Противоточная вихревая горелка

Авторы патента:

Веретенников Сергей Владимирович (RU)

F23C99/00 - Устройства для сжигания жидкого, газообразного и пылевидного топлива (устройства для сжигания твердого топлива F23B; горелки, форсунки F23D, конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; камеры сгорания для получения продуктов сгорания высокого давления или высокой скорости F23R)

Владельцы патента RU 2779123:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к устройствам сжигания топлива и может использоваться для сжигания жидких и газообразных топлив в энергоустановках различного назначения. Противоточная вихревая горелка содержит внутреннюю оболочку корпуса вихревой камеры, внешнюю оболочку корпуса вихревой камеры, сопло, полусферическую крышку, топливную форсунку, патрубок, резьбовой патрубок, свечу зажигания, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор, полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры. Технический результат - повышение равномерности распределения коэффициента теплоотдачи по наружной поверхности внутренней оболочки корпуса вихревой камеры, исключение возможности локального перегрева внутренней оболочки корпуса вихревой камеры. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам сжигания топлива и может использоваться для сжигания жидких и газообразных топлив в энергоустановках различного назначения.

Известна горелка вихревая противоточная RU 2740240 С1 20.07.2020 МПК F23G 7/06 (2006.01), F23C 1/00 (2006.01), относящаяся к области энергетики. Изобретение содержит камеру сгорания, сопло, завихритель, устройство подачи топлива, запальное устройство.

Недостатком горелки вихревой противоточной является узкий диапазон воспламенения по коэффициенту избытка воздуха, термическое разрушение сопла, неустойчивый режим работы, высокий уровень пульсаций давления, низкая полнота сгорания, отсутствие энергоразделения периферийного и приосевого потоков в проточной части горелки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является вихревая горелка RU 2310794 С1 15.06.2006 МПК F23D 5/00 (2006.01), д.п.20.11.2007 г.), которая относится к устройствам для сжигания топливных ресурсов и может применяться для розжига камер сгорания ГТУ и стабилизации фронта пламени в них. Изобретение содержит вихревую камеру, состоящую из внутренней и внешней оболочек корпуса, сопло, свечу зажигания, форсунку, полусферическую крышку, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор.

Недостатком наиболее близкой по технической сущности конструкции является газодинамическая неустойчивость течения топливовоздушной смеси в области воспламенения; узкий диапазон воспламенения по коэффициенту избытка воздуха.

Техническим результатом изобретения является повышение газодинамической устойчивости течения топливовоздушной смеси в области воспламенения; расширение диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха.

Технический результат достигается тем, что в противоточной вихревой горелке содержащей внутреннюю оболочку корпуса вихревой камеры, внешнюю оболочку корпуса вихревой камеры, сопло, полусферическую крышку, топливную форсунку, патрубок, резьбовой патрубок, свечу зажигания, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор, при этом полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.

В целях повышения газодинамической устойчивости течения топливовоздушной смеси в области воспламенения и расширения диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - продольный разрез противоточной вихревой горелки;

Фиг.2 - поперечный разрез А-А с фиг.1, на котором представлен завихритель.

Противоточная вихревая горелка содержит резьбовой штуцер сжатого воздуха 1, выполненный тангенциально к внешней оболочке 2 корпуса вихревой камеры. Завихритель 3 расположен между соплом 4 и внутренней оболочкой 5 корпуса вихревой камеры. Завихритель 3 представляет собой кольцевой канал с системой тангенциальных вводов окислителя, распределенных по боковой поверхности. Внутренняя оболочка 5 корпуса вихревой камеры фиксируется внутренней проставкой 6, которая соединяется с диффузором 7. Диффузор 7 через резьбовое соединение сопрягается с внешней оболочкой 2 корпуса вихревой камеры и фланцем 8, который в совокупности с внешней проставкой 9 и полусферической крышкой 10 формирует область стабилизации пламени 11, в которой организовано смешение и воспламенение топливовоздушной смеси. К полусферической крышке 10 крепится патрубок 12, в который установлена топливная форсунка 13 и резьбовой патрубок 14 со свечой зажигания 15. Для соединения противоточной вихревой горелки с внешними элементами энергетических установок в конструкции предусмотрен крепежный фланец 16 соединенный с внешней оболочкой 2 корпуса вихревой камеры.

Противоточная вихревая горелка работает следующим образом: поток окислителя подается через резьбовой штуцер сжатого воздуха 1 в охлаждающий канал, расположенный между внешней 2 и внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры и имеющий постоянную площадь сечения по длине цилиндрического участка внутренней оболочки для исключения возможности локального перегрева. Резьбовой штуцер сжатого воздуха 1 выполнен тангенциально к оси охлаждающего канала для сообщения потоку окружной составляющей скорости, что позволяет интенсифицировать процесс охлаждения внутренней 5 оболочки корпуса вихревой камеры. Из охлаждающего канала поток окислителя через завихритель 3 попадает в периферийную часть внутреннего пространства внутренней 5 оболочки корпуса вихревой камеры. Двигаясь по потоку в область смешения и воспламенения, окислитель проходя проставку 6 попадает в диффузор 7, где снижается скорость потока и повышается его статическое давление. На выходе из диффузора 7 поток попадает в торовую область ограниченную внешней проставкой 9 и полусферической крышкой 10, где образуется тороидальный вихрь. Топливо в область смешения и воспламенения попадает через форсунку 13, которая установлена в патрубок 12, расположенный в полусферической крышке 10. Топливная форсунка 13 расположена соосно внутренней 5 оболочке корпуса вихревой камеры, что обеспечивает повышение степени гомогенизации компонентов топливовоздушной смеси в области смешения и воспламенения. Воспламенение топливовоздушной смеси в области стабилизации пламени 11 обеспечивается свечой зажигания 15, которая закручивается в резьбовой патрубок 14, выполненный в полусферической крышке 10. Для расширения диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха полусферическая крышка 10 имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры. Из диффузора 7 реагирующий поток направляется в приосевую область внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры, откуда поступает в сопло 4, непрерывно взаимодействуя с окислителем на периферии и формируя факел продуктов сгорания.

Противоточная вихревая горелка, содержащая внутреннюю оболочку корпуса вихревой камеры, внешнюю оболочку корпуса вихревой камеры, сопло, полусферическую крышку, топливную форсунку, патрубок, резьбовой патрубок, свечу зажигания, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор, отличающаяся тем, что полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.

Изобретение относится к устройству для генерирования высокоамплитудных волн давления, в частности для очистки котла, содержащему устойчивый к давлению резервуар (21, 40) с установленной в нем камерой (121) сгорания, которая может быть наполнена текучим горючим материалом по питающим трубопроводам. Устойчивый к давлению резервуар содержит выпускное отверстие (306) для направленного сброса давления газа, возникшего в результате воспламенения горючего материала.

Шихта для получения пористого проницаемого каталитического материала // 2772337

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов каталитических нейтрализаторов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Пароплазменное горелочное устройство с внутрицикловой газификацией топлива // 2769172

Устройство относится к теплоэнергетике, в частности, к водородной энергетике, и может быть использовано для получения тепловой энергии из воды в дополнение к тепловой энергии углеводородного топлива. Пароплазменное горелочное устройство с внутрицикловой газификацией топлива содержит огневую камеру, выполненную в виде линейной цепи сопел Лаваля, в которой выход предыдущего сопла соединен со входом последующего сопла цепи так, что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего.

Способ уменьшения загрязнения окружающей среды исходным сырьем тяжелого судового жидкого топлива и устройство для его осуществления // 2768712

Изобретение относится к области нефтепереработки. Предложено устройство для уменьшения загрязнения окружающей среды исходным сырьем тяжелого судового жидкого топлива, включающее первый резервуар, второй резервуар, гидравлически сообщающийся с первым резервуаром, и третий резервуар, гидравлически сообщающийся со вторым резервуаром и обеспечивающий возможность обработки жидких компонентов, поступивших в него из второго сосуда, отделение любых остаточных газообразных компонентов и любых побочных углеводородных компонентов от конечного продукта тяжелого судового жидкого топлива и выгрузки тяжелого судового жидкого топлива, и линию разгрузки из третьего резервуара для выгрузки продукта ТСЖТ.

Проточный котёл пульсирующего горения // 2767121

Изобретение относится к области отопления, в частности к нагревателям текучей среды, в которых сжигание происходит в импульсном режиме вследствие акустического резонанса в газовой массе, и может быть использовано для нагрева теплоносителей различными горючими газами, например, в нефтеперерабатывающей отрасли.

Устройство пульсирующего горения с повышенным кпд и с пониженным уровнем шума // 2766502

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа. Устройство пульсирующего горения содержит камеру сгорания, соединенный с ней узел подачи воздуха и горючего газа и соединенный с ней дымовой канал, включающий по меньшей мере одну соединенную с камерой сгорания резонансную трубу и последовательно расположенные после по меньшей мере одной резонансной трубы по меньшей мере два резонатора Гельмгольца, каждый из которых образован дымовой камерой и расположенной после нее дымовой трубой, при этом собственная резонансная частота каждого из резонаторов Гельмгольца ниже частоты пульсаций горения.

Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа // 2762608

Изобретение относится к области энергетики и может применяться в аппаратах для плавления базальта с реализацией погружного горения. Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа заключается в раздельной подаче природного газа и окислителя в горелке, нагреве природного газа от стенок отверстия до температуры разложения на водород и углерод, горении выходящих компонентов, образовании в процессе горения тепла, причем компоненты горения нагревают с помощью футеровки пода печи, тем самым образованное тепло возвращают в плавильную печь через перфорацию пода печи, при этом выходящие компоненты начинают гореть непосредственно на выходе из горелки и продолжают гореть в расплаве, при этом на выходе из горелки получают высокоэффективное топливо в виде сажеводородной смеси.

Устройство рециркуляции дымовых газов // 2761254

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в водогрейных котлах. Устройство содержит горелку 1 с радиально встроенными патрубками 2, расположенными по окружности горелки.

Теплогенератор пульсирующего горения // 2760606

Изобретение относится к энергетике. Теплогенератор пульсирующего горения (ТПГ) содержит клапанно-смесительное устройство на входе в камеру сгорания, выход из которой через трубы-резонаторы и дымовую трубу сообщен с атмосферой.

Тепловодородный генератор // 2757044

Изобретение относится к теплогенерирующим установкам, работающим на природном газе, и служит для утилизации вредных газообразных выбросов. В тепловодородном генераторе продуктовые трубопроводы соединены через теплообменник с узлом выделения водорода, состоящим из нескольких адсорберов.