Горелочное устройство Советский патент 1991 года по МПК F23D14/02 

1

(21)4770774/06 (22)17.11.89 (46)23.10.91. Бюл. №39

(71)Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева и Институт высоких температур АН СССР

(72)В.А.Щукин, К.А.Якимович, О.В.Дунай, В.В.Михайлов, Ф.А.Хамидуллин, О.В.Строганов и Г.Ф.Сокол (53)662.951.2(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 606033. кл. F 23 D 14/02, 1976. (54) ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

(57)Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах для сжигания газообразного топлива. Цель изобретения - повышение надежности и качества сжигания. Воздух, подаваемый во входной узел 2 корпуса 1, распределяется на два потока. Первый поток воздуха через ряд отверстий 11, завихритель 14, кольцевую полость 16 и демпферную решетку 15 поступает на вход жаровой трубы 3. Второй поток через отверстия 7, завихритель 10 по кольцевому зазору 6, ограниченному конической торцовой стенкой 17, и систему хордальных отверстий

18 и 19 поступает на выход жаровой трубы 3 в камеру дожигания 20. Топливо от коллектора 13 направляется в топливные форсунки 12, перемешивается с первым потоком воздуха с образованием смеси с составом, близким к стехиометрическому, поступает на вход жаровой трубы 3, воспламеняется свечой 4, образуя зону горения А, и далее интенсивно перемешивается с воздухом поступающим через отверстия 18 и 19. После образования зоны А в жаровой трубе 3 в кольцевой зазор 6 через форсунки 8 подается топливо, которое смешивается с воздухом, поступающим через отверстия 7. Топливовоздушная смесь в зазоре 6 нагревается от зоны А, что способствует прогреву и испарению капель топлива. Гомогенная смесь поступает через отверстия 18 и 19 в камеру дожигания 20 жаровой трубы 3, где воспламеняется потоком высокотемпературных продуктов сгорания из зоны А, образуя зону горения В. Образование двух последовательно расположенных зон горения А и В с раздельной подачей топлива в каждую из них и сжигание в каждой зоне гомогенной топливовоздушной смеси сте- хиометрического состава позволяет повысить надежность и качество сжигания. 1 ил.

Ј

О 00

о ю о о

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах для сжигания жидкого топлива.

Цель изобретения - повышение надежности и качества сжигания.

На чертеже схематически представлено горелочное устройство.

Горелочное устройство содержит корпус 1 с входным узлом 2 для подвода топлива и воздуха и жаровую трубу 3 со свечой зажигания 4 и выходным соплом 5. Жаровая труба 3 установлена на оси корпуса 1 с кольцевым зазором 6. Входной узел 2 имеет ряд отверстий 7 для подвода воздуха, выполненных на входе в кольцевой зазор 6. в которых

установлены топливные форсунки 8, подсоединенные к коллектору 9.

Оси топливных форсунок 8 ориентированы вдоль кольцевою зазора 6. За форсунками 8 установлен завихритель 10. Входной узел 2 имеет ряд входных отверстий 11 для подачи воздуха, выполненных на входе в жаровую трубу 3 вокруг свечи зажигания 4, в которых установлена по меньшей мере одна топливная форсунка 12, подключенная к второму топливному коллектору 13. Ось форсунки 12 ориентирована вдоль жаровой трубы 3. За форсункой 12 установлены завихритель 14 и демпферная решетка 15 с образованием между ними вокруг свечи зажигания 4 кольцевой полости 16.

Кольцевой зазор 6 в выходном сечении жаровой трубы 3 ограничен конической торцовой стенкой 17, в которой выполнена система хордальных отверстий 18. В стенке жаровой трубы 3 непосредственно перед торцовой стенкой 17 выполнена система хордальных отверстий 19. За жаровой трубой 3 перед выходным соплом 5 установлена камера дожигания 20.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Воздух, поступающий от компрессора (на фиг. не показан), распределяется ча два потока. Первый поток воздуха через ряд отверстий 11, завихритель 14, кольцевую полость 16 и демпферную решетку 15. поступает на вход жаровой трубы 3. Второй поток воздуха (по количеству превышающий первый в несколько раз, например в 8 раз) через ряд отверстий , эавихригель 10 по кольцевому зазору, ограниченному конической торцовой стенкой 17, и систему хордальных отверстий 1Й и 19 поступает на выход жаровой трубы 3 в камеру дожигания 20. Соотношение расходоЕ воздуха, подаваемого в жаровую трубу и в кольцевой зазор, определяется заданным суммарным коэффициентом избытка воздуха, обеспечивающим минимально необходимый подофев рабочего тела. Топливо от коллектора 13 поступает в топливные форсунки 12, интенсивно перемешивается с первым потоком воздуха в завихрителе 14 -л в кольцевой полости 16 и проходит через решетку 15, в которой поток топливовозцушной смеси ла- минизируется. Таким образом, подготовленная топливовоздуижак смесь, близка к стехиометрическому составу, поступает в жаровую трубу 3, где вос1ламвняется свечой зажигания 4, образуя зону горения А, и на выходе из жаровой трубы 3 интенсивно перемешивается с воздухом, вытекающим из хордальных отверстий 18 и 19.

В кольцевой полости 16 тйпливовоз- душная смесь, постоянно поступающая в нее, нагревается от зоны горения А, что способствует испарению капель топлива и более интенсивному перемешиванию топлива с воздухом. Предварительно подготовленная гомогенная смесь через демпферную решетку 15 подается в зону горения А.

После образования зоны горения А в

жаровой трубе 3 в кольцевой зазор 6 через форсунки 8 подается топливо, которое смешивается с воздухом, поступающим в отверстия 7, Процесс смешения интенсифицируется за- вихрителем 10. Топливовоздушная смесь в

кольцевом зазоре нагревается от зоны горения А, что способствует испарению капель топлива. Гомогенная смесь направляется через систему хордальных отверстий 18 и 19 в камеру дожигания 20, где воспламеняется

высокотемпературными продуктами горения из зоны горения А, образуя в камере 20 зону горения В.

Образование двух последовательно расположенных зон горения с раздельной

подачей топливовоздушной смеси в каждую из них, причем во вторую зону подается количество топлива и воздуха в несколько раз больше, чем в первую, и сжигание в каждой sione гомогенной топливовоздушной смеси стехиометрического состава по- вышает теплопроизводительность горелочного устройства. Расширение диапазона устойчивой работы горелочного устройства по суммарному коэффициенту

избытка воздуха при работе его на гомогенной топливовоздушной смеси достигается путем раздельной подачи топлива в зоны горения А и В. Так, при подаче топлива в зону горения А при работе ее на границе

устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха а 1,6 суммарный коэффициент избытка воздуха увеличивается, например, в 8 раз(а, 12,4).

При работе горелочного устройства зона горения А является источником тепла для подогрева и испарения топливовоздушных смесей, подаваемых как в зону горения А, так и в зону горения В. Это позволяет получить гомогенную топливсзоздушную

смесь.

Система отверстий 18 в конической торцовой стенке и система отверстий 19 в стенке жаровой трубы позволяют равномерно распределить топливовоздушную смесь

или воздух при запуске на выходе из жаровой трубы 3. Выполнение отверстий 18 и 19 хордальными за счет дополнительной закрутки обеспечивает однородность топливрвоздушной смеси, подаваемой в зону горения,

За счет сжигания гомогенной однородной топливовоздушной смеси в двух зонах повышаются надежность и качество сжигания.

Формула изобретения 1. Горелочное устройство, содержащее корпус с входным узлом для подвода топлива и воздуха, жаровую трубу со свечой зажигания, установленную по оси корпуса с образованием кольцевого зазора, а также выходное сопло, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и качества сжигания, во входном узле выполнены отверстия для подачи воздуха, расположенные на входе в кольцевой зазор и на входе

7 I п 1 Ч 3

Ц

5 8 Ю п Щ 16 J5 15

в жаровую трубу, все отверстия для подачи воздуха снабжены топливными форсунками и зааихрителями, при этом в жаровой трубе за завихрителем установлена демпферная

решетка с образованием между ней и завихрителем вокруг свечи зажигания кольцевой полости, кольцевой зазор в выходном сечении жаровой трубы ограничен конической торцовой стенкой, в которой выполнены отверстия, а в стенке жаровой трубы перед торцовой стенкой также выполнены отверстия, причем за жаровой трубой перед выходным соплом расположена камера дожигания.

20