбулентность, формируемая на границе разделения периферийного и приосевого вихрей, превалирующая в радиальном направлении жаровой трубы 2, и генерируемые ею акустические колебания существенно влияют на тепло - массообменные процессы в жаровой трубе 2, способствуя последующим процессам смесеобразования, горения и разбавления и, как следствие, увеличению полноты сгорания и эффективного КПД предлагаемого устройства.When the axial flow moves along the flame tube 2 from the end stack 20 in the direction of the exhaust channel 4, it accelerates. The flow is accelerated due to the axial gradient of static pressure, which is directed from the tangential nozzle swirling apparatus 10 towards the end wall 20 in the axial zone of the flame tube 20. Anisotropic turbulence formed at the boundary between the peripheral and axial vortices, prevailing in the radial direction of the flame tube 2, and the acoustic vibrations generated by it significantly affect the heat - mass transfer processes in the flame tube 2, contributing to the subsequent processes of mixture formation, combustion dilution and, consequently, an increase in combustion efficiency and the effective efficiency of the device.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить режим работы сжигания забалластированного водой жидкого или газообразного топлива. В этом случае подача основного жидкого или газообразного топлива осуществляется струйными форсунками 12, а подача воды форсунками 5. В этом случае, поступающие из периферийного вихря горячие продукты сгорания трансформируют воду в состояние водяного пара, который поступает в зону горения максимальной температуры приосевого вихря, способствуя в некотором диапазоне содержания в топливе воды снижению выбросов NOx, СО, CXHY.The proposed device allows for the operation of the combustion of water-ballasted liquid or gaseous fuels. In this case, the supply of the main liquid or gaseous fuel is carried out by the jet nozzles 12, and the water is supplied by the nozzles 5. In this case, the hot combustion products coming from the peripheral vortex transform the water into a state of water vapor, which enters the combustion zone of the maximum temperature of the axial vortex, contributing to a certain range of water content in the fuel to reduce emissions of NO x , СО, C X H Y.

Таким образом, введенные в устройство для сжигания топлива новые отличительные признаки, в совокупности с известными признаками, позволяют решить поставленную задачу, а именно: повысить надежность запуска и устойчивой работы на жидком топливе повышенной вязкости, на газообразном и забалластированном как негорючими компонентами, так и водой топливе, а также топливе, включающем измельченные твердые горючие компоненты и их смеси с водой, обеспечить процесс сжигания при давлении газообразного топлива ниже атмосферного, обеспечить сжигание со снижением выбросов NOx, СО, CXHY, расширить область его применения устройства.Thus, the new distinctive features introduced into the device for burning fuel, together with the known features, make it possible to solve the problem, namely: to increase the reliability of starting and stable operation on high-viscosity liquid fuel, on gaseous and ballasted both non-combustible components, and water fuel, as well as fuel, including crushed solid combustible components and their mixtures with water, to ensure the combustion process at a pressure of gaseous fuel below atmospheric, to ensure combustion e with the reduction of emissions of NO x , CO, C X H Y , expand the scope of its application.

Заявляемое изобретение может быть выполнено имеющимися техническими средствами на имеющемся оборудовании.The claimed invention can be performed by existing technical means on existing equipment.

Claims (1)

Устройство для сжигания топлива, содержащее вихревую противоточную жаровую трубу, завихритель, канал выхода продуктов сгорания, устройства подачи топлива и воспламеняющее устройство, отличающееся тем, что содержит три типа устройств подачи топлива, при этом первый тип устройств подачи топлива выполнен в виде струйных форсунок, расположенных в завихрителе, выходные отверстия проточных каналов которых перпендикулярны к торцевой стенке завихрителя, причем выходные отверстия каналов выходят в минимальном сечении проточных каналов тангенциального соплового закручивающего аппарата, при этом второй тип устройств содержит не менее одной центробежной форсунки, а третий тип устройств выполнен в виде патрубка, установленного в аксиальном отверстии на торцевой стенке жаровой трубы, причем второй и третий типы устройств подачи топлива размещены в противоположном от завихрителя конце жаровой трубы.A device for burning fuel, containing a vortex countercurrent heat pipe, a swirl, a channel for the exit of combustion products, a fuel supply device and an ignition device, characterized in that it contains three types of fuel supply devices, the first type of fuel supply devices made in the form of jet nozzles located in a swirler, the outlet openings of the flow channels of which are perpendicular to the end wall of the swirler, the outlet openings of the channels extending in a minimum section of the flow channels of the tang a special nozzle swirling apparatus, the second type of device containing at least one centrifugal nozzle, and the third type of device made in the form of a nozzle mounted in an axial hole on the end wall of the flame tube, the second and third types of fuel supply devices located at the opposite end of the swirl flame tube.
RU2019111793A 2019-04-18 2019-04-18 Fuel combustion device RU2708011C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111793A RU2708011C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Fuel combustion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111793A RU2708011C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Fuel combustion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708011C1 true RU2708011C1 (en) 2019-12-03

Family

ID=68836335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111793A RU2708011C1 (en) 2019-04-18 2019-04-18 Fuel combustion device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708011C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757705C1 (en) * 2021-01-13 2021-10-20 Роман Лазирович Илиев Double-layer vortex countercurrent flow burner
RU2760607C1 (en) * 2021-04-23 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Energy efficient microflare burner apparatus
RU2779123C1 (en) * 2021-12-06 2022-09-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" Countercurrent vortex burner

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196940C1 (en) * 2001-12-21 2003-01-20 ООО "Новая энергия" Method and device for burning fuel
RU2212003C1 (en) * 2002-09-25 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" Method and device for burning fuel
RU2256850C1 (en) * 2004-08-16 2005-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН" Device for burning fuel
RU2352864C1 (en) * 2007-12-11 2009-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Альтернатива" Method and device for burning fuel
US9739488B2 (en) * 2014-06-04 2017-08-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine combustor with two kinds of gas fuel supply systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196940C1 (en) * 2001-12-21 2003-01-20 ООО "Новая энергия" Method and device for burning fuel
RU2212003C1 (en) * 2002-09-25 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" Method and device for burning fuel
RU2256850C1 (en) * 2004-08-16 2005-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН" Device for burning fuel
RU2352864C1 (en) * 2007-12-11 2009-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Альтернатива" Method and device for burning fuel
US9739488B2 (en) * 2014-06-04 2017-08-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine combustor with two kinds of gas fuel supply systems

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757705C1 (en) * 2021-01-13 2021-10-20 Роман Лазирович Илиев Double-layer vortex countercurrent flow burner
WO2022154693A1 (en) * 2021-01-13 2022-07-21 Роман Лазирович Илиев Burner with a bilaminar counterdirectional vortex flow
RU2760607C1 (en) * 2021-04-23 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Energy efficient microflare burner apparatus
RU2779123C1 (en) * 2021-12-06 2022-09-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" Countercurrent vortex burner
RU2797727C1 (en) * 2022-10-11 2023-06-08 Илиев Роман Лазаревич Two-stage burner with two-layer vortex countercurrent flow
RU2800206C1 (en) * 2022-12-26 2023-07-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Counterflow three-fuel swirl burner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2398654A (en) Combustion burner
RU2660734C2 (en) Pressure-gain combustion chamber (versions) and operating method thereof
RU2635012C1 (en) Steam-gas generator
RU2613011C1 (en) Steam-gas generator
JPH05231617A (en) Low nox short flame burner
KR890701952A (en) Vortex Combustor
RU2708011C1 (en) Fuel combustion device
JPH0325685B2 (en)
RU2352864C1 (en) Method and device for burning fuel
US6145450A (en) Burner assembly with air stabilizer vane
RU2212003C1 (en) Method and device for burning fuel
JPH0252765B2 (en)
KR20200021059A (en) Mixed-combustion burner device
RU2389946C2 (en) Method of fuel combustion in cyclone primary furnace of boiler, and primary furnace for its implementation
RU2196940C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2277204C1 (en) Method of burning fuel
RU2612491C1 (en) Steam-gas generator
RU2307985C1 (en) Device for burning fuel
RU2638500C1 (en) Method for incineration of milled solid fuel and device for its implementation
RU2454605C1 (en) Technological vortex ejection gas burner
RU2565737C1 (en) Vortex burner for combustion of solid powdered fuel
RU2212004C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2099639C1 (en) Burner
RU2256850C1 (en) Device for burning fuel
RU2643223C1 (en) Device for thermal neutralization of industrial effluents