Газовая горелка Советский патент 1982 года по МПК F23D14/62 

(54) ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

1

Изобретение относится к теплоэнергетическому оборудованию и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в топках теплонапряженных энергетических установок, камерах сгорания газотурбинных двигателей компрессорных станций, а также паровых котлов малой мощности.

Известны инжекционные газовые горелки содержащие корпус с установленным на входе коллектором, наклонные сопла которого размещены между лопатками завихрителя 1.

Недостатком указанного устройства является неустойчивое горение и высокое содержание окислов азота в продуктах сгорания.

Известны также газовые горелки, содержащие воздухоподводящий канал с размещенным в нем газовым соплом, снабженным генератором акустических колебаний 2.

Известные горелки обеспечивают интенсивное мелкомасщтабное смещение газа с воздухом, однако при экономичных составах смеси вызывают существенное повыщение содержания окислов азота в продуктах сгорания.

Цель изобретения - повышение устойчивости горения и снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания.

Указанная цель достигается тем, что сопла коллектора на выходе снабжены газо струйными вихревыми генераторами акустических колебаний.

На фиг. 1 изображена предлагаемая горелка, продольный разрез; на фиг. 2 - завихритель, вид с торца; на фиг. 3 -

10 сопло (продольный разрез) с одним вариантом выполнения генератора акустических колебаний; на фиг. 4 - то же, с другим вариантом выполнения генератора акустических колебаний.

Газовая горелка содержит корпус 1 с

установленным на входе коллектором 2, наклонные сопла 3 которого размещены между лопатками 4 завихрителя 5. Сопла 3 коллектора 2 на выходе снабжены газоструйными вихревыми генераторами 6 акустических колебаний, в которых выполнена камера 7 закручивания, подключенная к внутренней полости сопла 3 центральным струйным отверстием 8 и тангенциальными каналами 9. Вместо тангенциальных каналов 9 могут быть выполнены винтовые щнеКовьге каналы 10. Для упрощения изменения Частотного диапазона генерируемых колебаИий в генераторе 6 могут быть выполнены дополнительные тангенциальные каналы 11 или дополнительные винтовые каналы 12 с противоположной закруткой относительно каналов 9 или 10 соответственно. При этом соотношение длины камеры закручивания и ее диаметра могут изменяться от излучателя к излучателю в диапазоне 12-36%. Оэпла 3 газового коллектора размещены в каналах 12, выполненных в корпусе 1 и подключенных к источникувоздуха. При подаче воздуха в корпус 1, а газа в коллектор 2 воздух приобретает в завихрителе 5 вращательное движение и выходит в топочное пространство в виде спирально закрученных струй, разделенных вихревыми следами от выходных кромок лопаток 4. В э-t струи вдувается через сопла 3 и генераторы 6 акустических колебаний газ в виде пульсирующих вихревых факелов, Ориентированный по их длине вихревой поток приобретает в топке спиральную форму. Пульсирующий газ образует в воздушных струях чередующиеся области газовоздушной смеси переменного по времени и пространству состава, имеющие различное время выгорания. Эти неоднородности имеют при обычных для горелочных устройств скоростях воздуха 80 м/с и акустических частотах 5-20 кГц размеры 5-30 мм длины н распространяются вместе со спиральными струями, разрушаясь и перемениваясь за счет интенсивной турбулентности вихревого течения в топке. При поджигании газовоздушной смеси на первом этапе происходит частичное сжиг ние газа в воздухе в образованных генератором б неоднородностях состава, а затем, по мере турбулентного перемешивания, Лроисходит догорание продуктов неполного сгорания друг в друге в высокотемпературном потоке. Процесс горения трансформи рует колебания состава смеси в колебания тепловыделения и, таким образом, усиливает колебания давления от генераторов 6, генерирую их во всей зоне горения, что интенсифицирует процесс горения. Поскольку масштаб вихревой турбулент ности, равный шагу между лопатками 4 завихрителя 5, превышает размер неоднородностей, догорание является полным и ор ганизация неодно родностей состава не вызывает снижения полноты сгорания. Таким образом, предлагаемая горелка обеспечивает двухстадийное сжигание газа, при котором обеспечивается пониженная температура зон первичного сжигания, за счет чего устраняется образование в них окнслов азота, а дожигание в вихревом потоке происходит в присутствии горячих продуктов сгорания, что интенсифицирует химические реакции. Формула изобретения Газовая горелка, содержащая корпус с установленным на входе коллектором, наклонные сопла которого размещены между лопатками завихрителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости горения и снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания, сопла коллектора на выходе снабжены газоструйнымн вихревыми генераторами, акустических колебаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 180725, кл. F 23 D 13/00, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 409056, кл. F 23 D 15100, 1972.

tpue.Z

ч

У//////////////////////Л

$

/Ш////////

Л N:

JZ