[go: up one dir, main page]

RU2284434C2 - Method of and device for combustion of fuel - Google Patents

Method of and device for combustion of fuel Download PDF

Info

Publication number
RU2284434C2
RU2284434C2 RU2002112139/06A RU2002112139A RU2284434C2 RU 2284434 C2 RU2284434 C2 RU 2284434C2 RU 2002112139/06 A RU2002112139/06 A RU 2002112139/06A RU 2002112139 A RU2002112139 A RU 2002112139A RU 2284434 C2 RU2284434 C2 RU 2284434C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
combustion
fuel
jets
axes
Prior art date
Application number
RU2002112139/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002112139A (en
Inventor
Владимир Георгиевич Базаров (RU)
Владимир Георгиевич Базаров
Original Assignee
Московский авиационный институт (государственный технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский авиационный институт (государственный технический университет) filed Critical Московский авиационный институт (государственный технический университет)
Priority to RU2002112139/06A priority Critical patent/RU2284434C2/en
Publication of RU2002112139A publication Critical patent/RU2002112139A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284434C2 publication Critical patent/RU2284434C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; combustion of fuels.
SUBSTANCE: invention relates to combustion of fuels, mainly liquid ones, including viscous fuels and contaminated fuels of wide fraction composition in domestic and industrial furnaces. According to proposed method, fuel is mixed with primary air to form enriched fuel mixture and is combusted with obtaining of reducing products of incomplete combustion, and secondary air fed to incomplete combustion products in form of jets inclined to direction of flow which are twisting around their axes forming spiral swirl air strings on which reducing combustion products are afterburned, and crossing air swirls are formed in zone of combustion twisted in opposite sides around their axes, part of twisted swirl strings are divided by air jets non-twisted around their axes, and at combustion of low-volatile fuel mixture is fed to zone of fuel and air mixing in form of crossed jets of fuel gas and air twisted around their axes. Proposed device contains fuel feed unit, primary air-fuel mixer and combustion chamber with slot channels with fitted-in at least two corrugated spacers with inclined corrugations contacting by sides, direction of tilting of corrugations at adjacent spacers is opposite to form crossed channels. Combustion chamber is made in form of set of corrugated spacers with corrugations inclined in opposite directions and butt-jointed with interlapping. Inlet side of part of corrugated spacers is provided with self-contained manifold isolated from air space.
EFFECT: provision of complete combustion, uniform temperature field, reduction of toxicity of combustion products.
6 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для сжигания преимущественно жидких, в том числе вязких, загрязненных топлив широкого фракционного состава в бытовых печах и промышленных топках.The invention relates to heat engineering and is intended for the combustion of mainly liquid, including viscous, contaminated fuels of a wide fractional composition in domestic furnaces and industrial furnaces.

Известны способы сжигания жидких топлив путем их распыливания в потоке окислителя и стабилизации пламени на обратных токах, а также реализующие их камеры сгорания, содержащие топливную форсунку, установленную соосно завихрителю и размещенную в камере сгорания с выполненными в ее стенках отверстиями для подачи вторичного воздуха [1].Known methods of burning liquid fuels by spraying them in an oxidizer stream and stabilizing the flame at reverse currents, as well as realizing their combustion chambers containing a fuel nozzle mounted coaxially to the swirl and placed in the combustion chamber with openings for supplying secondary air made in its walls [1] .

Это техническое решение широко применяется в теплоэнергетике и обеспечивает высокую полноту и эффективность сгорания. Его недостатком является неравномерность температурного поля, вызванная крупномасштабной турбулентностью при стабилизации на обратных токах и повышенное выделение токсичных вещества в пламени ввиду неравномерности состава горючей смеси.This technical solution is widely used in the power system and provides high completeness and efficiency of combustion. Its disadvantage is the non-uniformity of the temperature field caused by large-scale turbulence during stabilization at reverse currents and increased release of toxic substances in the flame due to the uneven composition of the combustible mixture.

Наиболее близким является способ сжигания топлив, состоящий в том, что топливо смешивают с первичным воздухом, образуют обогащенную горючую смесь, сжигают ее с получением восстановительных продуктов неполного сгорания, которые дожигают во введенных в зону горения закрученных в противоположные стороны наклонных к оси потока струях вторичного воздуха, образующих закрученные потоки продуктов сгорания [2]. Этот способ обеспечивает существенную интенсификацию смесеобразования. Выбираем его за прототип предложенного способа.The closest is the method of burning fuels, which consists in the fact that the fuel is mixed with primary air, an enriched combustible mixture is formed, it is burned to produce reducing products of incomplete combustion, which are burned into the secondary air jets swirled to opposite sides of the flow axis that are opposite to the flow axis forming swirling flows of combustion products [2]. This method provides a significant intensification of mixture formation. We select it for the prototype of the proposed method.

В части устройства наиболее близким техническим решением является устройство для сжигания топлива, содержащее топливоподающий узел, подключенный к смесителю первичного воздуха с топливом, которые установлены в камере сгорания с выполненными в ней рядами щелевыми каналами для подвода вторичного воздуха в зону горения и гофрами [3].In terms of the device, the closest technical solution is a device for burning fuel, containing a fuel supply unit connected to a primary air mixer with fuel, which are installed in the combustion chamber with rows of slot channels made therein for supplying secondary air to the combustion zone and corrugations [3].

Недостатками известного способа [2] является неравномерность состава горючей смеси, что обуславливает неоднородность температурного поля и выделение токсичных веществ, таких как СО, продуктов химического недожога, а также окислов азота при сжигании локально обедненных горючих смесей.The disadvantages of this method [2] is the uneven composition of the combustible mixture, which leads to heterogeneity of the temperature field and the release of toxic substances, such as CO, products of chemical underburning, as well as nitrogen oxides during the burning of locally depleted fuel mixtures.

Недостатками известного устройства [3] является низкая эффективность смешения компонентов горючей смеси, повышенная металлоемкость камеры сгорания.The disadvantages of the known device [3] is the low efficiency of mixing the components of the combustible mixture, the increased metal consumption of the combustion chamber.

Целью изобретения является повышение эффективности и снижение токсичности сгорания.The aim of the invention is to increase efficiency and reduce combustion toxicity.

Эта цель в предложенном способе и осуществляющем его устройстве обеспечивается тем, что топливо смешивают с первичным воздухом, образуют обогащенную горючую смесь, сжигают ее с получением восстановительных продуктов неполного сгорания, которые дожигают во вводимых в зону наклоненных к оси потока струях вторичного воздуха, образующих закрученные потоки продуктов сгорания, струи смежных закрученных потоков дополнительно закручивают вокруг осей струй с образованием рядов скрещенных между собой вихревых шнуров, при этом ввод каждой периферийной пары противоположно закрученных воздушных потоков осуществляют ниже по потоку по отношению к центральным потокам.This goal in the proposed method and the device implementing it is ensured by the fact that the fuel is mixed with primary air, an enriched combustible mixture is formed, it is burned to produce incomplete recovery products that are burned into secondary air jets that are inclined to the flow axis and form swirling flows of combustion products, the jets of adjacent swirling streams are additionally twisted around the axis of the jets with the formation of rows of interconnected vortex cords, while the input of each feriynoy pair of oppositely swirling flows of air is carried downstream with respect to the central stream.

Кроме того, образованные в зоне горения чередующиеся вихревые шнуры закручивают в противоположных направлениях вокруг своих осей, часть закрученных вихревых шнуров разделяют незакрученными вокруг своих осей спиральными струями воздуха, а к зоне смешения основного топлива и воздуха подают газообразную горючую смесь в виде системы скрещенных, закрученных вокруг своих осей струй горючего газа и воздуха.In addition, alternating vortex cords formed in the combustion zone are twisted in opposite directions around their axes, part of the twisted vortex cords are separated by spiral jets of air not twisted around their axes, and a gaseous combustible mixture is supplied to the mixing zone of the main fuel and air in the form of a system of crossed twisted around their axes of jets of combustible gas and air.

В предложенном устройстве эта цель обеспечивается тем, что при его выполнении, включающем топливоподающий узел, подключенный к смесителю первичного воздуха с топливом, которые установлены в камере сгорания с выполненными в ней рядами щелевыми каналами для подачи вторичного воздуха и гофрами, в щелевых каналах установлены по меньшей мере две соприкасающиеся гофрированные проставки с наклонными гофрами, причем направление гофр у смежных проставок выполнено противоположным и образует скрещенные каналы. Кроме того, входная сторона части гофрированных проставок снабжена автономными коллекторами, изолированными от воздушной полости.In the proposed device, this goal is ensured by the fact that when it is executed, including a fuel supply unit connected to a primary air mixer with fuel, which are installed in the combustion chamber with rows of slotted channels for supplying secondary air and corrugations made in it, at least at least two contacting corrugated spacers with inclined corrugations, and the direction of the corrugations of adjacent spacers is opposite and forms crossed channels. In addition, the input side of the corrugated spacers part is provided with autonomous collectors isolated from the air cavity.

На фиг.1 представлен схематический продольный разрез примера предложенного устройства при выполнении его камеры сгорания кольцевой и использовании пористого фитиля в системе его питания в качестве топливоподающего узла, на фиг.2, 3 - места М и Н в увеличенном масштабе, на фиг.4 - сечение по Б-Б фиг.1, на фиг.5 - сечение по В-В фиг.1, на фиг.6 - сечение по А-А фиг.1, на фиг.7 - разрез по Г-Г фиг.6, схема течения воздуха и образования вихревых шнуров, на фиг.8 - продольный разрез фрагмента камеры сгорания при выполнении ее стенки из состыкованных внахлестку гофрированных проставок и установке автономного коллектора, на фиг.9 - фрагмент стенки камеры сгорания из гофрированных керамических проставок, на фиг.10 - вид по стрелке Д фиг.7, на фиг.11 - вариант выполнения предложенного устройства с барботажным смесителем.In Fig.1 shows a schematic longitudinal section of an example of the proposed device when performing its annular combustion chamber and using a porous wick in its power system as a fuel supply unit, in Fig.2, 3 - places M and H on an enlarged scale, in Fig.4 - section along BB-1 of figure 1, figure 5 is a section along BB-1 of figure 1, figure 6 is a section along A-A of figure 1, figure 7 is a section along G-D of figure 6 , a diagram of the flow of air and the formation of vortex cords, Fig. 8 is a longitudinal section of a fragment of a combustion chamber when its wall is made of overlapped ingly spacers and installation of collector 9 - fragment of the combustion chamber wall corrugated ceramic spacers, Figure 10 - view along arrow D 7, 11 - an embodiment of the proposed device with bubbling mixer.

Способ сжигания топлив состоит в том, что топливо смешивают с первичным воздухом, образуют обогащенную горючую смесь и сжигают ее с получением восстановительных продуктов неполного сгорания. Далее в поток восстановительных продуктов сгорания вводят ряды противоположно наклонных к оси потока струй вторичного воздуха, которые образуют противоположно закрученные потоки горючей смеси вторичного воздуха с восстановительными продуктами сгорания. Смежные воздушные струи, закрученные в противоположные стороны относительно оси потока, дополнительно закручивают вокруг осей самих струй и образуют таким образом ряды скрещенных между собой вихревых шнуров, периферийный ряд ниже по потоку по отношению к центральным. Закрутку каждого из вихревых шнуров можно осуществлять в том же направлении, что и соседних, но для повышения дальнобойности и уменьшения их диссипации в зоне сгорания соседние вихревые шнуры закручивают в противоположных направлениях, в силу чего они образуют т.н. "парные вихри". Также для повышения дальнобойности вихревых шнуров разделяют соседние вихревые шнуры незакрученными вокруг своих осей струями вторичного воздуха. При этом уровень турбулентности в зоне смесеобразования повышается на 50-70%, что интенсифицирует тепломассоперенос в зоне смесеобразования и приводит к увеличению скорости дожигания продуктов неполного сгорания во вторичном воздухе. Для интенсификации горения малолетучих топлив к зоне смешения основного топлива с воздухом подают горючую смесь в виде системы скрещенных, закрученных вокруг своих осей струй горючего газа, например метана, и воздуха, образующего дежурный факел горения.The method of burning fuels consists in the fact that the fuel is mixed with primary air, an enriched combustible mixture is formed, and it is burned to produce reducing products of incomplete combustion. Next, rows of secondary air jets oppositely inclined to the flow axis are introduced into the flow of reducing combustion products, which form oppositely swirling flows of the combustible mixture of secondary air with reducing combustion products. Adjacent air jets, twisted in opposite directions relative to the axis of the flow, additionally twist around the axes of the jets themselves and thus form rows of interconnected vortex cords, the peripheral row downstream with respect to the central ones. The twist of each of the vortex cords can be carried out in the same direction as the neighboring ones, but to increase the range and reduce their dissipation in the combustion zone, the neighboring vortex cords are twisted in opposite directions, whereby they form the so-called paired whirlwinds. Also, to increase the range of vortex cords, adjacent vortex cords are separated by jets of secondary air not twisted around their axes. Moreover, the level of turbulence in the mixture formation zone increases by 50-70%, which intensifies heat and mass transfer in the mixture formation zone and leads to an increase in the rate of afterburning of products of incomplete combustion in secondary air. To intensify the combustion of low-volatile fuels, a combustible mixture is supplied to the mixing zone of the main fuel with air in the form of a system of crossed jets of combustible gas, such as methane, and air forming a stand-by combustion torch, twisted around their axes.

Вариант устройства на фиг.1 содержит топливоподающий узел 1 в виде кольцевого корпуса 2, снабженного коллектором 3, соединенным с корпусом с отверстиями 4, а трубопроводом 5 с дозатором 6. В корпусе 2 плотно установлен пористый фитиль 7, а также образован коллектор 8, соединенный патрубком 9 с источником сжатого газа или воздуха. К корпусу 2 присоединена камера сгорания 10 в виде набора металлических колец 11 и 12 с отверстиями 13, присоединенных одно к другому, например точечной электросваркой с помощью примыкающих друг к другу боковыми сторонами гофрированных проставок 14 и 15 с косыми гофрами 16 и 17, угол наклона которых у примыкающих одна к другой гофрированных проставок выполнен противоположным (например, с правой навивкой и левой навивкой гофров). Верхнее кольцо 11 герметично соединено с кожухом 18, имеющим патрубок 19 для подачи в него воздуха под небольшим избыточным давлением. К центральной части 20 камеры сгорания 10 может быть присоединен огнеупорный рассекатель 21. Дозатор может быть любого известного типа, например поплавковым, и должен быть снабжен средствами регулирования уровня топлива в корпусе 2, например установлен относительно него с возможностью вертикального перемещения.The embodiment of the device of FIG. 1 comprises a fuel supply unit 1 in the form of an annular body 2 provided with a manifold 3 connected to the housing with openings 4, and a pipe 5 with a dispenser 6. A porous wick 7 is tightly installed in the housing 2, and a manifold 8 connected pipe 9 with a source of compressed gas or air. A combustion chamber 10 is attached to the housing 2 in the form of a set of metal rings 11 and 12 with holes 13 connected to one another, for example, by spot welding using corrugated spacers 14 and 15 adjacent to each other with oblique corrugations 16 and 17, the angle of which in corrugated spacers adjacent to one another, it is made opposite (for example, with right-handed and left-handed corrugations). The upper ring 11 is hermetically connected to the casing 18 having a pipe 19 for supplying air to it under a slight overpressure. A refractory divider 21 may be attached to the central part 20 of the combustion chamber 10. The dispenser may be of any known type, for example float, and should be equipped with means for regulating the fuel level in the housing 2, for example, mounted relative to it with the possibility of vertical movement.

Нижние кольца 11 и 12 с отверстиями 13 образуют вместе с фитилем 7 смеситель 22 первичного воздуха с топливом. Проставки 14 и 15 с правыми 16 и левыми 17 гофрами при их сочленении боковыми поверхностями образуют скрещенные каналы 23 и 24, а со стенками 11 и 12 наклонные, завихривающие "правые" и "левые" каналы 25 и 26 (фиг.1, 2, 4). В сочленениях колец 11 и 12 друг с другом могут быть установлены три и более чередующихся гофрированных проставок 14 и 15 и "правыми" и "левыми" гофрами (фиг.1, 3, 5).The lower rings 11 and 12 with holes 13 form, together with the wick 7, a primary air mixer 22 with fuel. Spacers 14 and 15 with right 16 and left 17 corrugations when they are joined by the side surfaces form crossed channels 23 and 24, and with walls 11 and 12 inclined, swirling "right" and "left" channels 25 and 26 (Figs. 1, 2, four). Three or more alternating corrugated spacers 14 and 15 and “right” and “left” corrugations can be installed in the joints of rings 11 and 12 with each other (Figs. 1, 3, 5).

Предложенное выполнение устройства предусматривает не только кольцевую форму камеры сгорания 1. Она может быть также выполнена плоскофакельной, круглой или иной формы, в зависимости от потребной формы нагреваемой поверхности (фиг.8-11). Стенки 10 и 20 камеры сгорания также могут быть различных конфигураций, в зависимости от рода сжигаемого топлива, теплонапряженности, потребной температуры продуктов сгорания. Так элементы 11 и 12 камеры 10 могут быть цилиндрическими, коническими (фиг.5, 7), различные ярусы иметь различный наклон к оси и различную проницаемость и площадь проходного сечения, внутренняя полость 27 камеры 10 - иметь форкамеру при сжигании низкосортных топлив (фиг.11).The proposed implementation of the device provides not only the annular shape of the combustion chamber 1. It can also be made flat-shaped, round or other shape, depending on the desired shape of the heated surface (Fig.8-11). The walls 10 and 20 of the combustion chamber can also be of various configurations, depending on the type of fuel burned, heat intensity, and the required temperature of the combustion products. So the elements 11 and 12 of the chamber 10 can be cylindrical, conical (Figs. 5, 7), different tiers have a different inclination to the axis and different permeability and the area of the passage section, the inner cavity 27 of the chamber 10 can have a prechamber when burning low-grade fuels (Fig. eleven).

В частности, "левые" и "правые" гофрированные проставки 14 и 15 при их выполнении коническими или плоскими могут быть соединены "внахлестку" и образовывать проницаемый для воздуха участок стенки камеры сгорания 10. При этом они могут быть подсоединены только друг к другу и образовывать однородный участок (фиг.11), а могут быть разделены периодически установленными гладкими, не гофрированными участками 12 (фиг.8). Входные части гофрированных проставок 14 и 15 могут при этом быть снабжены автономными коллекторами 28 с патрубком 29 для подачи в него дополнительного газообразного рабочего тела, например сбросного горючего газа (фиг.8, 11). Коллектор 28 может быть установлен у смесителя 22 топлива и первичного воздуха для прогрева малолетучего топлива и его испарения. Он может быть также развит по поверхности камеры сгорания и образовывать испаритель, в который можно подавать легко испаряемое топливо.In particular, the “left” and “right” corrugated spacers 14 and 15, when made conical or flat, can be overlapped and form an air-permeable portion of the wall of the combustion chamber 10. Moreover, they can only be connected to each other and form a homogeneous section (Fig. 11), but can be separated by periodically installed smooth, not corrugated sections 12 (Fig. 8). The input parts of the corrugated spacers 14 and 15 can be equipped with autonomous collectors 28 with a pipe 29 for supplying an additional gaseous working fluid, for example waste combustible gas (Fig. 8, 11). The manifold 28 can be installed at the mixer 22 of fuel and primary air for heating non-volatile fuel and its evaporation. It can also be developed over the surface of the combustion chamber and form an evaporator into which easily evaporated fuel can be supplied.

Гофрированные проставки 14 и 15 могут быть выполнены из огнестойкой керамики, например, в виде колец (фиг.9, 10) с отформованными в них спиральными каналами 24, 25 и 26, завитыми в противоположных направлениях. Угол наклона образующей этих колец 14 и 15 может быть различным от яруса к ярусу, изменяясь от 90° к 0° к оси камеры сгорания.Corrugated spacers 14 and 15 can be made of fireproof ceramics, for example, in the form of rings (Figs. 9, 10) with spiral channels 24, 25 and 26 molded into them, curled in opposite directions. The inclination angle of the generatrix of these rings 14 and 15 may be different from tier to tier, varying from 90 ° to 0 ° to the axis of the combustion chamber.

Топливоподводящий узел 1 может быть выполнен любым известным образом в зависимости от рода используемого топлива, удельной расходонапряженности и назначения устройства.The fuel supply unit 1 can be made in any known manner, depending on the type of fuel used, specific flow rate and purpose of the device.

В случае применения относительно легких топлив (керосин, соляровое масло, газойль) может быть для бытовых топок применен испарительный фитиль 7 в корпусе 1, в случае промышленных топок могут быть использованы стандартные центробежные форсунки для топлива и завихрители воздушного потока для первичного воздуха. Для более тяжелых, но чистых топлив типа печного топлива можно использовать пористый фитиль с дополнительным подводом распыливающего газа (фиг.1). Для вязких топлив типа мазута целесообразно применение барботажного смесеобразования (фиг.11). Смеситель 22 при этом содержит корпус 1 с расположенным вблизи его дна перфорированным коллектором 8, подсоединенным трубкой 9 с источником сжатого воздуха.In the case of using relatively light fuels (kerosene, diesel oil, gas oil), an evaporative wick 7 in housing 1 can be used for domestic furnaces; in the case of industrial furnaces, standard centrifugal nozzles for fuel and air flow swirls for primary air can be used. For heavier, but cleaner fuels such as heating oil, you can use a porous wick with an additional supply of atomizing gas (figure 1). For viscous fuels such as fuel oil, it is advisable to use bubbling mixture formation (11). The mixer 22 thus comprises a housing 1 with a perforated collector 8 located near its bottom, connected by a pipe 9 to a source of compressed air.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При сжигании легкого топлива типа керосина (фиг.1) оно подается через дозатор 6 в коллектор 3 и через отверстие 4 заполняет корпус 2, смачивая пористый фитиль 7. Пусковая горелка, например газовый коллектор 28 (фиг.8) с гофрированными проставками 14 и 15, прогревает фитиль 7 и воспламеняет испаряющееся топливо, которое частично сгорает в поступающих через отверстия 13 в смеситель 22 струях воздуха, а частично испаряется и поступает вместе с продуктами неполного сгорания в полость 27 камеры сгорания 10, куда поступает вторичный воздух из кожуха 18 через ряды отверстий 13 в кольцах 11 и 12 и через каналы 23-26 в гофрированных проставках 14 и 15. При этом воздух в каналах 25 и 26, образованных гофрами 16 и 17 проставок 14 и 15 и гладкими стенками колец 11 и 12, истекает в виде наклонных к оси спиральных струй. Что касается воздуха в каналах 23 и 24, то каждая из струек, движущаяся по каналам 24, закручивается вокруг своих осей струями воздуха, движущимися по каналам 23 (см. фиг.6), и соответственно каждая струйка в каналах 23 будет закручена струями в каналах 24 (фиг.6, 7), и из выходных кромок каналов 23 и 24 гофрированных проставок 14 и 15 будут истекать семейства наклонных к оси камеры скрещенных вихревых шнуров, имеющих одинаковое направление закрутки вокруг своих осей и противоположное - относительно оси камеры сгорания (в случае ее выполнения в виде тела вращения - фиг.7).When burning light fuel such as kerosene (Fig. 1), it is supplied through the dispenser 6 to the manifold 3 and through the hole 4 it fills the housing 2, wetting the porous wick 7. Starting torch, for example a gas manifold 28 (Fig. 8) with corrugated spacers 14 and 15 , warms up the wick 7 and ignites the evaporating fuel, which partially burns in the air jets coming through the openings 13 to the mixer 22, and partially evaporates and enters, together with the products of incomplete combustion, into the cavity 27 of the combustion chamber 10, where secondary air enters from the casing 18 through p the poisons of the holes 13 in the rings 11 and 12 and through the channels 23-26 in the corrugated spacers 14 and 15. In this case, the air in the channels 25 and 26 formed by the corrugations 16 and 17 of the spacers 14 and 15 and the smooth walls of the rings 11 and 12 expire in the form inclined to the axis of the spiral jets. As for the air in the channels 23 and 24, each of the jets moving along the channels 24 is twisted around its axes by air jets moving along the channels 23 (see Fig. 6), and accordingly each stream in the channels 23 will be twisted by jets in the channels 24 (FIGS. 6, 7), and from the output edges of the channels 23 and 24 of the corrugated spacers 14 and 15, families of inclined vortex cords inclined to the camera axis will flow, having the same direction of rotation around their axes and opposite relative to the axis of the combustion chamber (in the case of its execution in the form of a body of BP scheniya - 7).

Эти вихревые шнуры интенсивно перемешивают обогащенные продукты неполного сгорания топлива с вторичным воздухом и дожигают их в нем. Различные проходные сечения каналов и соответственно их формы позволяют локализовать дожигание в центре полости 27 или, напротив, рассредоточить его по всему ее объему. В случае установки трех и более гофрированных проставок 14 и 15 между кольцами 25 и 26 образуются гладкие струи, а в каналах 23 и 24 внутреннего кольца и образуются вихревые шнуры, закрученные в одну сторону вокруг оси камеры и в противоположные стороны вокруг осей, образуя так называемые парные вихри. Такие вихри не диссипируют в пространстве значительно дольше, чем одиночные и целесообразны в достаточно длинных и мощных горелках.These vortex cords intensively mix enriched products of incomplete combustion of fuel with secondary air and burn them in it. Various passage sections of the channels and, correspondingly, their shapes make it possible to localize the afterburning in the center of the cavity 27 or, on the contrary, to disperse it throughout its volume. If three or more corrugated spacers 14 and 15 are installed between the rings 25 and 26, smooth jets form, and in the channels 23 and 24 of the inner ring vortex cords form, twisted in one direction around the camera axis and in opposite directions around the axes, forming the so-called paired whirlwinds. Such vortices do not dissipate in space much longer than single ones and are suitable for sufficiently long and powerful burners.

В случае подачи топлива за счет его испарения достаточен воздух, подаваемый самотеком за счет естественной тяги. Если используется принудительная подача топлива через форсунку, необходима принудительная подача воздуха через патрубок 19 в кожух 18 и возможна автономная подача воздуха к смесителю 22.In the case of fuel supply due to its evaporation, air supplied by gravity due to natural draft is sufficient. If a forced fuel supply through the nozzle is used, a forced air supply through the pipe 19 to the casing 18 is necessary and an autonomous air supply to the mixer 22 is possible.

В случае применения при испарительной системе подачи более тяжелого, но чистого топлива типа печного сжигание можно интенсифицировать путем подачи сжатого воздуха через патрубок 9 и коллектор 8 для продувания смоченного топливом пористого фитиля 7. При выполнении фитиля анизотропным и плотно установленным в корпусе 2 воздух в фитиле будет распыливать смочившее его топливо на ультра мелкие капли, поступающие для сжигания в смеситель 22. Этим средством можно пользоваться также при розжиге устройства, а в дальнейшем выключать подачу сжатого газа в патрубок 9.If a heavier but cleaner fuel, such as furnace oil, is used in the evaporative system, the combustion can be intensified by supplying compressed air through the pipe 9 and the manifold 8 to purge the porous wick moistened with fuel 7. When the wick is made, the air in the wick will be anisotropic and tightly installed in the housing 2 spray the wetted fuel into ultra fine droplets that enter the mixer 22 for burning. This tool can also be used to ignite the device, and then turn off the supply of compressed gas in the pipe 9.

При значительной расходонапряженности устройства и выполнения стенок его камеры сгорания 10 в виде состыкованного внахлестку набора проставок 13 и 14 (фиг.8) совокупность скрещенных в пространстве 27 камеры 10 спиральных струй и вихревых шнуров перемешают и дожгут поступающую из смесителя 22 горючую смесь. При этом, особенно при использовании малолетучих топлив, целесообразно подать через патрубок 29 в коллектор 28 газообразное топливо, которое аналогично воздуху, проходящему через соседние ряды гофрированных проставок 13 и 14, также образуют конгломерат скрещенных вихревых шнуров и спиральных струй. В зависимости от требуемой дальнобойности струй газообразного топлива гофрированные кольца могут быть выполнены согласно вариантам на фиг.2 или 3. Факел горелки газообразного топлива будет прогревать топливоподающий узел 1 и стабилизировать горение. При запуске можно использовать ввод газообразного топлива как пусковую горелку.With a significant flow rate of the device and the execution of the walls of its combustion chamber 10 in the form of a lap set of spacers 13 and 14 (Fig. 8), the combination of spiral jets and vortex cords crossed in space 27 of chamber 10 and mix the combustible mixture coming from mixer 22. In this case, especially when using low-volatile fuels, it is advisable to supply gaseous fuel through the pipe 29 to the manifold 28, which, similar to the air passing through the adjacent rows of corrugated spacers 13 and 14, also form a conglomerate of crossed vortex cords and spiral jets. Depending on the required range of the gaseous fuel jets, the corrugated rings can be made according to the variants in FIGS. 2 or 3. The torch of the gaseous fuel burner will warm up the fuel supply unit 1 and stabilize combustion. At start-up, gaseous fuel inlet can be used as a starting burner.

При сжигании длительно выгорающих тяжелофракционных топлив целесообразно использовать вариант устройства согласно фиг.9, в котором камера сгорания выполнена из уложенных внахлестку гофрированных проставок (плоских или кольцеобразных), выполненных из огнеупорной керамики. При этом из-за плохой теплопроводности керамики она сильно раскаляется при работе устройства, а текущий по ее каналам 23 и 24 воздух дополнительно подогревается до высокой температуры, что интенсифицирует выгорание в образованных ими скрещенных спиральных шнурах тяжелых фракций топлива.When burning long-burning heavy-fraction fuels, it is advisable to use a variant of the device according to Fig. 9, in which the combustion chamber is made of lap-shaped corrugated spacers (flat or ring-shaped) made of refractory ceramic. At the same time, due to the poor thermal conductivity of the ceramics, it is highly heated during operation of the device, and the air flowing through its channels 23 and 24 is additionally heated to a high temperature, which intensifies the burning out of heavy fuel fractions in the crossed spiral cords formed by them.

В случае использования барботажного смесителя 1 (фиг.11) вязкое топливо заполняет ванну на дне корпуса 2, а сжатый воздух, подаваемый через патрубок 9 и перфорированный коллектор 8, поступает в слой топлива в корпусе 1 в виде мелких пузырьков и вспенивает топливо. Топливно-воздушная пена поднимается к отверстиям 13 и гофрированным проставкам смесителя 22, схлопывается там с образованием мелких капель и сгорает в воздушном потоке.In the case of using a bubbler mixer 1 (11), viscous fuel fills the bath at the bottom of the housing 2, and the compressed air supplied through the pipe 9 and the perforated manifold 8 enters the fuel layer in the housing 1 in the form of small bubbles and foams the fuel. Fuel-air foam rises to the holes 13 and the corrugated spacers of the mixer 22, collapses there with the formation of small drops and burns in the air stream.

Таким образом, способ и реализующее его устройство применимо для организации сжигания различных видов жидкого топлива в топках различной производительности, в том числе и бытовых горелках, за счет использования при этом стабилизации горения на системе скрещенных вихревых шнуров и чередующихся с ними закрученных струй воздуха. Причем количество выгоревшего в каждом объеме зоны горения топлива, коэффициент избытка окислителя и уровень турбулентности легко управляем соответствующим количеством, дальнобойностью, углом наклона вихревых шнуров к направлению потока продуктов сгорания и соотношением вихревых и безвихревых воздушных потоков в зоне дожигания.Thus, the method and the device that implements it is applicable for organizing the burning of various types of liquid fuel in furnaces of various capacities, including domestic burners, through the use of stabilization of combustion on a system of crossed vortex cords and alternating swirling air jets. Moreover, the amount of fuel burned out in each volume of the combustion zone, the excess coefficient of the oxidizing agent and the level of turbulence are easily controlled by the corresponding number, range, angle of inclination of the vortex cords to the direction of flow of the combustion products and the ratio of the vortex and vortex air flows in the afterburning zone.

По сравнению с прототипом предложенные способ и устройство обеспечивают эффективное и нетоксичное сжигание широкого класса топлив.Compared with the prototype, the proposed method and device provide efficient and non-toxic combustion of a wide class of fuels.

Список информацииList of Information

1. Сорожук Я.П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и паровых установок. М., 1978, с.112.1. Sorozuk Ya.P. Combustion chambers of stationary gas turbine and steam installations. M., 1978, p. 112.

2. Авторское свидетельство СССР №626314, кл. F 23 K 1/00, БИ №36, 1978 - прототип.2. Copyright certificate of the USSR No. 626314, cl. F 23 K 1/00, BI No. 36, 1978 - prototype.

3. Патент Англии №1312907, кл. F 1 L; 1973 - прототип.3. England patent No. 1312907, CL F 1 L; 1973 - prototype.

Claims (6)

1. Способ сжигания топлив, состоящий в том, что топливо смешивают с первичным воздухом, образуют обогащенную горючую смесь, сжигают ее с получением восстановительных продуктов сгорания, которые дожигают во вводимых в зону горения закрученных в противоположные стороны наклонных к оси потока струях вторичного воздуха, образующих закрученные потоки, отличающийся тем, что струи смежных закрученных потоков дополнительно закручивают вокруг осей струй с образованием рядов скрещенных между собой вихревых шнуров, при этом ввод каждой периферийной пары противоположно закрученных воздушных потоков в зону горения осуществляют ниже по потоку по отношению к центральным.1. A method of burning fuels, which consists in the fact that the fuel is mixed with primary air, an enriched combustible mixture is formed, it is burned to produce reducing products of combustion, which are burned into the secondary air jets swirled in opposite directions, inclined to the flow axis, forming swirling flows, characterized in that the jets of adjacent swirling flows are additionally twisted around the axis of the jets with the formation of rows of interconnected vortex cords, while the input of each periphery a pair of oppositely swirling air flows into the combustion zone is carried out downstream with respect to the central ones. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образованные в зоне горения чередующиеся вихревые шнуры закручивают в противоположных направлениях вокруг своих осей.2. The method according to claim 1, characterized in that the alternating vortex cords formed in the combustion zone are twisted in opposite directions around their axes. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что часть закрученных вихревых шнуров разделяют незакрученными вокруг своих осей наклонными струями воздуха.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a portion of the swirling vortex cords is separated by inclined jets of air untwisted around their axes. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что к зоне смешения основного топлива и воздуха подают газообразную горючую смесь в виде системы скрещенных, закрученных вокруг своих осей струй горючего газа и воздуха.4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a gaseous fuel mixture is supplied to the mixing zone of the main fuel and air in the form of a system of crossed jets of combustible gas and air twisted around their axes. 5. Устройство для сжигания топлив, содержащее топливоподающий узел, подключенный к смесителю первичного воздуха с топливом, которые установлены в камере сгорания с выполненными в ней рядами щелевыми каналами для подвода вторичного воздуха и гофрами, отличающееся тем, что в щелевых каналах установлены, по меньшей мере, две соприкасающиеся гофрированные проставки с наклонными гофрами, направление наклона гофр у смежных проставок выполнено противоположным и образует скрещенные каналы.5. A device for burning fuels, containing a fuel supply unit connected to a primary air mixer with fuel, which are installed in the combustion chamber with rows of slotted channels for supplying secondary air and corrugations made in it, characterized in that at least in the slotted channels are installed , two adjacent corrugated spacers with inclined corrugations, the direction of inclination of the corrugations of adjacent spacers is opposite and forms crossed channels. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что входная сторона части пар гофрированных проставок снабжена автономными коллекторами, изолированными от воздушной полости.6. The device according to claim 5, characterized in that the input side of the part of the pair of corrugated spacers is equipped with autonomous collectors isolated from the air cavity.
RU2002112139/06A 2002-05-06 2002-05-06 Method of and device for combustion of fuel RU2284434C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112139/06A RU2284434C2 (en) 2002-05-06 2002-05-06 Method of and device for combustion of fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112139/06A RU2284434C2 (en) 2002-05-06 2002-05-06 Method of and device for combustion of fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002112139A RU2002112139A (en) 2003-12-20
RU2284434C2 true RU2284434C2 (en) 2006-09-27

Family

ID=37436688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002112139/06A RU2284434C2 (en) 2002-05-06 2002-05-06 Method of and device for combustion of fuel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284434C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451881C2 (en) * 2009-10-06 2012-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" Premixing combustion chamber of gas turbine plant
RU2521179C2 (en) * 2010-03-24 2014-06-27 Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся Gas turbine engine running on lean fuel mix

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1312907A (en) * 1971-01-13 1973-04-11 Westinghouse Electric Corp Double wall combustion chamber
SU1455131A1 (en) * 1986-12-10 1989-01-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Источников Тока Wick burner
GB2317221A (en) * 1996-09-02 1998-03-18 Don Heating Products Ltd Oil fired apparatus
RU2180076C1 (en) * 2001-06-15 2002-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Фалько-Еккель 1" Heating appliance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1312907A (en) * 1971-01-13 1973-04-11 Westinghouse Electric Corp Double wall combustion chamber
SU1455131A1 (en) * 1986-12-10 1989-01-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Источников Тока Wick burner
GB2317221A (en) * 1996-09-02 1998-03-18 Don Heating Products Ltd Oil fired apparatus
RU2180076C1 (en) * 2001-06-15 2002-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Фалько-Еккель 1" Heating appliance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451881C2 (en) * 2009-10-06 2012-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" Premixing combustion chamber of gas turbine plant
RU2521179C2 (en) * 2010-03-24 2014-06-27 Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся Gas turbine engine running on lean fuel mix

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4309380B2 (en) Multistage combustion system with ignition assisted fuel lance
KR100837713B1 (en) ULTRA-LOW NOx BURNER ASSEMBLY
US5195884A (en) Low NOx formation burner apparatus and methods
US4797087A (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
US5542840A (en) Burner for combusting gas and/or liquid fuel with low NOx production
US6000930A (en) Combustion process and burner apparatus for controlling NOx emissions
AU644350B2 (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
JPH05215312A (en) Burner assembly and flame holder
KR100207345B1 (en) Oxygen-fuel burner system designed for alternate fuel usage
MXPA02004152A (en) Venturi cluster, and burners and methods employing such cluster.
US5220888A (en) Cyclonic combustion
RU2003131181A (en) METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING GLASS IN GLASS FURNACE AND BURNER INTENDED FOR USE IN THE SPECIFIED FURNACE
JPH10501056A (en) Ultra low NOx burner
CN104508374A (en) Gas fuel burner with high energy, high combustion rate, low pollution emission and high heat transfer
SU1280271A1 (en) Burner
WO2015191182A1 (en) Non-symmetrical low nox burner apparatus and method
US3460895A (en) Device for gasifying and combusting light petroleum by utilizing air under pressure
RU2284434C2 (en) Method of and device for combustion of fuel
US4958619A (en) Portable, flueless, low nox, low co space heater
US20080131823A1 (en) Homogeous Combustion Method and Thermal Generator Using Such a Method
RU36135U1 (en) MULTI-FUEL BURNER
JP3711086B2 (en) Venturi cluster, burner apparatus and method of using the cluster
JP2006337016A (en) Furnace combustion system and fuel combustion method
RU2012839C1 (en) Gas-mazut burner
US4846679A (en) Flueless, low NOx, low CO space heater

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070507