RU2152558C1

RU2152558C1 - Burner

Info

Publication number: RU2152558C1
Application number: RU98121782A
Authority: RU
Inventors: В.И. Зарубин; А.В. Ермолаев
Original assignee: Зарубин Виктор Иванович; Ермолаев Александр Владимирович
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-07-10

Abstract

FIELD: fuel combustion mainly in gas-turbine plants. SUBSTANCE: burner has cylindrical body equipped with fuel swirler and nozzle with toroidal wall at outlet. Body is mounted in air pipe in annular- space relation to its wall. Fuel feed header of, say, toroidal shape provided with nozzles arranged over circumference is installed at air admission side of air pipe. Header communicates through radial pipe connections with body interior. In addition, one more fuel feed header may be installed in air chamber for mixing fuel with air; both headers are to be mounted in same plane or spaced apart through 0.5-3.0 of outer diameter of header tube to improve stability of fuel combustion and to reduce content of nitric oxides in combustion products. EFFECT: improved environmental friendliness. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива, преимущественно в камерах сгорания газотурбинных установок. The invention relates to the field of fuel combustion, mainly in the combustion chambers of gas turbine plants.

Известна инжекционная горелка, представляющая собой корпус с регулятором расхода воздуха на входе, газораспределительное устройство, установленное по оси корпуса и снабженное в зоне регулятора расхода радиальными отводами с аксиальными газовыпускными соплами, радиальными отводами, установленными в выходном участке корпуса и подключенными к тангенциальным газовыпускным соплам, а также центральным газовыпускным сопловым насадком, установленным на уровне или за выходным торцом корпуса (авт.св. СССР N 1695046, опубликовано 30.11.91 г., Бюл. N 44). Known injection burner, which is a casing with an air inlet flow regulator, a gas distribution device mounted along the axis of the casing and equipped with radial outlets in the zone of the flow regulator with axial gas outlets, radial outlets installed in the outlet section of the casing and connected to tangential gas outlets, and also a central gas nozzle nozzle mounted at or behind the outlet end of the hull (ed. St. USSR N 1695046, published November 30, 91, Bull. N 44).

Недостатком известной горелки является неустойчивое горение, поскольку стабилизирующая факел закрутка топлива осуществляется только за счет тангенциальных газовыпускных сопел, а основная часть топлива выходит прямоточно через газовыпускной сопловой насадок. A disadvantage of the known burner is unstable combustion, since the flame stabilizing fuel swirl is carried out only due to tangential gas outlet nozzles, and the main part of the fuel exits directly through the gas outlet nozzle nozzles.

Известна горелка, представляющая собой цилиндрический корпус, установленный с кольцевым зазором в воздушной трубе и снабженный резонансной камерой смешения, имеющей сопло с тороидальной стенкой на выходе, и выполненные в корпусе, изолированные от топливной магистрали воздушные каналы, соединяющие резонансную камеру с воздушной трубой, а перед торовой поверхностью сопла укреплен диск, образующий со срезом трубы радиальную щель (авт.св. СССР N 595590, опубликовано 28.02.78 г., Бюл. N 8 - прототип). A burner is known, which is a cylindrical body installed with an annular gap in the air pipe and equipped with a resonant mixing chamber having a nozzle with a toroidal outlet wall and air channels connecting the resonant chamber with the air pipe and made in the housing, isolated from the fuel line, and the torus surface of the nozzle is reinforced with a disk forming a radial gap with a pipe cut (ed. St. USSR N 595590, published 02/28/78, Bull. N 8 - prototype).

Недостатком данной горелки является то, что несмотря на хорошую стабилизацию факела за счет закрутки всего топлива, подаваемого на горение, в продуктах сгорания содержится высокое количество окислов азота, поскольку отсутствует предварительное смешение топлива с воздухом. The disadvantage of this burner is that despite good stabilization of the flame due to the swirl of all the fuel supplied to the combustion, the combustion products contain a high amount of nitrogen oxides, since there is no preliminary mixing of the fuel with air.

Заявляемое решение позволяет снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания благодаря наличию коллектора, обеспечивающего подачу топлива на вход воздуха в воздушную трубу и его равномерное перемешивание с воздухом. А подача части топлива на горение через завихритель топлива позволяет достичь хорошей стабилизации факела. Таким образом, заявленная горелка обеспечивает устойчивое горение топлива при допустимых нормах содержания окислов азота в продуктах сгорания. The claimed solution allows to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products due to the presence of a collector that provides fuel for the air inlet into the air pipe and its uniform mixing with air. And the supply of part of the fuel for combustion through the fuel swirl allows you to achieve good stabilization of the torch. Thus, the inventive burner provides stable combustion of fuel at acceptable standards for the content of nitrogen oxides in the combustion products.

Предложена горелка, включающая цилиндрический корпус, оснащенный завихрителем топлива и соплом с тороидальной стенкой на выходе. Корпус установлен с кольцевым зазором в воздушной трубе. На входе воздуха в воздушную трубу расположен коллектор подачи топлива, имеющий, например, тороидальную форму, оснащенный расположенными по окружности соплами. Коллектор сообщен радиальными патрубками с внутренней полостью корпуса. Кроме того, для равномерности перемешивания топлива с воздухом в воздушной камере может быть установлен дополнительный коллектор подачи топлива, при этом оба коллектора расположены в одной плоскости или же один смещен относительно другого по оси корпуса горелки на расстояние, равное 0,5 ... 3,0 наружного радиуса трубы, из которой выполнены коллекторы. A burner is proposed that includes a cylindrical body equipped with a fuel swirl and a nozzle with a toroidal outlet wall. The housing is installed with an annular gap in the air pipe. At the air inlet to the air pipe, there is a fuel supply manifold having, for example, a toroidal shape, equipped with nozzles arranged around the circumference. The collector is communicated by radial pipes with an internal cavity of the housing. In addition, for uniform mixing of fuel with air, an additional fuel supply manifold can be installed in the air chamber, while both collectors are located in the same plane or one is offset relative to the other along the axis of the burner body by a distance equal to 0.5 ... 3, 0 the outer radius of the pipe from which the collectors are made.

Предлагаемая горелка иллюстрируется чертежами. The proposed burner is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид горелки (разрез по А - А). In FIG. 1 shows a general view of the burner (section along A - A).

На фиг. 2 показан общий вид горелки (вид сверху). In FIG. 2 shows a general view of the burner (top view).

На фиг. 3 показан общий вид горелки с двумя коллекторами. In FIG. 3 shows a general view of a burner with two manifolds.

На фиг. 4 показан общий вид горелки с двумя коллекторами при смещении одного коллектора относительно другого по оси корпуса горелки. In FIG. 4 shows a general view of a burner with two collectors when one collector is offset relative to the other along the axis of the burner body.

Горелка (фиг. 1) включает цилиндрический корпус 1, оснащенный завихрителем топлива 2 и соплом с тороидальной стенкой 3 на выходе. Корпус горелки расположен в воздушной трубе 4 с кольцевым зазором 5. На входе воздуха в воздушную трубу 4 установлен коллектор подачи топлива 6, имеющий, например, тороидальную форму, и оснащенный расположенными по окружности соплами 7. Коллектор б сообщен радиальными патрубками 8 (фиг. 2) с внутренней полостью корпуса 1. В воздушной трубе 4 может быть расположен дополнительный коллектор подачи топлива 9, имеющий, например, тороидальную форму, (фиг.3) с соплами 10. Коллектор 9 расположен в одной плоскости с основным коллектором 6 (фиг. 3) или смещен относительно основного коллектора 6 (фиг. 4) по оси корпуса 1 горелки на расстояние равное 0,5 ... 3,0 наружного радиуса трубы, из которой изготовлены коллекторы. The burner (Fig. 1) includes a cylindrical housing 1 equipped with a fuel swirl 2 and a nozzle with a toroidal wall 3 at the outlet. The burner body is located in the air pipe 4 with an annular gap 5. At the air inlet to the air pipe 4, a fuel supply manifold 6 is installed, having, for example, a toroidal shape and equipped with nozzles 7 located around the circumference. The manifold b is connected by radial pipes 8 (Fig. 2 ) with the internal cavity of the housing 1. In the air pipe 4, an additional fuel supply manifold 9 may be located, having, for example, a toroidal shape (Fig. 3) with nozzles 10. The manifold 9 is located in the same plane with the main manifold 6 (Fig. 3 ) or rel with respect to the main collector 6 (Fig. 4) along the axis of the burner body 1 to a distance equal to 0.5 ... 3.0 of the outer radius of the pipe from which the collectors are made.

Смещение коллекторов относительно друг друга по оси корпуса горелки в указанном диапазоне обусловлено следующими соображениями - смещение коллекторов приводит к уменьшению гидравлического сопротивления горелки по воздуху. The displacement of the collectors relative to each other along the axis of the burner body in the specified range is due to the following considerations - the displacement of the collectors leads to a decrease in the hydraulic resistance of the burner through the air.

При смещении коллекторов менее чем на 0,5 наружного радиуса трубы увеличивается гидравлическое сопротивление горелки по воздуху и эффект от смещения коллекторов становится незначительным. If the collector displacement is less than 0.5 of the outer radius of the pipe, the air resistance of the burner increases and the effect of the displacement of the collector becomes insignificant.

При смещении коллекторов более чем на 3,0 наружного радиуса: трубы снижается эффект от предварительного смешивания топлива с воздухом для той части топлива, которая выходит из вынесенного по ходу воздуха коллектора. При этом происходит увеличение содержания окислов азота в продуктах сгорания топлива. If the collectors are displaced by more than 3.0 outside radius: the pipe, the effect of preliminary mixing of fuel with air decreases for that part of the fuel that leaves the manifold taken out along the air. In this case, there is an increase in the content of nitrogen oxides in the fuel combustion products.

Горелка работает следующим образом. The burner operates as follows.

Воздух для горения поступает по воздушной трубе 4. Топливо поступает во внутреннюю полость корпуса 1 горелки и далее, разделяется на две части, часть топлива подается по радиальным патрубкам 8 в коллектор 6 (или коллекторы 6 и 9) и далее через сопла 7 (или сопла 7 и 10) топливо поступает в кольцевой зазор 5, где перемешивается с воздухом. Другая часть топлива, пройдя через завихрители топлива 2 и тороидальное сопло 3, поступает в топку. Combustion air enters through the air pipe 4. Fuel enters the internal cavity of the burner housing 1 and then, is divided into two parts, part of the fuel is fed through radial pipes 8 to the manifold 6 (or manifolds 6 and 9) and then through the nozzle 7 (or nozzle 7 and 10) the fuel enters the annular gap 5, where it is mixed with air. Another part of the fuel, passing through the fuel swirls 2 and the toroidal nozzle 3, enters the furnace.

Claims

1. A burner comprising a cylindrical body equipped with a fuel swirl and a nozzle with a toroidal wall at the outlet, located with an annular gap in the air pipe, characterized in that a collector is located in the annular gap of the air pipe at the air inlet, for example, having a toroidal shape , with fuel supply nozzles in communication with the internal cavity of the burner body by radial nozzles.

2. The burner according to claim 1, characterized in that in the annular gap of the air pipe at the air inlet there is an additional manifold, for example, of a toroidal shape, with fuel supply nozzles in communication with the inner cavity of the burner body by radial nozzles.

3. The burner according to claim 2, characterized in that the collectors are offset relative to each other along the axis of the burner body by a distance equal to 0.5-3.0 A, where A is the outer radius of the manifold pipe.