ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F23C11/00 F23D11/40 

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

Известно горелочное устройство (см. патент РФ 2123638, Б.И. 35, 1998), содержащее корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок, установленный 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, и жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения с максимальным диаметром радиального сечения, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки насадка могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1, а конусный стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60-90^o, и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного горелочного устройства, принятого за прототип, относятся повышенные капитальные вложения, вследствие высокой металлоемкости. Кроме того, конусный стабилизатор горения жестко скреплен с топливной форсункой, что не дает возможности регулирования положения конусного стабилизатора горения относительно топливной форсунки и не обеспечивает получение качественной топливовоздушной смеси, что вызывает недожог.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения экономичности известного горелочного устройства путем снижения капитальных вложений целесообразно выходную часть корпуса горелочного устройства выполнить в виде конфузорно-диффузорного насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1. Кроме того, для обеспечения получения качественной топливовоздушной смеси конусный стабилизатор горения целесообразно установить с возможностью продольного перемещения относительно топливной форсунки путем дополнительного снабжения горелочного устройства подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения.

Технический результат - повышение экономичности и надежности работы горелочного устройства путем снижения капитальных вложений и получения качественной топливовоздушной смеси.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном горелочном устройстве содержатся корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения топливная форсунка и конусный стабилизатор горения. Особенность заключается в том, что выходная часть корпуса горелочного устройства выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1. Кроме того, особенность горелочного устройства заключается в том, что оно дополнительно снабжено подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения.

На чертеже представлена схема горелочного устройства.

Горелочное устройство содержит подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус 1, выходная часть которого выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, топливную форсунку 2, установленную по оси корпуса 1 горелочного устройства с возможностью продольного перемещения, подвижную относительно топливной форсунки муфту 3, жестко скрепленную с конусным стабилизатором горения 4, который имеет для интенсивности перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 5, стержень 6, жестко скрепленный с подвижной муфтой 3, для продольного перемещения конусного стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2. Конусный стабилизатор горения 4, выполненный в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки, имеет максимальный диаметр радиального сечения, не превышающий диаметр пережима выходной части корпуса горелочного устройства, выполненной в виде конфузорно-диффузорного насадка.

Работа горелочного устройства осуществляется следующим образом.

В корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подается через форсунку 2. Дутьевой воздух поступает в выходную часть корпуса горелочного устройства, выполненную в виде конфузорно-диффузорного насадка. Основной поток дутьевого воздуха пересекает конусный стабилизатор горения 4 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 2. 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 4.

Продольным перемещением топливной форсунки 2 относительно корпуса 1 устройства устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2 и корпуса 1, то есть за счет изменения скорости потока, обтекающего стабилизатор горения 4. Перемещением стабилизатора горения 4 относительно топливной форсунки 2 добиваются наилучшего распыливания топлива за счет выбора зоны наиболее интенсивной турбулизации воздушного потока и циркуляционных течений топлива и продуктов сгорания за стабилизатором, что позволяет в совокупности осуществить более интенсивное перемешивание топлива с воздухом и обеспечить образование качественной топливовоздушной смеси.

Снабженный отверстиями 5 по всей конической поверхности конусный стабилизатор горения 4 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 недожег. 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 горелочного устройства могут быть достигнуты при выполнении конфузорного и диффузорного участков выходной части корпуса 1 горелочного устройства с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1 и конусного стабилизатора горения 4 с углом раскрытия конуса 60-90^o.

Выполнение выходной части корпуса устройства в виде конфузорно-диффузорного насадка и снабжение горелочного устройства подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения, позволяют снизить капитальные вложения и осуществить более интенсивное перемешивание топлива с воздухом и обеспечить получение качественной топливовоздушной смеси, то есть устранить недожег и повысить эффективность сжигания топлива, что в совокупности повышает экономичность и надежность работы горелочного устройства.

Изобретение может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения. Горелочное устройство содержит корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены топливная форсунка с возможностью продольного перемещения и подвижная относительно топливной форсунки муфта, жестко скрепленная с конусным стабилизатором горения, при этом выходная часть корпуса горелочного устройства выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, причем конфузорный и диффузорный участки могут быть выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1, а конусный стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки с углом раскрытия конуса 60-90^o. Изобретение позволяет повысить экономичность и надежность работы горелочного устройства путем снижения капитальных вложений и получения качественной топливовоздушной смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Горелочное устройство, содержащее корпус, подключенный к источнику дутьевого воздуха, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения топливная форсунка и конусный стабилизатор горения, отличающееся тем, что выходная часть корпуса горелочного устройства выполнена в виде конфузорно-диффузорного насадка, при этом конфузорный и диффузорный участки выполнены с конусностью соответственно 1,0-0,25 и 0,33-0,1. 2. Горелочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено подвижной относительно топливной форсунки муфтой, жестко скрепленной с конусным стабилизатором горения.