ГОРЕЛКА С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ СМЕШЕНИЕМ

Заявляемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к горелочным устройствам, предназначенным для камер сгорания газотурбинных установок и котлов, использующих газообразное топливо.
Известны горелки с предварительным смешиванием, в которых процесс смесеобразования разбивается на две стадии. На первой стадии образуется переобогащенная смесь воздуха с газовым топливом. На второй стадии к этой смеси добавляется часть воздуха, что обеспечивает быстрое и полное сгорание. При этом возрастает эффективность сжигания газа и снижаются вредные выбросы.
Так горелочное устройство, являющееся основным элементом камер сгорания типа ГТ-25-700-1, в котором образуется
тогошвовоздушная смесь и формируется низкотемпературный факел, содержит обечайку, охватывающую по меньшей мере один аэродинамический стабилизатор, внутри которого расположен топливный коллектор, при этом горелочное устройство снабжено лопатками (В .А, Христич, Н.Г. Тумановский. «Газотурбинные двигатели и защита окружающей среды. Киев, 1983, с.34, рис. 8а).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является горелка с предварительным смешением, содержащая корпус для подвода первичного воздуха, корпус горелки с выходными соплами, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий корпус для подвода первичного воздуха, завихритель, установленный в межкорпусном пространстве в районе выхода вторичного воздуха в зону горения (Авторское свидетельство №1657870, кл. F23D 14/00, опубл. 23.06.91-прототип).
Основным недостатком горелок выше описанных конструкций является плохое перемешивание газовоздушной смеси и вторичного воздуха и, как следствие, слабая устойчивость горения на переменных режимах и высокий уровень вредных выбросов.
Техническим результатом полезной модели является создание новой конструкции горелки с предварительным смешением,
обладающей высокой устойчивостью горения на переменных режимах и минимальным уровнем вредных выбросов.
Технический результат достигается в конструкции горелки с предварительным смешением, содержащей корпус для подвода первичного воздуха, корпус горелки с выходными соплами, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий, корпус для подвода первичного воздуха, первый завихритель, установленный в межкорпусном пространстве в районе выхода вторичного воздуха в зону горения, в которой, согласно полезной модели, корпус горелки смонтирован внутри корпуса для подвода первичного воздуха, соосно с ним, а в образованной кольцевой щели установлен второй завихритель, образующий кольцевой канал с корпусом горелки и имеющий закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток первого завихрителя.
В такой горелке с предварительным смешением корпус горелки может быть простерт за границу корпусов подачи воздуха, а на его конце может быть смонтирован стабилизатор горения в виде конуса с центральным отверстием для подачи газа в зону горения.
В такой конструкции установка второго завихрителя в кольцевой щели между корпусом горелки и внутренней поверхностью корпуса для подвода первичного воздуха, образующего кольцевой
канал с корпусом горелки, имеющего закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток первого завихрителя., способствует образованию системы вихрей на границе встречнозакрученных потоков, интенсифицирующей смесеобразование и стабилизирующей факел, что повышает устойчивость горения, минимизируя уровень вредных отходов.
Возможный монтаж стабилизатора горения в виде конуса с центральным отверстием для подачи газа в зону горения на конце корпуса горелки, простертой за границу корпусов также стабилизирует факел, повышая устойчивость горения и минимизируя уровень вредных отходов.
Сопоставительный анализ заявляемой горелки с предварительным смешением и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна.
Использование заявляемой горелки с предварительным смешением в теплоэнергетике обеспечивают ей соответствие критерию «промышленная применимость.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен разрез общего вида горелки с предварительным смешением.
Горелка с предварительным смешением, содержащая корпус 1 для подвода первичного воздуха, корпус горелки 2 с выходными соплами 3, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус 4 для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий корпус 1 для подвода первичного воздуха, первый завихритель 5, установленный в межкорпусном пространстве 6 в районе выхода вторичного воздуха в зону горения, при этом корпус горелки 2 смонтирован внутри корпуса 1 для подвода первичного воздуха, соосно с ним, а в образованной кольцевой щели 7 установлен второй завихритель 8, образующий кольцевой канал 9 с корпусом горелки 2 и имеющий закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток завихрителя 5.
В такой конструкции корпус горелки 2 может быть простерт за границы 10 корпусов 1, 4, а на ее конце может быть смонтирован стабилизатор горения в виде конуса 11с центральным отверстием 12 для подачи газа в зону горения.
При работе горелки в кольцевой канал 9, образованный корпусом 1 и обечайкой второго завихрителя 8, через выходные сопла 3 подается газ и происходит образование переобогащенной смеси.
Наличие второго завихрителя 8 обеспечивает хорошее перемешивание первичного воздуха и газа.
Через первый лопаточный завихритель 5 подается воздух для смешения с переобогащенной смесью в зоне сгорания. Закрутка лопастей первого завихрителя 5 противоположна закрутке лопастей второго завихрителя 8, что способствует образованию системы вихрей на границе встречно-закрученных потоков, интенсифицирующая смесеобразование и стабилизирующая факел, минимизируя при этом уровень вредных выбросов.
Дополнительная стабилизация пламени осуществляется с помощью зоны обратных токов, образующихся за границей 10 корпусов 1,4. Подводя газ в эту зону через центральное отверстие 12 можно обеспечить надежный режим и поддержание устойчивого горения на малых нагрузках.
Таким образом, в заявляемой конструкции горелки с предварительным смешением с одной стороны используется процесс предварительного смешения, а с другой стороны осуществляется надежное смесеобразование и стабилизация пламени во всем рабочем диапазоне с минимизацией уровня вредных выбросов, что выгодно отличает ее от прототипа.