RU2310794C1 - Swirl burner - Google Patents
Swirl burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310794C1 RU2310794C1 RU2006121286/06A RU2006121286A RU2310794C1 RU 2310794 C1 RU2310794 C1 RU 2310794C1 RU 2006121286/06 A RU2006121286/06 A RU 2006121286/06A RU 2006121286 A RU2006121286 A RU 2006121286A RU 2310794 C1 RU2310794 C1 RU 2310794C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- nozzle
- compressed air
- vortex
- swirl chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для сжигания топливных ресурсов и может применяться для розжига камер сгорания ГТУ и стабилизации фронта пламени в них.The invention relates to a device for burning fuel resources and can be used to ignite the combustion chamber of a gas turbine and stabilize the flame front in them.
Известна вихревая горелка воспламенитель, предназначенная для сжигания жидкого или газообразного топлива, содержащая вихревую камеру, завихритель, сопло-диафрагму, корпус, штуцер подачи сжатого воздуха, форсунку, свечу зажигания, перфорированную камеру, крышку (см. Ш.А.Пиралишвили, В.М.Поляев, М.Н.Сергеев. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. - М.: УНПЦ Энергомаш, 2000. - с.310, рис.7.3).A vortex burner is known as an igniter intended for burning liquid or gaseous fuel, containing a vortex chamber, a swirl, a nozzle-diaphragm, a housing, a compressed air supply nozzle, a nozzle, a spark plug, a perforated chamber, a cover (see Sh.A. Piralishvili, V. M.Polyaev, MN Sergeev. Vortex effect. Experiment, theory, technical solutions. - M.: UNPTs Energomash, 2000. - p. 310, Fig. 7.3).
Недостатком данной конструкции является низкая полнота сгорания, узкий диапазон устойчивости по коэффициенту избытка воздуха.The disadvantage of this design is the low completeness of combustion, a narrow range of stability by the coefficient of excess air.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является горелочное устройство для розжига камеры сгорания, содержащее вихревую камеру, сопло, свечу зажигания, форсунку, обечайку, полусферическую крышку, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель (SU 1720355 A1, F23 R3/28. Горелочное устройство для розжига камеры сгорания 13.11.89).Closest to the technical nature of the proposed device is a burner device for igniting a combustion chamber containing a vortex chamber, a nozzle, a spark plug, a nozzle, a shell, a hemispherical cover, a threaded fitting for compressed air, a swirler (SU 1720355 A1, F23 R3 / 28. for ignition of the combustion chamber 11/13/89).
Недостатком данной конструкции является невысокая стабильность горения, низкая надежность элементов конструкции, узкий концентрационный диапазон устойчивой работы, низкая эффективность охлаждения, большие гидравлические потери, неудовлетворительные эмиссионные характеристики, низкая скорость истечения продуктов сгорания, недостаточная эффективность охлаждения сопла.The disadvantage of this design is the low stability of combustion, low reliability of structural elements, a narrow concentration range of stable operation, low cooling efficiency, large hydraulic losses, poor emission characteristics, low rate of expiration of combustion products, insufficient cooling efficiency of the nozzle.
Техническим результатом изобретения является повышение стабильности горения и снижение токсичности продуктов сгорания, повышение надежности элементов конструкции, расширение концентрационного диапазона устойчивой работы, повышение эффективности охлаждения внутренней оболочки корпуса вихревой камеры, снижение гидравлических потерь, увеличение скорости истечения продуктов сгорания, повышение эффективности охлаждения сопла.The technical result of the invention is to increase combustion stability and reduce the toxicity of combustion products, increase the reliability of structural elements, expand the concentration range of stable operation, increase the cooling efficiency of the inner shell of the vortex chamber body, reduce hydraulic losses, increase the rate of expiration of combustion products, increase the cooling efficiency of the nozzle.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что вихревая горелка, содержащая вихревую камеру, сопло, свечу зажигания, форсунку, обечайку, полусферическую крышку, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, имеет внутреннюю оболочку корпуса вихревой камеры, состоящую из двух участков:The essence of the proposed technical solution is that a vortex burner containing a vortex chamber, a nozzle, a spark plug, a nozzle, a shell, a hemispherical cover, a threaded fitting for compressed air, a swirler, has an inner shell of the vortex chamber body, consisting of two sections:
цилиндрического и конического. Обечайка имеет один конический участок. Щелевые отверстия втулки обечайки имеют кольцевую форму. Вихревая горелка имеет диффузор, сопряженный с полусферической крышкой. Штуцер подачи сжатого воздуха крепится тангенциально к корпусу вихревой камеры. Сопло вихревого горелочного устройства выполнено профилированным, а его внешняя поверхность выполнена в виде шнекового закручивающего устройства.cylindrical and conical. The shell has one conical section. Slotted holes of the shell sleeve are ring-shaped. The vortex burner has a diffuser associated with a hemispherical cap. The compressed air inlet is attached tangentially to the body of the vortex chamber. The nozzle of the vortex burner device is shaped, and its outer surface is made in the form of a screw twisting device.
В целях повышения стабильности горения и снижения токсичности продуктов сгорания, внутренняя оболочка корпуса вихревой камеры имеет цилиндрический и конический участки. Для повышения надежности элементов конструкции, обечайка имеет один конический участок. Кольцевая форма щелевых отверстий втулки обечайки и угол их наклона, равный углу наклона конического участка обечайки, а также наличие диффузора, сопряженного с полусферической крышкой, позволяют расширить концентрационный диапазон устойчивой работы вихревой горелки. Повышение эффективности охлаждения внутренней оболочки корпуса вихревой камеры и снижение гидравлических потерь обеспечивается креплением штуцера подачи сжатого воздуха к внешней оболочке корпуса вихревой камеры, выполненным тангенциально. Для повышения скорости истечения продуктов сгорания сопло выполнено профилированным. В целях повышения эффективности охлаждения сопла его внешняя поверхность выполнена в виде шнекового закручивающего устройства.In order to increase combustion stability and reduce the toxicity of combustion products, the inner shell of the vortex chamber body has cylindrical and conical sections. To increase the reliability of structural elements, the shell has one conical section. The annular shape of the slotted holes of the shell sleeve and their angle of inclination equal to the angle of inclination of the conical section of the shell, as well as the presence of a diffuser coupled with a hemispherical cover, allow us to expand the concentration range of the stable operation of the vortex burner. Improving the cooling efficiency of the inner shell of the vortex chamber housing and reducing hydraulic losses is ensured by attaching the compressed air supply fitting to the outer shell of the vortex chamber housing, performed tangentially. To increase the rate of expiration of the combustion products, the nozzle is made profiled. In order to increase the cooling efficiency of the nozzle, its outer surface is made in the form of a screw twisting device.
На фиг.1 изображен продольный разрез вихревой горелки;Figure 1 shows a longitudinal section of a vortex burner;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;
на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1;figure 3 - section bb in figure 1;
на фиг.4 - разрез С-С на фиг.1;figure 4 is a section CC in figure 1;
на фиг.5 - разрез D-D на фиг.1.figure 5 - section D-D in figure 1.
Вихревая горелка (фиг.1) содержит резьбовой штуцер сжатого воздуха 1, который крепится тангенциально к внешней оболочке 2 корпуса вихревой камеры. Завихритель 3 установлен между соплом 4 и внутренней оболочкой 5 корпуса вихревой камеры. Завихретель 3 представляет собой цилиндрическое кольцо, соосное вихревой камере. Сопло 4 выполнено профилированным и имеет две части: дозвуковую и сверхзвуковую для разгона факела продуктов сгорания до сверхзвуковых скоростей. Внутренняя 5 и внешняя 2 оболочки корпуса вихревой камеры расположены коаксиально. Внутренняя оболочка 5 корпуса вихревой камеры состоит из цилиндрического и конического участков. Втулка 6 обечайки 7 крепится на резьбе к торцевой части конического участка внутренней оболочки корпуса вихревой камеры. Втулка 6 обечайки имеет щелевые отверстия 8, наклонные к оси обечайки под углом, равным углу конической поверхности обечайки. Диффузор 9 прикреплен к внешней оболочке 2 корпуса вихревой камеры винтами с одной стороны, а с другой стороны соединен болтами с полусферической крышкой 10. Угол раскрытия диффузора 9 определяет конечное значение диаметра полусферической крышки 10. К полусферической крышке 10 крепится патрубок 11, в который по резьбе закручивается топливная форсунка 12 и резьбовой патрубок 13, в котором установлена свеча зажигания 14. Полусферическая крышка 10 и диффузор 9 образуются область предкамеры 15. Сопло 4 имеет охлаждающую рубашку 16.The vortex burner (Fig. 1) contains a threaded fitting for compressed air 1, which is attached tangentially to the outer shell 2 of the vortex chamber body. The swirl 3 is installed between the nozzle 4 and the inner shell 5 of the housing of the vortex chamber. Swirl 3 is a cylindrical ring coaxial with the swirl chamber. The nozzle 4 is made profiled and has two parts: subsonic and supersonic for accelerating the torch of combustion products to supersonic speeds. The inner 5 and outer 2 shell shell of the vortex chamber are located coaxially. The inner shell 5 of the housing of the vortex chamber consists of a cylindrical and conical sections. The sleeve 6 of the shell 7 is mounted on the thread to the end of the conical section of the inner shell of the housing of the vortex chamber. The sleeve 6 of the shell has slotted holes 8 inclined to the axis of the shell at an angle equal to the angle of the conical surface of the shell. The diffuser 9 is attached to the outer shell 2 of the vortex chamber body with screws on one side and bolted to the hemispherical cover 10. The opening angle of the diffuser 9 determines the final diameter of the hemispherical cover 10. A pipe 11 is attached to the hemispherical cover 10, into which it is threaded the fuel nozzle 12 and the threaded pipe 13, in which the spark plug 14 is mounted, are screwed on. A hemispherical cover 10 and a diffuser 9 form the area of the precamera 15. The nozzle 4 has a cooling jacket 16.
Вихревая горелка работает следующим образом. Сжатый воздух от компрессора через резьбовой штуцер 1, тангенциальное крепление которого осуществляет первоначальную закрутку потока, поступает в кольцевой канал, образованный внешней 2 и внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры. Затем через завихритель 3 часть сжатого воздуха в качестве окислителя поступает во внутреннюю оболочку 5 корпуса вихревой камеры, и в виде периферийного интенсивно закрученного потока движется в направлении обечайки 7. Проходя через щелевые отверстия 8 втулки обечайки, с определенным искажением интенсивности и формы, периферийный поток поступает через диффузор 9 в предкамеру 15. За счет определенного угла раскрытия диффузора 9 и радиусного перехода к сферической крышке 10 в предкамере 15 образуется торовая область вторичной закрутки в плоскости, перпендикулярной направлению движения потока окислителя. В область формирующегося тора впрыскивается топливо через форсунку 12 и подводится факел разряда свечи зажигания 14. Продукты сгорания истекают из отверстия сопла 4 в виде приосевого потока, вращающегося по закону, близкому к ω=const. Закрученный поток окислителя, протекающий по кольцевому каналу между внешней 2 и внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры, а также между соплом 4 и охлаждающей рубашкой 16, обеспечивает надежное конвективно-пленочное охлаждение элементов конструкции горелки. А периферийный поток - равномерное разбавление продуктов сгорания необходимыми для завершения реакций окисления массами воздуха. Такая организация процессов смесеподготовки, испарения и горения позволяет существенно расширить концентрационный диапазон устойчивой работы, а также понизить концентрацию окислов азота за счет снижения выхода быстрых NOX - рециркуляцией продуктов сгорания в зоне воспламенения и стабилизации фронта пламени, снижения образования термических NOX - каскадным разбавлением продуктов реакций массами окислителя из периферийного потока по длине зоны горения.Vortex burner operates as follows. Compressed air from the compressor through the threaded fitting 1, the tangential fastening of which carries out the initial swirling of the flow, enters the annular channel formed by the outer 2 and inner 5 shells of the vortex chamber body. Then, through the swirler 3, a part of the compressed air enters the inner shell 5 of the vortex chamber body as an oxidizing agent, and moves in the form of a peripherally intensely swirling flow in the direction of the shell 7. Passing through the slotted holes 8 of the shell shell, with a certain distortion of intensity and shape, the peripheral flow enters through the diffuser 9 to the pre-chamber 15. Due to a certain opening angle of the diffuser 9 and the radius transition to the spherical cover 10, a torus region of secondary twisting in the plane is formed in the pre-chamber 15 spine perpendicular to the direction of flow of the oxidizing agent. Fuel is injected into the region of the forming torus through the nozzle 12 and the spark plug discharge torch 14. The combustion products flow out of the nozzle opening 4 in the form of an axial flow rotating according to a law close to ω = const. The swirling oxidant stream flowing through the annular channel between the outer 2 and inner 5 shells of the vortex chamber body, as well as between the nozzle 4 and the cooling jacket 16, provides reliable convective-film cooling of the burner design elements. And the peripheral flow is a uniform dilution of the combustion products necessary for the completion of the oxidation reactions by air masses. Such an organization of the mixtures of preparation, evaporation and combustion can significantly expand the concentration range of stable operation, as well as lower the concentration of nitrogen oxides by reducing the output of fast NO X - by recirculation of combustion products in the ignition zone and stabilization of the flame front, reducing the formation of thermal NO X - by cascading dilution of products reactions with oxidizer masses from the peripheral flow along the length of the combustion zone.
Конструкция вихревой горелки предусматривает удобство воспламенения, регулирования, поддержания необходимых соотношений топлива и окислителя при изменениях нагрузки и режимных параметров, обеспечивает пониженное содержание окислов азота NOX в продуктах сгорания.The design of the vortex burner provides for the convenience of ignition, regulation, maintenance of the necessary fuel and oxidizer ratios under changes in load and operating parameters, provides a reduced content of nitrogen oxides NO X in the combustion products.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121286/06A RU2310794C1 (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Swirl burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121286/06A RU2310794C1 (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Swirl burner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2310794C1 true RU2310794C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006121286/06A RU2310794C1 (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Swirl burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2310794C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647356C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Counterflow vortex burner for combustion of solid pulverised fuel |
| RU2684763C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Counterflow vortex burner device for combustion of solid dust-like fuel |
| RU2737070C1 (en) * | 2020-03-03 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Combustion chamber of production line for production of litter materials |
| RU2740240C1 (en) * | 2020-07-20 | 2021-01-12 | Роман Лазирович Илиев | Counterflow vortex burner |
| RU204143U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Vortex Combustion Chamber Litter Machine |
| RU2755430C1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-15 | Эбершпехер Клаймит Контрол Системз ГмбХ | Combustion chamber assembly for fuel-fired vehicle heater |
| RU2779123C1 (en) * | 2021-12-06 | 2022-09-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" | Countercurrent vortex burner |
-
2006
- 2006-06-15 RU RU2006121286/06A patent/RU2310794C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647356C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Counterflow vortex burner for combustion of solid pulverised fuel |
| RU2684763C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Counterflow vortex burner device for combustion of solid dust-like fuel |
| RU2737070C1 (en) * | 2020-03-03 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Combustion chamber of production line for production of litter materials |
| RU2755430C1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-15 | Эбершпехер Клаймит Контрол Системз ГмбХ | Combustion chamber assembly for fuel-fired vehicle heater |
| US11772455B2 (en) | 2020-03-13 | 2023-10-03 | Eberspächer Climate Control Systems GmbH | Combustion chamber assembly unit for a fuel-operated vehicle heater |
| RU2740240C1 (en) * | 2020-07-20 | 2021-01-12 | Роман Лазирович Илиев | Counterflow vortex burner |
| RU204143U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Vortex Combustion Chamber Litter Machine |
| RU2779123C1 (en) * | 2021-12-06 | 2022-09-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" | Countercurrent vortex burner |
| RU2800206C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Counterflow three-fuel swirl burner |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6701713B2 (en) | Pilot burner, premixing combustor, and gas turbine | |
| US2517015A (en) | Combustion chamber with shielded fuel nozzle | |
| RU2262638C2 (en) | Prechamber for gas turbine | |
| US8161725B2 (en) | Compact cyclone combustion torch igniter | |
| RU2310794C1 (en) | Swirl burner | |
| JPH0820047B2 (en) | Low NOx short flame burner | |
| JPH08240129A (en) | Combustion apparatus for gas-turbine engine | |
| RU2439435C1 (en) | Gte combustion chamber front device fuel-air module | |
| US5473882A (en) | Combustion apparatus for a gas turbine having separate combustion and vaporization zones | |
| US5146741A (en) | Gaseous fuel injector | |
| RU2197684C2 (en) | Method for separating flame from injector provided with two-flow tangential inlet | |
| KR102318108B1 (en) | Mixed-combustion burner device | |
| CN113464982A (en) | Center staged combustion chamber based on self-excitation sweep oscillation fuel nozzle | |
| JP4861910B2 (en) | Diffusion combustion type gas turbine combustor | |
| RU2212003C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
| US5163287A (en) | Stored energy combustor with fuel injector containing igniter means for accommodating thermal expansion | |
| KR20030053435A (en) | Improved liquid fuel injector for burners of gas turbines | |
| CN215175236U (en) | Center staged combustion chamber based on self-excitation sweep oscillation fuel nozzle | |
| RU118029U1 (en) | HEAT PIPE OF A SMALL EMISSION COMBUSTION CHAMBER WITH DIRECTED DIRECTION OF AIR | |
| CN202884929U (en) | Serrated gas burner | |
| JP2016194408A (en) | Burner device for mixed combustion, and boiler | |
| RU2212004C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
| CN218914919U (en) | Low-emission high-speed combustor and flameless combustion device | |
| SU1280271A1 (en) | Burner | |
| RU2256851C1 (en) | Method of burning fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20100323 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180616 |