Способ сжигания газообразного топлива

Способ сжигания газообразного топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА путем подачи обогащенной и бедной смесей горючего и окислителя в зону горения с последующим их смещением и дожиганием, отличающийся тем, что, с целью уменьшения токсичности продуктов сгорания путем снижения содержания окислов азота, приготовление обогащенной и бедной смесей осуществляют путем наложения колебаний, по крайней мере на один из компонентов газообразного топлива, при этом подачу обогащенной и бедной горючих смесей осуществляют в виде независимо закрученных потоков. S (Л ас

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН д(5в F23 С 900

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO 3

00 3

CO ис.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2618606/24-06 (22) 19.05.78 (46) 07.02.84. Бюл. № 5 (72) В. Г. Базаров, Г. А. Смага и А. В. Кузьмин (71) Московский ордена Ленина авиационный институт им. С. Орджоникидзе и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (53) 662.955.2 (088.8) (56) I. Патент Франции № 2026912, кл. В 05 В, опублик. 1970.

2. Патент США № 3907488, кл. 431/2, опублык. 1975 (прототип).

„„SU„„1071870 (54) (57) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА путем подачи обогащенной и бедной смесей горючего и окислителя в зону горения с последующим их смешением и дожиганием, отличающийся тем, что, с целью уменьшения токсичности продуктов сгорания путем снижения содержания окислов азота, приготовление обогащенной и бедной смесей осуществляют путем наложения колебаний, по крайней мере на один из компонентов газообразного топлива, при этом подачу обогащенной и бедной горючих смесей осуществляют в виде независимо закрученных потоков.

1071870

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для использования в парсгене"аторах и теплонапряженных камерах сгорания.

Известен способ сжигания топлива, состоящий в том, что компоненты топлива смешивают и сжигают с возбуждением в них акустических колебаний (1).

Недостаток этого способа состоит в высоком содержании окислов азота в продуктах сгорания.

Наиболее. близким к предложенному по технической сущности является сг.особ сжигания газообразного топлива путем подачи обогащенной и бедной смеси горючего и окислителя в зону горения с последующим их смешением и дожиганием (2).

Этот способ обеспечивает некоторое снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания за счет организации двухстадийного сжигания топлива.

Целью изобретения является уменьшение токсичности продуктов сгорания путем снижения содержания окислов азота.

Эта цель достигается тем, что согласно способу, состоящем в подаче обогащенной и бедной смеси горючего и окислителя в зону горения с последующим их смешением и дожиганием, приготовление обогащенной и бедной смесей осуществляют путем наложения колебаний, по крайней мере, на один из компонентов газообразного топлива, при этом подачу обогащенной и бедной горючих смесей осуществляют в виде независимо закрученных потоков.

На фиг. 1 приведена схема камеры сгорания, в которой организован способ сжигания газообразного топлива, и схема распространения по ней возмущений потока; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — насадок, используемый при сжигании газообразного горючего, продольный разрез.

Камера содержит цилиндрический корпус 1 с соплом 2 и смесителем в виде расположенных по окружности тангенциально камере сгорания воздухоподводящих патрубков 3, внутри которых соосно размещены патрубки 4 для подвода горючего, подсоединенные к коллектору 5. В воздухоподводящих патрубках 3 установлены завихрители 6.

Для возбуждения колебаний расхода в патрубках 3 или 4 могут быть использованы любые известные излучатели. В частности, при сжигании газообразного горючего удобно использовать установленный на патрубке 4 насадок 7 (фиг. 3) в виде вихревого свистка, который, кроме образования колебаний, дополнительно закручивает газовый поток, что позволяет обойтись без завихрителей 6. Насадок 7 содержит шнековый завихритель 8 с выполненным в нем центральным отверстием 9. По5 0

45 лость 10, образованная насадком 7 и завихрителем 8, может быть выполнена у смежных насадков различной длины, а направление спиралей винтовых каналов смеж. ных завихрителей 6 или 8 может быть выполнено противоположным.

При подаче окислителя, в частности воздуха, через патрубки 3 в камеру сгорания его струи образуют в ней вихревое течение с крупномасштабной турбулентностью порядка расстояния между струями. При подаче горючего через патрубки 4 оно будет истекать через насадки 7 в закрученном состоянии и образовывать в каждой струе окислителя вихревую трубку, смешиваться с окислителем и сгорать при спиральном течении завихренной горючей смеси по камере сгорания.

В случае, если дополнительную закрутку смежных потоков осуществляют в противоположных направлениях (с помощью завихрителей 6 или 8) в камере сгорания образуются парные вихри (фиг. 1), которые не диссипируются на протяжении нескольких диаметров патрубков 3 и резко интенсифицируют тепломассообмен между периферийной и приосевой областями камеры сгорания, в которой обычно размещаются высокотемпературные продукты сгорания.

Наложение, по крайней мере, на один из компонентов топлива ориентированных по потоку колебаний приводит к подаче в камеру сгорания горючей смеси с переменной концентрацией горючего в окислителе и распространению вдоль по спирально расположенным вихревым трубкам 11 нестехиометрических объемов горючей смеси, что после ее частичного выгорания при пониженных температурах приводит к образованию зон 12 и 13 восстановительных и окислительных продуктов неполного сгорания.

В результате интенсивного перемешивания в вихревом потоке они догорают один в другом в поле генерируемых в патрубках 3 и 4 акустических колебаний. Выход окислов азота при этом резко сокращается в зонах нестехиометрического сгорания из-за пониженных температур, а в зоне дожигания— из-за низкой концентрации кислорода в окислительных продуктах неполного сгорания и интенсивного дожигания при совместном действии вихревого и акустического полей.

Для предотвращения резонансного горения, опасного с точки зрения надежности горения, следует рассогласовать возбуждаемые в патрубках 3 и 4 частоты колебаний расхода, изменяя их от патрубка к патрубку в диапазоне от 0,12 до 0,36 относительно средней частоты возбуждения. Меньшая ширина диапазона недостаточна для предотвращения резонансного горения ввиду низкой добротности камеры как акустического ре1071870

Составитель А. Попов

Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 1573/32 Тираж 532 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 зонатора, а большая — приводит к образованию кратных гармоник колебаний.

Изобретение за счет образования и предварительного сжигания нестехиометрических составов горючей смеси с помощью ориентированных по потоку колебаний расхода компонентов топлива с последующим дожиганием продуктов их неполного сгорания в вихревом поле обеспечивает контролируемую растянутость зоны горения по пространству камеры сгорания и тем самым высокую полноту сгорания при минимальном количестве образования окислов азота.