RU73947U1

RU73947U1 - FUEL BURNING DEVICE

Info

Publication number: RU73947U1
Application number: RU2008101003/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Новиков; Евгений Владимирович Григорьев; Наталия Анатольевна Шапкина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Экэн" ООО "Экэн"
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-06-10

Abstract

Полезная модель относится к области сжигания топлива и может найти применение в газотурбинных двигателях и энергетических установках, в установках по переработке и утилизации бытовых и промышленных отходов.The utility model relates to the field of fuel combustion and can be used in gas turbine engines and power plants, in plants for the processing and disposal of domestic and industrial waste.

В устройстве для дожигания топлива, включающем наружный корпус, сопловые закручивающие аппараты и горелку для воспламенения топливовоздушной смеси, имеется внутренний корпус. Во внутреннем корпусе происходит сжигание топливовоздушной смеси. Каждый сопловый закручивающий аппарат выполнен в виде единой монолитной детали, представляющей собой диск с отверстиями, направленными тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности. Сопловой закручивающий аппарат имеет посадочное место под горелку, и горелка установлена в плоскости соплового закручивающего аппарата. Устройство снабжено форсункой для дополнительной подачи топлива. Сопловой закручивающий аппарат имеет посадочное место под форсунку. Форсунка установлена в плоскости соплового закручивающего аппарата. Устройство для дожигания топлива снабжено двумя грелками.The device for the afterburning of fuel, including the outer casing, nozzle swirling devices and a burner for igniting the air-fuel mixture, has an inner casing. In the inner casing, the air-fuel mixture is burned. Each nozzle swirling apparatus is made in the form of a single monolithic part, which is a disk with holes tangentially directed, i.e. tangent to the inner surface. The nozzle swirling apparatus has a seat under the burner, and the burner is installed in the plane of the nozzle swirling apparatus. The device is equipped with a nozzle for additional fuel supply. The nozzle swirling apparatus has a seat under the nozzle. The nozzle is installed in the plane of the nozzle swirling apparatus. The device for afterburning fuel is equipped with two heaters.

3 илл.3 ill.

Description

Известно устройство для сжигания топлива (см. патент RU 2196940 С1, 20.01.2003), включающее основную камеру сгорания и первичную камеру сгорания, расположенную в сечении, перпендикулярном центральной оси жаровой трубы основной камеры сгорания. Основная камера сгорания содержит жаровую трубу, завихритель и канал выхода продуктов сгорания, расположенные в одном сечении, перпендикулярном центральной оси камеры, топливные форсунки. Первичная камера сгорания содержит жаровую трубу, завихритель, топливные форсунки, воспламеняющее устройство и канал выхода продуктов сгорания, направленный тангенциально к боковой поверхности жаровой трубы основной камеры сгорания по направлению вращения потока. Первичная камера сгорания расположена за завихрителем или в одном сечении с завихрителем основной камеры сгорания. Это устройство не обеспечивает устойчивой работы и полноты сгорания при невысоком положительном перепаде давления между подаваемым воздухом и топливом и не может реализовать процесс сжигания при давлении топлива на входе равного или меньшего давлению подаваемого воздуха.A device for burning fuel is known (see patent RU 2196940 C1, 01/20/2003), comprising a main combustion chamber and a primary combustion chamber located in a section perpendicular to the central axis of the flame tube of the main combustion chamber. The main combustion chamber contains a flame tube, a swirl and a channel for the exit of combustion products located in one section perpendicular to the central axis of the chamber, fuel nozzles. The primary combustion chamber contains a flame tube, a swirler, fuel nozzles, an ignition device and a channel for the exit of combustion products, tangentially directed to the side surface of the flame tube of the main combustion chamber in the direction of flow rotation. The primary combustion chamber is located behind the swirl or in one section with the swirl of the main combustion chamber. This device does not provide stable operation and completeness of combustion at a low positive pressure difference between the supplied air and fuel and cannot implement the combustion process at a fuel pressure at the inlet equal to or lower than the pressure of the supplied air.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для сжигания топлива (см. патент RU 2307985 С1, опубл. 2007.10.10), которое выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа).Closest to the claimed device is a device for burning fuel (see patent RU 2307985 C1, publ. 2007.10.10), which is selected as the closest analogue (prototype).

Устройство содержит корпус, в котором расположены основная и первичная камеры сгорания. Основная камера сгорания содержит жаровую трубу, завихритель и канал выхода продуктов сгорания. Первичная камера сгорания содержит жаровую трубу, устройство подвода топлива, завихритель и воспламеняющее устройство. Устройство подвода топлива и завихритель первичной камеры расположены на ее переднем торце. Первичная камера расположена перед основной камерой соосно с ней. Жаровая труба первичной камеры сгорания расположена внутри жаровой трубы основной камеры в противоположном от завихрителя основной камеры конце. Внутренняя боковая поверхность жаровой трубы основной камеры и наружная боковая поверхность жаровой трубы первичной камеры образуют кольцевой канал. В боковой поверхности жаровой трубы первичной камеры сгорания выполнены отверстия. Корпус снабжен патрубком для подвода воздуха от внешнего источника.The device comprises a housing in which the main and primary combustion chambers are located. The main combustion chamber contains a flame tube, a swirl and a channel for the exit of combustion products. The primary combustion chamber contains a flame tube, a fuel supply device, a swirler and an ignition device. The fuel supply device and the swirl of the primary chamber are located at its front end. The primary camera is located in front of the main camera coaxially with it. The flame tube of the primary combustion chamber is located inside the flame tube of the main chamber at the opposite end from the swirl of the main chamber. The inner side surface of the flame tube of the main chamber and the outer side surface of the flame tube of the primary chamber form an annular channel. Holes are made in the side surface of the flame tube of the primary combustion chamber. The housing is equipped with a pipe for supplying air from an external source.

К недостаткам этого устройства относится сложность его конструкции и недостаточная стабильность рабочего процесса.The disadvantages of this device include the complexity of its design and the lack of stability of the working process.

Признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, отсутствуют в аналоге.Signs that distinguish the claimed invention from the prototype are absent in the analogue.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции устройства и обеспечение стабильного рабочего процесса.The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is to simplify the design of the device and ensure a stable working process.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для дожигания топлива, включающем наружный корпус, сопловые закручивающие аппараты и горелку для воспламенения топливовоздушной смеси, имеется внутренний корпус. В рабочей зоне, образованной внутренним корпусом, происходит сжигание топливовоздушной смеси. Каждый сопловый закручивающий аппарат выполнен в виде единой монолитной детали, представляющей собой This goal is achieved by the fact that in the device for afterburning fuel, including the outer casing, nozzle swirling apparatus and a burner for igniting the air-fuel mixture, there is an inner casing. In the working area formed by the inner casing, the air-fuel mixture is burned. Each nozzle swirling apparatus is made in the form of a single monolithic part, which is

диск с отверстиями, направленными тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности. Такое выполнение устройства упрощает его конструкцию и повышает надежность работы, т.к. не требуется регулировать зазоры, образуемые прорезями. Сопловой закручивающий аппарат имеет посадочное место под горелку и горелка установлена в плоскости соплового закручивающего аппарата. Это способствует стабилизации рабочего процесса и снижает возможность срыва пламени. Устройство снабжено форсункой для дополнительной подачи топлива. Сопловой закручивающий аппарат имеет посадочное место под форсунку. Форсунка установлена в плоскости соплового закручивающего аппарата. Такая конструкция устройства позволяет дополнительно подавать топливо и обеспечивать устойчивое горение при сжигании различного по составу топлива. Устройство для сжигания топлива снабжено двумя грелками. Такое количество горелок позволяет поддерживать устойчивый процесс горения.a disk with holes directed tangentially, i.e. tangent to the inner surface. This embodiment of the device simplifies its design and increases the reliability, because it is not necessary to adjust the gaps formed by the slots. The nozzle swirling apparatus has a seat under the burner and the burner is installed in the plane of the nozzle swirling apparatus. This helps to stabilize the workflow and reduces the possibility of flame failure. The device is equipped with a nozzle for additional fuel supply. The nozzle swirling apparatus has a seat under the nozzle. The nozzle is installed in the plane of the nozzle swirling apparatus. This design of the device allows you to additionally supply fuel and provide sustainable combustion when burning different in composition of the fuel. The device for burning fuel is equipped with two heaters. This number of burners allows you to maintain a stable combustion process.

На фиг.1 изображено устройство для сжигания топлива, общий вид, на фиг.2 изображен разрез по линии А-А, на фиг.3 изображен разрез по линии Б-Б.Figure 1 shows a device for burning fuel, a General view, figure 2 shows a section along the line aa, figure 3 shows a section along the line bb.

Устройство для дожигания топлива условно разделено на две ступени - основную ступень I и первую ступень II. Основная ступень представляет собой ступень вихревого противоточного типа. Первая ступень представляет собой ступень вихревого прямоточного типа.The device for afterburning fuel is conventionally divided into two stages - the main stage I and the first stage II. The main stage is a countercurrent vortex type stage. The first stage is a stage of a swirl direct-flow type.

Устройство для дожигания топлива состоит из наружного корпуса 1 и внутреннего корпуса 2, первого соплового закручивающего аппарата 3, входного сопла 4, второго соплового закручивающего аппарата 5, выходного сопла 6. Первый сопловой закручивающий аппарат 3 установлен в плоскости входного сечения. Второй сопловой закручивающий аппарат 5 установлен в плоскости выходного сечения.The device for afterburning fuel consists of an outer casing 1 and an inner casing 2, a first nozzle swirling apparatus 3, an inlet nozzle 4, a second nozzle swirling apparatus 5, and an outlet nozzle 6. The first nozzle swirling apparatus 3 is installed in the plane of the inlet section. The second nozzle swirling apparatus 5 is installed in the plane of the output section.

Корпус камеры 1 снабжен патрубком 7 для подвода основного воздуха и двумя фланцами присоединительными 8 и 9 для установки горелок. Горелка 10 установлена в плоскости первого соплового закручивающего аппарата. В плоскости второго соплового закручивающего аппарата также установлена горелка 10. При помощи фланца присоединительного 11 в плоскости второго соплового закручивающего аппарата 5 установлена топливная форсунка 12.The housing of the chamber 1 is equipped with a pipe 7 for supplying the main air and two connecting flanges 8 and 9 for installing the burners. The burner 10 is installed in the plane of the first nozzle swirling apparatus. A burner 10 is also installed in the plane of the second nozzle swirling apparatus. Using the connecting flange 11, a fuel nozzle 12 is installed in the plane of the second nozzle swirling apparatus 5.

Первый сопловой закручивающий аппарат 3 выполнен в виде единой монолитной детали, представляющей собой диск с отверстиями, направленными тангенциально (по касательной к внутренней поверхности) и имеет посадочные места под горелку и форсунку. Второй сопловой закручивающий аппарат 5 также выполнен в виде единой монолитной детали, представляющей собой диск с отверстиями, выполненными тангенциально (по касательной к внутренней поверхности) и имеет посадочные места под горелку. Внутренний корпус образует рабочую зону для сжигания топливовоздушной смеси.The first nozzle twisting apparatus 3 is made in the form of a single monolithic part, which is a disk with holes tangentially directed (tangentially to the inner surface) and has seats for the burner and nozzle. The second nozzle swirling apparatus 5 is also made in the form of a single monolithic part, which is a disk with holes made tangentially (tangentially to the inner surface) and has seats for the burner. The inner housing forms a working area for burning the air-fuel mixture.

Устройство для дожигания топлива работает следующим образом.A device for afterburning fuel works as follows.

Воздух от внешнего источника через патрубок 7 поступает в кольцевой зазор между наружным и внутренним корпусами, а затем в сопловые закручивающие аппараты 3 и 5. Через входное сопло 4 поступает топливо (дымовые газы). Происходит воспламенение топливовоздушной смеси при помощи горелки 10. В основной ступени формируются два сильно закрученных потока - периферийный вихрь и приосевой вихрь, движущиеся в противотоке. В первой ступени формируется периферийный вихрь, движущийся в направлении основной ступени. В сечениях сопловых закручивающих аппаратов основной и первой ступени формируется структура потока с высоким радиальным градиентами давлений, которые индуцируют высокие осевые градиенты статического давления, соответственно в приосевой зоне основной и Air from an external source through the pipe 7 enters the annular gap between the outer and inner housings, and then into the nozzle swirling apparatuses 3 and 5. Through the inlet nozzle 4, fuel (flue gases) enters. The air-fuel mixture ignites with the aid of burner 10. Two strongly swirling flows are formed in the main stage - a peripheral vortex and an axial vortex moving in countercurrent. In the first stage, a peripheral vortex is formed, moving in the direction of the main stage. In the sections of nozzle swirling apparatuses of the main and first stages, a flow structure is formed with high radial pressure gradients that induce high axial gradients of static pressure, respectively, in the axial zone of the main and

первой ступени. Благодаря наличию осевого градиента статического давления, направленного в сторону, противоположную движению периферийного вихря первой ступени, в ее центральную область эжектируется топливо. В том случае, если дымовые газы имеют состав, который не обеспечивает устойчивого горения, то через форсунку 12 в корпус 2 дополнительно поступает топливо. При помощи второй горелки 10, установленной с плоскости второго соплового аппарата, происходит воспламенение образующейся в первой ступени топливовоздушной смеси, и ее сгорание. Процессы дожигания и формирования структуры потока продуктов сгорания происходят в приосевом вихре основной ступени. Камера дожигания выходит на рабочий режим. Продукты сгорания удаляются через выходное сопло 6.first stage. Due to the presence of an axial gradient of static pressure directed in the direction opposite to the movement of the peripheral vortex of the first stage, fuel is ejected into its central region. In the event that the flue gases have a composition that does not provide stable combustion, then additional fuel enters through the nozzle 12 into the housing 2. By means of a second burner 10 installed from the plane of the second nozzle apparatus, ignition of the air-fuel mixture formed in the first stage takes place and its combustion. The processes of afterburning and formation of the structure of the flow of combustion products occur in the axial vortex of the main stage. The afterburner is operating. The combustion products are removed through the outlet nozzle 6.

Охлаждение корпуса 2 осуществляется воздухом, проходящим через кольцевой зазор между корпусом наружным 1 и корпусом внутренним 2.The cooling of the housing 2 is carried out by air passing through the annular gap between the outer housing 1 and the inner housing 2.

Таким образом, заявляемая конструкция обеспечивает устойчивое горение при одновременном значительном упрощении ее конструкции.Thus, the claimed design provides stable combustion while significantly simplifying its design.

Заявляемая полезная модель может быть выполнена имеющимися техническими средствами на имеющемся оборудовании.The inventive utility model can be performed by existing technical means on existing equipment.

Claims

1. A device for afterburning fuel, comprising an outer casing, nozzle swirling apparatuses and a burner for igniting the air-fuel mixture, characterized in that it is provided with an inner casing and an injector for additional fuel supply mounted in the plane of one of the nozzle swirling apparatuses, each nozzle swirling apparatus is made in the form of a single monolithic part, which is a disk with holes tangentially directed, the nozzle swirling apparatus has a seat under the burner, the burner is installed in the plane of the nozzle twisting apparatus.

2. The device for afterburning fuel according to claim 1, characterized in that the nozzle swirling apparatus has a seat under the nozzle.

3. The device for afterburning fuel according to claim 1, characterized in that it is equipped with two heaters.