RU2760607C1 - Energy efficient microflare burner apparatus - Google Patents

Energy efficient microflare burner apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2760607C1
RU2760607C1 RU2021111780A RU2021111780A RU2760607C1 RU 2760607 C1 RU2760607 C1 RU 2760607C1 RU 2021111780 A RU2021111780 A RU 2021111780A RU 2021111780 A RU2021111780 A RU 2021111780A RU 2760607 C1 RU2760607 C1 RU 2760607C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
fuel
air
energy
diffuser
Prior art date
Application number
RU2021111780A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кристина Леонидовна Калинина
Александр Игоревич Гурьянов
Алексей Юрьевич Клюев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева"
Priority to RU2021111780A priority Critical patent/RU2760607C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2760607C1 publication Critical patent/RU2760607C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers

Landscapes

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

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: energy-efficient microflame burner device contains a combustion chamber consisting of a diffuser, converging and cylindrical sections, a swirling device, a cooling channel, a casing, and an igniter. It also contains a stage for supplying air from the cooling channel to the diffuser section of the combustion chamber, the said stage for supplying air is made up of holes in the wall of the diffuser section, made tangential to its surface, the combustion chamber is made counter-current, and the swirling device is multi-threaded. The burner device contains an inner guide casing and a system of tangential fuel distribution channels.
EFFECT: invention provides an increase in the radial and circumferential uniformity of the temperature field at the inlet to the emitter, an increase in the uniformity of the distribution of the excess air coefficient at the inlet to the diffuser section of the combustion chamber, a decrease in the probability of a flame front breakthrough into the region of gas-dynamic interaction of fuel and air jets entering the combustion chamber, an increase in the reliability of ignition of fuel and air mixture.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для эффективного и экологически чистого сжигания топливно-воздушной смеси в системах децентрализованного теплоснабжения.The invention relates to devices designed for efficient and environmentally friendly combustion of a fuel-air mixture in decentralized heat supply systems.

Известна радиационная газовая горелка RU 2640305 С1, 27.12.2017, МПК F23D 14/16 (2006.01), МПК F23D 14/16 (2017.08), содержащая полый корпус с патрубками подвода газа и инфракрасный излучатель, корпус выполнен в виде цилиндрического объема переменного диаметра с конфузором, горловиной и диффузором, при этом в диффузоре установлен распределитель потока, а инфракрасный излучатель выполнен из пористого жаропрочного материала в виде полой трубы со сферическим оголовком.Known radiation gas burner RU 2640305 C1, 12/27/2017, IPC F23D 14/16 (2006.01), IPC F23D 14/16 (2017.08), containing a hollow body with gas supply pipes and an infrared emitter, the body is made in the form of a cylindrical volume of variable diameter with a confuser, a throat and a diffuser, while a flow distributor is installed in the diffuser, and the infrared emitter is made of a porous heat-resistant material in the form of a hollow tube with a spherical head.

Недостатком данной конструкции является низкое качество смешения топлива и окислителя.The disadvantage of this design is the poor mixing quality of fuel and oxidizer.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является инфракрасная газовая горелка RU 2413131 С1, 27.02.2011, МПК F23D 14/12 (2006.01), содержащая камеру сгорания, диффузионную горелку, патрубок подвода первичного воздуха, кожух, патрубок подвода вторичного воздуха, перегородку, отверстия для подвода вторичного воздуха, причем перегородка выполнена с возможностью подачи топливовоздушной смеси в основную часть камеры сгорания и вынесена от сечения тангенциального подвода первичного воздуха в объем основной части камеры сгорания.The closest in technical essence to the proposed device is an infrared gas burner RU 2413131 C1, 02/27/2011, IPC F23D 14/12 (2006.01), containing a combustion chamber, a diffusion burner, a primary air inlet, a casing, a secondary air inlet, a partition, holes for supplying secondary air, and the baffle is made with the possibility of supplying the fuel-air mixture to the main part of the combustion chamber and is removed from the cross-section of the tangential supply of primary air into the volume of the main part of the combustion chamber.

Недостатками данной конструкции является низкая радиальная и окружная равномерность температурного поля, высокая вероятность проскока фронта пламени в область газодинамического воздействия топливных и воздушных струй, низкая равномерность распределения коэффициента избытка воздуха, низкая надежность воспламенения топливно-воздушной смеси.The disadvantages of this design are low radial and circumferential uniformity of the temperature field, a high probability of a flame front breakthrough into the area of gas-dynamic effect of fuel and air jets, low uniformity of the excess air ratio, low reliability of ignition of the fuel-air mixture.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение радиальной и окружной равномерности температурного поля на входе в излучатель; повышение равномерности распределения коэффициента избытка воздуха на входе в диффузорный участок камеры сгорания; снижение вероятности проскока фронта пламени в область газодинамического взаимодействия топливных и воздушных струй, поступающих в камеру сгорания; повышение надежности воспламенения топливно-воздушной смеси.The technical result of the proposed invention is to increase the radial and circumferential uniformity of the temperature field at the entrance to the emitter; increasing the uniformity of the distribution of the excess air coefficient at the entrance to the diffuser section of the combustion chamber; reducing the likelihood of a flame front breakthrough into the region of gas-dynamic interaction of fuel and air jets entering the combustion chamber; increasing the reliability of ignition of the fuel-air mixture.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство, содержащее камеру сгорания, состоящую из диффузорного, конфузорного и цилиндрического участков, закручивающее устройство, охлаждающий канал, кожух, воспламенитель, в отличие от известного содержит ступень подвода воздуха из охлаждающего канала в диффузорный участок камеры сгорания, указанная ступень подвода воздуха представляет собой отверстия в стенке диффузорного участка, выполненные по касательной к его поверхности, камера сгорания выполнена противоточной, а закручивающее устройство выполнено многозаходным; содержит внутренний направляющий кожух; энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство содержит систему тангенциальных каналов распределения топлива.The technical result of the invention is achieved in that the energy-efficient microflame burner device containing a combustion chamber consisting of a diffuser, converging and cylindrical sections, a swirling device, a cooling channel, a casing, an igniter, in contrast to the known one, contains a stage for supplying air from the cooling channel to the diffuser section a combustion chamber, the specified stage of air supply is a hole in the wall of the diffuser section, made tangent to its surface, the combustion chamber is made countercurrent, and the swirling device is made multi-pass; contains an inner guide casing; energy efficient microflame burner contains a system of tangential fuel distribution channels.

В целях повышения радиальной и окружной равномерности температурного поля на входе в излучатель камера сгорания ЭМГУ выполнена противоточной; повышение равномерности коэффициента избытка воздуха на входе в диффузорный участок камеры сгорания достигается тем, что энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство дополнительно содержит систему тангенциальных каналов распределения топлива, а закручивающее устройство выполнено многозаходным; снижение вероятности проскока фронта пламени в область газодинамического взаимодействия топливных и воздушных струй, поступающих в камеру сгорания обеспечивается тем, что камера сгорания ЭМГУ дополнительно имеет внутренний направляющий кожух; повышение надежности воспламенения топливно-воздушной смеси достигается тем, что энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство дополнительно содержит ступень подвода воздуха из охлаждающего канала в диффузорный участок камеры сгорания, которая представляет собой отверстия в стенке диффузорного участка, выполненные по касательной к его поверхности.In order to increase the radial and circumferential uniformity of the temperature field at the inlet to the radiator, the combustion chamber of the EMGU is made countercurrent; an increase in the uniformity of the excess air ratio at the entrance to the diffuser section of the combustion chamber is achieved by the fact that the energy-efficient microflame burner device additionally contains a system of tangential fuel distribution channels, and the swirling device is multi-threaded; reducing the likelihood of a flame front breakthrough into the region of gas-dynamic interaction of fuel and air jets entering the combustion chamber is ensured by the fact that the EMGU combustion chamber additionally has an internal guide casing; increasing the reliability of ignition of the fuel-air mixture is achieved by the fact that the energy-efficient microflame burner device additionally contains a stage for supplying air from the cooling channel to the diffuser section of the combustion chamber, which is a hole in the wall of the diffuser section made tangentially to its surface.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

Фиг. 1 - Продольный разрез энергоэффективного микрофакельного горелочного устройства.FIG. 1 - Longitudinal section of an energy efficient microflame burner.

Фиг. 2 - Излучатель.FIG. 2 - Emitter.

Фиг. 3 - Поперечный разрез энергоэффективного микрофакельного горелочного устройства, на котором представлены: патрубок подвода топлива, закручивающее устройство и система тангенциальных каналов.FIG. 3 - Cross-section of an energy-efficient microflame burner, showing: a fuel supply pipe, a swirling device and a system of tangential channels.

Фиг. 4 - Поперечный разрез энергоэффективного микрофакельного горелочного устройства, на котором изображены: ступень подвода воздуха и воспламенительFIG. 4 - Cross-section of an energy-efficient microflame burner showing: the air supply stage and the igniter

Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство содержит: первичное аксиальное закручивающее устройство 1, охлаждающий канал 2, расположенный между кожухом 3 и камерой сгорания 4, состоящей из конфузорного 5, диффузорного 6 и цилиндрического 7 участков. Охлаждающий канал 2, в котором расположено вторичное аксиальное закручивающее устройство 8, сообщается с областью, где происходит газодинамическое взаимодействие топливных и воздушных струй, расположенной между системой тангенциальных каналов распределения топлива 9 и закручивающим устройством 10. К системе тангенциальных каналов распределения топлива 9 крепится патрубок подвода топлива 11. В конце диффузорного участка 6 камеры сгорания 4 расположена ступень подвода воздуха 12. В конфузорном участке 5 камеры сгорания 4 находится воспламенитель 13. Внутренний направляющий кожух 14 соединяется с излучателем 15, в котором расположен кожух с микроперфорацией 16.The energy-efficient microflame burner device contains: a primary axial swirling device 1, a cooling channel 2 located between the casing 3 and the combustion chamber 4, consisting of converging 5, diffuser 6 and cylindrical 7 sections. The cooling channel 2, in which the secondary axial swirling device 8 is located, communicates with the area where the gas-dynamic interaction of fuel and air jets occurs, located between the system of tangential fuel distribution channels 9 and the swirling device 10. A fuel supply pipe is attached to the system of tangential fuel distribution channels 9 11. At the end of the diffuser section 6 of the combustion chamber 4 there is an air supply stage 12. In the converging section 5 of the combustion chamber 4 there is an igniter 13. The inner guide casing 14 is connected to the radiator 15, in which the casing with microperforation 16 is located.

Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство работает следующим образом. Поток воздуха поступает в первичное аксиальное закручивающее устройство 1, в котором, протекая через межлопаточные каналы, приобретает окружную компоненту скорости и направляется в охлаждающий канал 2. Двигаясь по охлаждающему каналу 2, воздух снижает температуру стенки камеры сгорания 4. Для сохранения скорости, при которой достигается наибольшая эффективность охлаждения при минимальных гидравлических потерях, поток дополнительно закручивается вторичным закручивающим устройством 8 и поступает в зону газодинамического взаимодействия топливных и воздушных струй, где перемешивается с топливом, подводимым через систему тангенциальных каналов распределения топлива 9. Полученная топливовоздушная смесь через закручивающее устройство 10, выполненное многозаходным, с высокой окружной скоростью, поступает в цилиндрический участок 7 камеры сгорания 4, ограниченный внутренним направляющим кожухом 14, наличие которого снижает вероятность проскока фронта пламени в область газодинамического взаимодействия топливных и воздушных струй. Закручивающее устройство 10 обеспечивает высокую интенсивность смешения, что повышает равномерность распределения коэффициента избытка воздуха на входе в диффузорный участок 6 камеры сгорания 4, в котором поток расширяется и образуются тороидальные вихри. На выходе из диффузорного участка 6 камеры сгорания 4 в интенсивно перемешанную богатую топливно-воздушную смесь эжектируется окислитель через ступень подвода воздуха 12. Далее поток переходит в конфузорный участок 5 камеры сгорания 4, где продолжают распространяться тороидальные вихри. В нижней точке вихря, где расположен воспламенитель 13, скорость близка к нулю, что позволяет организовать стабильное воспламенение топливно-воздушной смеси. В приосевой области камеры сгорания 4 образуется зона обратных токов, вследствие градиента давления, направленного навстречу потоку. Фронт пламени, расположенный на границе приосевого и периферийного потока, обеспечивает теплопередачу во всех направлениях. Интенсификация потока закруткой обеспечивает равномерное поле температуры на входе в излучатель 15, где происходит излучение продуктов сгорания и догорание топливно-воздушной смеси через кожух с микроперфорацией 16.The energy efficient microflame burner works as follows. The air flow enters the primary axial swirling device 1, in which, flowing through the interscapular channels, it acquires a circumferential velocity component and is directed to the cooling channel 2. Moving along the cooling channel 2, the air lowers the temperature of the combustion chamber wall 4. To maintain the speed at which the highest cooling efficiency with minimal hydraulic losses, the flow is additionally swirled by the secondary swirling device 8 and enters the zone of gas-dynamic interaction of fuel and air jets, where it mixes with the fuel supplied through the system of tangential fuel distribution channels 9. The resulting air-fuel mixture through swirling device 10, made multi-pass , with a high peripheral speed, enters the cylindrical section 7 of the combustion chamber 4, limited by the inner guide casing 14, the presence of which reduces the probability of the flame front breakthrough into the region of gas-dynamic interaction the effects of fuel and air jets. The swirling device 10 provides a high mixing intensity, which increases the uniformity of the distribution of the excess air ratio at the entrance to the diffuser section 6 of the combustion chamber 4, in which the flow expands and toroidal vortices are formed. At the exit from the diffuser section 6 of the combustion chamber 4, the oxidizer is ejected into the intensively mixed rich fuel-air mixture through the air supply stage 12. Further, the flow passes into the converging section 5 of the combustion chamber 4, where toroidal vortices continue to propagate. At the lower point of the vortex, where the igniter 13 is located, the speed is close to zero, which makes it possible to organize a stable ignition of the fuel-air mixture. In the axial region of the combustion chamber 4, a reverse flow zone is formed due to the pressure gradient directed against the flow. The flame front, located at the boundary of the axial and peripheral flow, provides heat transfer in all directions. The flow intensification by swirling provides a uniform temperature field at the inlet to the emitter 15, where the combustion products are emitted and the fuel-air mixture burns out through the casing with microperforation 16.

Claims (3)

1. Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство, содержащее камеру сгорания, состоящую из диффузорного, конфузорного и цилиндрического участков, закручивающее устройство, охлаждающий канал, кожух, воспламенитель, отличающееся тем, что содержит ступень подвода воздуха из охлаждающего канала в диффузорный участок камеры сгорания, указанная ступень подвода воздуха представляет собой отверстия в стенке диффузорного участка, выполненные по касательной к его поверхности, камера сгорания выполнена противоточной, а закручивающее устройство выполнено многозаходным.1. An energy-efficient microflame burner device containing a combustion chamber consisting of a diffuser, confuser and cylindrical sections, a swirling device, a cooling channel, a casing, an igniter, characterized in that it contains a stage for supplying air from the cooling channel to the diffuser section of the combustion chamber, said supply stage air is a hole in the wall of the diffuser section, made tangentially to its surface, the combustion chamber is made countercurrent, and the swirling device is multi-pass. 2. Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит внутренний направляющий кожух.2. An energy-efficient microflame burner device according to claim 1, characterized in that it comprises an inner guide casing. 3. Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит систему тангенциальных каналов распределения топлива.3. An energy-efficient microflame burner device according to claim 1, characterized in that it contains a system of tangential fuel distribution channels.
RU2021111780A 2021-04-23 2021-04-23 Energy efficient microflare burner apparatus RU2760607C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111780A RU2760607C1 (en) 2021-04-23 2021-04-23 Energy efficient microflare burner apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111780A RU2760607C1 (en) 2021-04-23 2021-04-23 Energy efficient microflare burner apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2760607C1 true RU2760607C1 (en) 2021-11-29

Family

ID=79173952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111780A RU2760607C1 (en) 2021-04-23 2021-04-23 Energy efficient microflare burner apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2760607C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806421C1 (en) * 2023-01-17 2023-10-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Combustion chamber of gas turbine unit with combustion in countercurrent swirling flow

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726917A1 (en) * 1990-01-08 1992-04-15 Рыбинский Авиационный Технологический Институт Annular combustion chamber of gas-turbine engine
RU2196940C1 (en) * 2001-12-21 2003-01-20 ООО "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
RU2277204C1 (en) * 2005-02-25 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инновационная фирма "Новая энергия" Method of burning fuel
RU2413131C1 (en) * 2009-10-12 2011-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" Infrared gas burner
RU2708011C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Fuel combustion device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726917A1 (en) * 1990-01-08 1992-04-15 Рыбинский Авиационный Технологический Институт Annular combustion chamber of gas-turbine engine
RU2196940C1 (en) * 2001-12-21 2003-01-20 ООО "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
RU2277204C1 (en) * 2005-02-25 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инновационная фирма "Новая энергия" Method of burning fuel
RU2413131C1 (en) * 2009-10-12 2011-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" Infrared gas burner
RU2708011C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Fuel combustion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806421C1 (en) * 2023-01-17 2023-10-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Combustion chamber of gas turbine unit with combustion in countercurrent swirling flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450211C2 (en) Tubular combustion chamber with impact cooling
US5472341A (en) Burner having low pollutant emissions
CN106090907B (en) A kind of strong swirl flame diffusion burner of premix
US4033714A (en) Gaseous fuel burners
US4220444A (en) Gas burner for flame adherence to tile surface
RU2195575C2 (en) Method of combustion with low noise level (versions)
RU2605166C2 (en) Universal mixing head swirl atomizer for gas burner
RU2352864C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2760607C1 (en) Energy efficient microflare burner apparatus
RU2708011C1 (en) Fuel combustion device
US3816061A (en) Fuel mixing chamber for heating torches
RU2196940C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2307985C1 (en) Device for burning fuel
US4137905A (en) Gaseous fuel burners
RU2099639C1 (en) Burner
RU2350844C1 (en) Combustion chamber of heat generator for firing liquid fuel
RU2565737C1 (en) Vortex burner for combustion of solid powdered fuel
RU2454605C1 (en) Technological vortex ejection gas burner
RU2643223C1 (en) Device for thermal neutralization of industrial effluents
RU2277204C1 (en) Method of burning fuel
RU2324117C1 (en) System for combustion of liquid and/or aeriform fuel in gas turbine
RU2212004C1 (en) Method and device for burning fuel
SU666384A1 (en) Burner device
RU2781033C1 (en) Burner device
RU215785U1 (en) DOUBLE FLOW GAS BURNER