Способ сжигания топлива и туннельная камера сгорания



Способ сжигания топлива и туннельная камера сгорания
Способ сжигания топлива и туннельная камера сгорания

 


Владельцы патента RU 2497047:

Окатьев Валерий Васильевич (RU)

Изобретение может быть использовано при изготовлении котлов для сжигания низкосортных видов топлива с повышенной влажностью. Топливо подается в камеру горения, первичный воздух поступает из камеры предварительного розжига, а вторичный воздух поступает в камеру дожигания. Корпус туннельной камеры сгорания состоит из камеры предварительного розжига, камеры основного горения и камер дожигания, а в камере основного горения устроены пазы (туннели) с выходом в камеру розжига и камеру дожигания. Изобретение направлено на снижение затрат на топливоподготовку, а также на возможность сжигания топлива с повышенной влажностью. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относиться к области сжигания топлива, а более конкретно - к вихревым камерам сгорания

Изобретение может быть использовано для сжигания низкосортных топлив с повышенной влажностью, а так же для газификации твердого топлива.

Известен способ сжигания топлива в вихревой камере см. Теплотехника, М., Машиностроение, 1986 г., стр. 151

При вихревом способе сжигания частицы топлива организованно циркулируют по определенным траекториям до их полного выгорания.

Недостатком данного способа является избирательность по видам и качеству используемых видов топлива.

Более совершенным вихревым топочным процессом является циклонный процесс см. Теплотехника, М., Машиностроение, 1986 г., стр.153-154. При циклонных топках измельчено топливо вместе с первичным воздухом подается в центральную часть топки. Вторичный воздух подводится через тангенциально расположенные сопла, и частицы топлива отбрасываются центробежными силами к стенкам камеры.

Недостатком данного способа является необходимость измельчать топливо до 3-5 мм, повышенным расходом электроэнергии на дутье, повышенной потерей теплоты со шлаком и меньшей, по сравнению с камерными топками, универсальностью к видам сжигаемого топлива.

Задача изобретения - снижение затрат на топливоподготовку путем исключения операции измельчения топлива а так же использование для сжигания топлива с повышенной влажностью без ограничения по фракционному составу и без использования воздухоподогревателя, а так же возможность работы в газогенераторном режиме.

Технический результат достигается благодоря тому, что воздух подается из камеры предварительного розжига в камеру основного горения, а вторичный воздух поступает в камеру дожигания, а в камере основного горения устроены пазы (туннели) с выходом в камеру розжига и камеру дожигания. В камеру дожигания подается вторичный воздух корпус туннельной камеры сгорания состоит из камеры предварительного розжига, камеры основного горения и камер дожигания, а в камере основного горения устроены пазы (туннели) с выходом в камеру розжига и камеру дожигания.

Поскольку заявленный способ реализуется при работе заявленного устройства, описание способа приведено при описании работы устройства.

На Фиг. 1 изображена туннельная камера сгорания для твердого топлива в разрезе по сечению Б-Б с топливом. На Фиг. 2 - разрез по сечению А-А без топлива. Туннельная камера состоит корпуса 1, боковых стенок с пазами 2, камеры предварительного розжига 3, камеры основного горения 4, камеры дожигания 5, разделительных стенок 6 с окнами 7.

Туннельная камера работает следующим образом, через загрузочное устройство в камеру основного горения 4 подается топливо, например, опил. Топливо заполняет камеру основного горения. В камере предварительного розжига производиться розжиг любым видом топлива. Продукты горения, через окна 7 в разделительной стенке, поступают в камеру основного горения. При этом в туннеле, образовавшемся, с одной стороны естественным откосом топлива, с другой пазом 2, расположенным в боковой стенке, происходит сушка, подогрев до температуры воспламенения и горение топлива. При выгорании топлива происходит обрушение откоса и поступление свежего топлива в зону горения. Минимальное проходное сечение туннеля остается постоянным. Зола с негорючими фракциями опускаются в нижнюю (зольную) часть камеры, откуда периодически удаляется через дверки обслуживания.

Горение топлива в туннеле, ограниченном с одной стороны топливом с другой стороны стенкой из огнеупорного материала, приводит к увеличению температуры газовоздушной среды за счет аккумулирования энергии последней от нагретой стенки радиационной составляющей процесса горения. Газовоздушный поток, кроме горизонтального движения так же, подымается вертикально вверх, за счет диффузии во всем объеме топлива, при этом происходит подогрев, высушивание, пиролиз и горение топлива. Газовый поток с продуктами пиролиза выходит из туннелей 2 через окно 7 в разделительной стенке в камеру дожигания 5 где, смешиваясь с вторичным воздухом, происходит его дожигание.

Туннельное горение предусматривает получение высокой температуры у газового потока и на поверхности пазов (туннелей), изготовленных из огнеупорных материалов, что влечет за собой качественную стабилизацию термохимических процессов независимо от нагрузи и влажности топлива. Каждое выходное окно из камеры основного горения образует локальный факел горения, что приводит к поддержанию высокой температуры стенок камеры дожигания, и как следствие, увеличивает подсос вторичного воздуха, и гарантирует интенсивность тепломассообмена с минимальными значениями физического и химического недожога, атак же с минимальным коэффициентом избытка воздуха.

1. Способ сжигания топлива в туннельной камере сгорания путем подачи топливовоздушной смеси в камеру горения, отличающийся тем, что первичный воздух поступает из камеры предварительного розжига, а вторичный воздух поступает в камеру дожигания.

2. Туннельная камера, содержащая корпус, образованный вертикальными стенками, загрузочное устройство, дверки обслуживания, отличающаяся тем, что корпус туннельной камеры сгорания состоит из камеры предварительного розжига, камеры основного горения и камер дожигания, а в камере основного горения устроены пазы (туннели) с выходом в камеру розжига и камеру дожигания.



 

Похожие патенты:

Одноконтурная горелка предназначена для сжигания газа в тепловырабатывающих устройствах, например, в камерах сгорания газотурбинных двигателей, где требуется низкая окружная неравномерность температурного поля и его регулировка без съема горелки с установки и частичной ее разборки.

Изобретение относится к горелке газовой турбины с множеством основных завихрителей, которые имеют, соответственно, образованное кромкой основного завихрителя входное отверстие.

Изобретение относится к области инжекторно-топливных систем. .

Изобретение относится к средствам и способу регулирования температуры в камере сгорания. .

Изобретение относится к распределителю топлива, в частности, для горелки и завихрителя. .

Изобретение относится к системе впрыска топлива и улучшениям для дополнительного снижения веществ, загрязняющих воздух, таких как оксиды азота (NOх). .

Завихряющее устройство для впрыска среды в турбину имеет центральную ось, центральный канал, проходящий в осевом направлении вдоль центральной оси, и наружный периметр. Также оно содержит базовую пластину с торцевой поверхностью, в которой сформированы первый проход и второй проход. Проходы выполнены с возможностью направления среды из области, окружающей наружный периметр, к центральному каналу и расположены попеременно в круговом направлении завихряющего устройства. Первый проход содержит первую базовую область, образующую первую плоскость, перпендикулярную центральной оси. Второй проход содержит вторую базовую область, образующую вторую плоскость, перпендикулярную центральной оси. Первый проход имеет первую глубину в осевом направлении, а второй проход имеет вторую глубину в осевом направлении. Первая глубина и вторая глубина отличаются друг от друга и образованы за счет разной толщины материала базовой пластины. Другим объектом настоящего изобретения является способ впрыска среды в турбину посредством завихряющего устройства, описанного выше, согласно которому направляют среду из области, окружающей наружный периметр, к центральному каналу завихряющего устройства. Изобретение позволяет создать устойчивую систему впрыска топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Завихритель для смешивания топлива и воздуха, содержащий множество лопаток, расположенных на делительной окружности, которые, вместе с первой стенкой, расположенной на первой продольной торцевой поверхности лопаток, и второй стенкой, расположенной на противоположной второй продольной торцевой поверхности лопаток, образуют канал потока. Первая стенка имеет по меньшей мере одно инжекционное отверстие, открывающееся в соответствующий канал потока. Канал потока образован так, что воздух смешивается с топливом при движении через канал потока от стороны высокого давления к стороне низкого давления. Топливо может быть дополнительно впрыснуто в канал потока через по меньшей мере одно дополнительное инжекционное отверстие во второй стенке. Изобретение способствует гомогенному распределению топлива в канале потока и, следовательно, обеспечивает равномерное смешивание воздуха с топливом, что приводит к равномерному горению топливовоздушной смеси в горелке с низким выбросом NOx. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Завихритель для смешивания топлива и воздуха содержит множество лопастей, расположенных радиально вокруг центральной оси завихрителя, множество смешивающих каналов для смешивания топлива и воздуха. По меньшей мере, один смешивающий канал из множества смешивающих каналов задан противоположными стенками двух соседних лопастей из множества лопастей и содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска топлива, размещенное в секции выше по потоку, по меньшей мере, одного смешивающего канала, и содержит осевой завихритель. Завихритель, в частности, проходит между стенками двух соседних лопастей и размещен в секции ниже по потоку, по меньшей мере, одного смешивающего канала. Изобретение направлено на улучшение смешивания топлива с воздухом посредством предоставления гомогенной топливо-воздушной смеси при различных нагрузках газовой турбины. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к энергетике. Завихритель (31, 131, 231) содержит центральный топливораспределительный элемент (37), наружную стенку (39), окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и ограничивающую осевой проточный канал (41) для воздуха, предназначенного для горения, завихряющие лопатки (47), проходящие в радиальном направлении до наружной стенки (39) и придающие протекающему воздуху для горения тангенциальную составляющую течения, а также окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и расположенную радиально внутри наружной стенки (39) перегородку (42, 142), разделяющую проточный канал (41) на радиально внутренний участок (43) и радиально внешний участок (45), радиально внутренний участок (43) канала обеспечивает протекание воздуха для горения без придания тангенциальной составляющей течения, причем через радиально внутренний участок (43) канала к завихряющим лопаткам (47) на радиально внешнем участке (45) канала проходят топливопроводы (49). Изобретение позволяет предотвратить обратный удар пламени в горелке. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Завихритель для перемешивания топлива и воздуха, расположенный в камере сгорания газотурбинного двигателя, содержит множество лопаток, расположенных в радиальном направлении вокруг центральной оси завихрителя, множество смесительных каналов для перемешивания топлива и воздуха. По меньшей мере, один смесительный канал из множества смесительных каналов образован противоположными стенками двух соседних лопаток из множества лопаток и содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска топлива и, по меньшей мере, одно углубление для образования вихря воздуха. По меньшей мере, одно углубление расположено, по меньшей мере, в одном смесительном канале перед отверстием для впрыска топлива относительно направления потока воздуха для обеспечения индивидуальной турбулентности для соответствующего смесительного канала. Изобретение направлено на улучшение перемешивания топлива и воздуха в зоне завихрения за счет обеспечения однородной воздушно-топливной смеси при всех возможных нагрузках на газовую турбину. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Трубчатая камера сгорания для газотурбинного двигателя, работающая на газообразном топливе, содержит цилиндрический кожух, имеющий внутреннюю полость, ось и закрытый осевой конец, цилиндрический вкладыш камеры сгорания, смесительное устройство, рукав ударного охлаждения и каналирующее устройство. Цилиндрический вкладыш камеры сгорания размещен коаксиально внутри полости кожуха и выполнен так, что в комбинации с кожухом задает границы радиально внешнего канала для потока воздуха для горения. Цилиндрический вкладыш также задает границы соответствующих радиально внутренних полостей для зоны горения и зоны разбавления. Зона разбавления удалена по направлению оси от закрытого конца кожуха относительно зоны горения, а зона горения размещена по направлению оси со стороны закрытого конца кожуха. Смесительное устройство размещено на закрытом конце кожуха с сообщением по потоку с каналом для воздуха для горения, включает в себя множество лопаток для смешивания газообразного топлива, подлежащего сжиганию, по меньшей мере, с частью воздуха для горения и выпускное отверстие смесительного устройства для обеспечения поступления полученной смеси топлива/воздуха в зону горения. Рукав ударного охлаждения коаксиально размещен в канале для воздуха для горения между кожухом и вкладышем, снабжен множеством отверстий. Отверстия имеют такой размер и распределены так, что позволяют направлять воздух для горения к радиально внешней поверхности участка вкладыша камеры сгорания, задающего границы зоны горения, для ударного охлаждения этого участка вкладыша. Каналирующее устройство размещено в канале для воздуха для горения для каналирования воздуха для горения от выходной области рукава ударного охлаждения до впускного отверстия смесительного устройства. Каналирующее устройство выполнено с возможностью предотвращения разделения потока и включает в себя секцию диффузора с проходным сечением впускного отверстия и проходным сечением выпускного отверстия, причем отношение проходного сечения выпускного отверстия к проходному сечению впускного отверстия находится в интервале значений 1,3-1,5. Изобретение обеспечивает равномерное течение воздушного потока, устойчивое горение, минимизирует температурные отклонения в продуктах сгорания, направляемые на турбину, и повышает эффективность охлаждения камеры сгорания. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к энергетике. Осевой завихритель для камеры сгорания газовой турбины содержит кольцо лопаток с множеством лопаток завихрителя, распределенных по окружности вокруг оси завихрителя, при этом каждая из упомянутых лопаток завихрителя содержит заднюю кромку. Для достижения управляемого распределения профиля скоростей выходного потока и эквивалентного соотношения топлива в радиальном направлении упомянутая задняя кромка является прерывистой, при этом задняя кромка имеет разрыв у предопределенного радиуса. Изобретение позволяет создать оптимальный профиль скоростей выходного потока для повышенной стабильности сгорания. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система впрыска топлива для турбореактивного двигателя, включающая в себя неподвижную часть и скользящую траверсу, дополнительно содержащую центрирующий конус, предназначенный для центрирования инжектора топлива относительно системы впрыска, причем неподвижная часть и скользящая траверса проходят по оси отсчета, причем неподвижная часть содержит полость, ограниченную в осевом направлении дном и закрывающим желобом, при этом скользящая траверса имеет реборду, содержащуюся в полости. Система впрыска топлива дополнительно включает в себя упругие средства, расположенные в полости так, чтобы оказывать усилие на реборду, способные препятствовать вибрирующим микроперемещениям скользящей траверсы относительно неподвижной части в отсутствии термического расширения. Также представлены камера сгорания, а также двигатель летательного аппарата, содержащие систему впрыска топлива согласно изобретению, а также способ сборки системы впрыска топлива. Изобретение позволяет повысить сопротивление износу инжектора. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к энергетике. Камера сгорания для газовой турбины, содержащая предкамеру, имеющую центральную ось, и завихритель, который установлен на предкамере. Завихритель охватывает предкамеру в окружном направлении относительно центральной оси. Завихритель содержит поверхность основания, которая образует часть щелевого отверстия, выполненного с возможностью впрыскивать через него в предкамеру смесь окислитель/топливо, причем поверхность основания располагается в плоскости основания. Завихритель дополнительно содержит топливный инжектор, который размещается на поверхности основания таким образом, чтобы обеспечить возможность впрыскивать в щелевое отверстие топливо в направлении впрыскивания топлива, причем первый компонент направления впрыскивания топлива не параллелен нормали плоскости основания. Также представлен способ функционирования камеры сгорания. Изобретение позволяет обеспечить правильный профиль пламени. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх