Горелочное устройство Советский патент 1986 года по МПК F23D7/00 

Изобретение относится к устройствам для сжигания преимущественно жидкого топлива и может быть использовано в различных топливосжигающих установках: топках котлов, печей и т. п. Целью изобретения является повышение устойчивости и качества сгорания топлива. На фиг.1 изображено горелочное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - вид А на фиг.1 (в случае, когда оси сопл топливоподаюпдей трубы в плоскости ее поперечного сечения размещены под углом к радиусу последней); на фиг.З - то же, в случае, когда оси сопл размещены между отверстиями стабилизатора. Горелочное устройство содержит воздухоподводящий корпус-1, установленную по его оси топливоподающую трубу 2 с соплами 3 и закрепленным на ней коническим стабилизатором 4, имеющим отверстия 5, размещенные по образующим. Сопла 3 топливоподающей трубы 2 размещены внутри стабилизатора 4, количество отверстий 5 в нем кратно количеству сопл 3, а сам стабилизатор 4 установлен с возможностью поворота вокруг топливоподающей трубы 2. Топливоподающая труба 2 может быть установлена с возможностью осевого перемещения относительно стабилизатора 4. Оси сопл 3 топливоподающей трубы 2 в плоскости ее поперечного сечения могут быть размещены под углом к радиусу последней. В стабилизаторе 4 имеется окно 6, в которое вставлен щток 7 электрозапального устройства (щток 7 может быть вставлен в отверстие 5 стабилизатора 4). Поворот стабилизатора 4 вокруг топливоподающей трубы 2 осуществляется за счет резьбового соединения стабилизатора 4 с цилиндрической вставкой 8, которая соединяется с топливоводающей трубой 2, например, щпонкой 9. Поворот осуществляется либо при неподвижной топливоподающей трубе 2 за счет перемещения штока 7 электрозапального устройства, который одним концом вставлен в окно 6 стабилизатора 4, а другим - в вырез 10, выполненный в виде части кольца (фиг.З), либо при неподвижном щтоке 7 за счет поворота топливоподающей трубы 2 вокруг своей оси. При этом ослабляется установочный винт 11. Сопла 3 также поворачиваются при этом относительно отверстий 5 стабилизатора 4. Продольное перемещение топливоподающей трубы 2 осуществляется за счет соединения последней с цилиндрической вставкой 8 щпонкой 9. При этом при ослаблении установочного винта 1 1 топливоподающая труба 2 перемещается в осевом направлении, а стабилизатор 4 с вставкой 8 остаются в исходном положении, так как их перемещение сдерживается упорами 12 на штоне 7. Либо, наоборот, при неподвижной топливоподающей трубе 2 при ослаблении винта 13 перемещается щток 7, а вместе с ним стабилизатор 4 с цилиндрической вставкой 8. Устройство работает следующим образом. Топливные струи, истекающие из сопл 3, взаимодействуют с первичным воздухом, истекающим в виде струй через отверстия 5 стабилизатора 4. При этом, в приосевой части горелки за стабилизатором 4 образуется развитая зона рециркуляции, которая является устойчивым источником поджигания топливовоздущной струи. Горение в зоне рециркуляции, состав смеси и температура в ней зависят от количества топлива, поступающего в нее. Количество топлива, поступающее в зону рециркуляции, существенно меняется при повороте стабилизатора 4 относительно сопл 3. При подаче струй топлива между отверстиями 5 (в теневые зоны) основная часть топлива поступает к периферии корпуса (в периферийные слои смеси) в кольцевой поток вторичного воздуха, поступающий между стабилизатором 4 и воздухоподводящим корпусом 1. Когда топливные струи из сопл 3 подаются в «лоб (перпендикулярно осям) струям первичного воздуха, вытекающим из отверстий 5, переобогащение топливом зоны рециркуляции максимально. Перемещение топливоподающей трубы 2 вместе со стабилизатором 4 (фиг.1) позволяет несколько перераспределить воздух между первичным и вторичным потоками. А перемещение стабилизатора 4 относительно топливоподающей трубы 2 (фиг.З) позволяет оптимизировать наряду с перераспределением топлива по сечению горелки аэродинамику факела относительно устройства в целом (горелка+топка), т. е. исключить «наброс топлива на элементы конструкции горелочного устройства при изменении режима работы горелки - изменении расходов воздуха и топлива. При кратном соотнощении отверстий, расположенных по образующим конуса, и сопл реализуется минимальная окружная неравномерность распределения параметров в факеле и максимальная теплонапряженность горелки и огнетехиического устройства в целом. При радиальной раздаче топливных струй (фиг.2) изменение взаимного положения стабилизатора и сопл определяет изменение доли первичного воздуха с топливными струями. При этом часть их проникает в струи воздуха, а часть растекается в теневых зонах потока воздуха. При хордальной подаче топливных струй наряду с процессами проникновения и растекания существенное влияние на характеристики работы устройства оказывают процессы отклонения струй от первоначального

их направления. Это качество, как показали результаты экспериментальных исследований дополнительно стабилизирует работу устройства при переменных режимах. Кро ме того, изменение истинного угла хордальности топливных струй при изменении взаимного положения сопл и отверстий стабилизатора позволяет менять размеры зоны рециркуляции и параметры крутки факела на выходе из устройства, в частности угол раскрытия.

Предлагаемое устройство позволяет существенно влиять на качество сгорания топлива, на аэродинамические характеристики факела, на устойчивость процессов горения за счет оптимизации перераспределения воздуха и топлива при переменных режимах работы. При этом снижается образование NOx в зоне горения за счет поддержания оптимальной стехиометрии и температуры по длине выгорания.

Формула изобретения

1.Горелочное устройство, содержащее воздухоподводящий корпус, установленную по его оси топливоподающую трубу с соплами и закрепленным на ней коническим стабилизатором, имеющим отверстия, размещенные по образующим, отличающееся тем, что, с целью повыщения устойчивости и качества сгорания топлива, сопла топливоподающей трубы размещены внутри стабилизатора, количество отверстий в нем кратно количеству сопл, а сам стабилизатор установлен с возможностью поворота вокруг топливоподающей трубы.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что топливоподающая труба установлена с возможностью осевого перемещения относительно стабилизатора.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оси сопл топливоподающей трубы в плоскости ее поперечного сечения размещены под углом к радиусу последней.

ВидБ

(Риг.2