ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F23D5/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения.

Наиболее близким из известных технических решений к данному изобретению является горелочное устройство, содержащее корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор с максимальным диаметром, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки насадка выполнены с конусностью соответственно 1,0 ... 0,25 и 0,33 ... 0,1.

Недостатком устройства, принятого за прототип, являются перегрев и оплавление выходной части корпуса и вследствие этого недостаточная эффективность и надежность работы, низкий ресурс. Кроме того, монолитный (однородный) конусный стабилизатор горения (широкий стабилизатор) не обладает свойством саморегулируемости состава смеси на различных нагрузках, т.е. не обеспечивает достаточно эффективного смесеобразования и получения совершенной топливовоздушной смеси, что вызывает недожог.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания топлива, надежности работы и ресурса горелочного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что корпус устройства подключен к источнику дутьевого воздуха, стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60-90^o, а конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся радиальным зазором, образующим пристенный канал величиной не менее 10-16 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха.

На чертеже изображено горелочное устройство.

Горелочное устройство содержит корпус 1, подключенный к источнику дутьевого воздуха, конфузорно-диффузорный насадок 2, установленный в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, стержень 4 для осевого перемещения конфузорно-диффузорного насадка 2, топливную форсунку 5, установленную по оси корпуса 1 горелочного устройства с возможностью осевого перемещения, конусный стабилизатор горения 6, имеющий для интенсивности перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 7.

Конусный стабилизатор горения 6 жестко скреплен с топливной форсункой 5 и имеет максимальный диаметр радиального сечения, не превышающий диаметр пережима конфузорно-диффузорного насадка 2. Конфузорный и диффузорный участки насадка 2 могут быть выполнены с конусностью, равной соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1, угол при вершине конусной решетки стабилизатора горения 6 может составлять 60-90^o, а щелевой радиальный зазор пристенного канала 3 - не менее 10-16 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха.

Горелочное устройство работает следующим образом.

В корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подается через форсунку 5. Дутьевой воздух распределяется на два потока: основной, проходящий через конфузорно-диффузорный насадок 2, и второстепенный, поступающий в пристенный канал 3. Основной поток дутьевого воздуха пересекает конусный стабилизатор горения 6 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 5. Образуется топливовоздушная горючая смесь, которая первоначально поджигается от внешнего источника, а в последующем стабильное воспламенение новых порций горючей смеси и их устойчивое сгорание обеспечивается стабилизатором горения 6. Второстепенный поток воздуха проходит в пристенном канале 3, охлаждает стенки канала 3, образуя на выходе скоростную пристенную завесу, что защищает выходную часть корпуса 1 горелочного устройства от перегрева и оплавления.

Перемещением топливной форсунки 5 совместно со стабилизатором 6 устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением насадка 2 относительно корпуса 1 и стабилизатора 6, т.е. за счет изменения скорости потока, обтекающего стабилизатор 6.

Снабженный отверстиями 7 по всей конической поверхности конусный стабилизатор горения 6 образует струйно-стабилизаторную решетку, движение воздуха за которой представляет собой чередование прямых и обратных токов с высокими градиентами скоростей, генерирующими пульсации, что улучшает смесеобразование и ликвидирует недожог. Кроме того, струйно-стабилизаторный метод смесеобразования обладает свойством саморегулируемости состава смеси на переменных нагрузках, что расширяет диапазон регулирования устойчивого пульсирующего горения.

Наиболее эффективные результаты работы устройства могут быть достигнуты при выполнении конфузорного и диффузорного участков насадка 2 с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1 щелевого радиального зазора пристенного канала 3 величиной не менее 10-15 мм и 5-8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха и конусного стабилизатора горения 6 с углом раскрытия конуса 60-90^o.

Таким образом, подключение корпуса 1 горелочного устройства к источнику дутьевого воздуха, выполнение стабилизатора горения 6 в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки и установка конфузорно-диффузорного насадка 2 в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, позволяют организовать устойчивое пульсирующее горение, расширить диапазон регулирования устойчивого пульсирующего горения и исключить перегрев и оплавление выходной части корпуса 1, что повышает эффективность сжигания топлива, надежность работы и ресурс горелочного устройства.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения. Корпус устройства подключен к источнику дутьевого воздуха, конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе с радиальным зазором, образующим пристенный канал, по которому протекает скоростной поток охлаждающего воздуха, а стабилизатор горения выполнен с отверстиями для прохода воздуха по всей конической поверхности, при этом угол при вершине конического шатра стабилизатора горения составляет 60-90^o. 1 ил.

Горелочное устройство, содержащее корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор с максимальным диаметром, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки насадка выполнены с конусностью соответственно 1,0 - 0,25 и 0,33 - 0,1, отличающееся тем, что корпус устройства подключен к источнику дутьевого воздуха, конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся радиальным зазором, образующим пристенный канал величиной не менее 10 - 16 мм и 5 - 8 мм соответственно на входе и на выходе скоростного потока дутьевого воздуха, а стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60 - 90^oС.