CS199394B1 - Method of fuel combustion in the firing chamber - Google Patents
Method of fuel combustion in the firing chamber Download PDFInfo
- Publication number
- CS199394B1 CS199394B1 CS616077A CS616077A CS199394B1 CS 199394 B1 CS199394 B1 CS 199394B1 CS 616077 A CS616077 A CS 616077A CS 616077 A CS616077 A CS 616077A CS 199394 B1 CS199394 B1 CS 199394B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- annular
- combustion
- combustion chamber
- streams
- primary air
- Prior art date
Links
Description
Vynález se týká stavby energetických, dopravních a chemických strojů, jmenovitě způsobu spalováni paliva ve spalovaoich komorách a prstencových spalovacích komor pro prováděni tohoto způsobu· Ζνίάέΐ výhodně je možno tohoto vynálezu využít u hnacích ústrojí 8 plynovými turbinami provozovanými na plynné palivo, zejména na zemní plyn u nichž utváření spalovacíhoprooesu spočívá v odděleném přívodu paliva a splaovacího vzduchu a u nichž směšováni s primárním vzduohem a stabilizace hořeni probíhají s využitím vířivých proudů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the construction of power, conveying and chemical machines, namely, a method of burning fuel in combustion chambers and annular combustion chambers for carrying out this method. wherein the formation of the combustion process consists in a separate supply of fuel and combustion air, and in which the mixing with the primary air and the combustion stabilization take place using eddy currents.
Je známo, že pro stabilizaci spalovacího kužele (ohně) u různých způsobů spalováni paliva je nutný přívod tepla do jeho kořene, sloužícího jako zapalovací zdroj přiváděné čerstvé směsi palivo-vzduch. Ye spalovacích komorách hnacích ústroji s plynovými trubinami je střední rychlost produ směsi palivo.vzduch vždy větší než rychlost turubulentního spalováni, pročež jsou úlohy zajištěného vzněcovánl a stabilního hořeni paliva, jakož i úlohy zajištěni dokonalého spalováni paliva a stanoveného rozloženi teplot proudu plynu na výstupu se spalovaoi komory velmi důležité, protože nejisté vzněcovánl a nestabilní hořeni paliva podstatně snižuji provozní spolehlivost hnacího ústrojí s plynovou trubinou, nedokonalé aplaování paliva zhoršuje hospodárnost provozu hnacího ústrojí a nesoulad skutečného rozloženi teplot v proudu plynu na výstupu ze spalovací komory se stanoveným rozložením mé za následek sníženi životnosti a pevnosti lopatek plynové turbiny a tudíž iIt is known that in order to stabilize the combustion cone (fire) of various fuel combustion methods, it is necessary to supply heat to its root, serving as the ignition source of the fresh fuel-air mixture. In the combustion chambers of gas-powered powertrains, the average fuel production rate is always greater than the turubulent combustion rate, so that the tasks are assured of ignition and stable combustion of the fuel, as well as the task of ensuring perfect fuel combustion and very important because uncertain ignition and unstable combustion significantly reduce the operational reliability of the gas-tube drive, imperfect fueling deteriorates the efficiency of the drivetrain and the mismatch of the actual gas flow at the outlet of the combustion chamber with the specified mine distribution and the strength of the gas turbine blades and hence i
199 394199 394
199 394 celého hnacího ústroji jako soustavy·199 394 of the entire powertrain as a system ·
V současné době nabývají déle vzrůstající význam otázky, související s řešením úloh týkajících se zvyšováni tepelného zatíženi spalovacího prostoru spalovacích komor, umožňujícího zkráceni délky spalovací komory a zmenšeni jejioh celkových rozměrů, jakož i úloh týkajioioh so sníženi obsahu škodlivých složek ve zplodinách spalováni, výfukovaných do ovzduší, dále zajištěni nízké teplotní hladiny ohňových části ve spalovací Komoře·Nowadays, there are increasingly important issues related to solving tasks related to increasing the thermal load of combustion chambers of combustion chambers, allowing the length of the combustion chamber to be shortened and its overall dimensions reduced, as well as the task of reducing harmful components in combustion products exhausted into the atmosphere. , further ensuring low temperature levels of the fire part in the combustion chamber ·
Úspěšné řešeni těchto úloh jo ve značné míře závislé na utvářeni směšovaoiho procesu paliva se vzduohem ve spalovacím pásmu komory a na vytvářeni v něm stálých cirkulačních pásem horkých plynů, zajištujloích bezpečné vzněcování paliva a jeho stabilní hořeni za podmínek zvýšeného přebytku vzduohu ve spalovacím pásmu.Successful solving of these tasks is largely dependent on the formation of a fuel mixing process with air in the combustion zone of the chamber and on the formation of stable hot gas circulation zones therein, ensuring safe ignition of the fuel and its stable combustion under conditions of increased air excess in the combustion zone.
Je znám způsob spalováni paliva ve spalovaoloh komorách, spočívající v tom, že proud primárního vzduohu, tj· vzduohu potřebného pro utvářeni a stabilizaci hořeni, je rozdělován do souosých prstencových proudů, natáčen pod úhlem 45 až 60 0 vzhledem k podálné oee spalovaoí komory a přiváděn do spalovaolho pásma komory. Přitom jsou dva souosé pretenoové proudy primárního vzduohu, oddělané prstencovým stabilizátorem plamene, natáčeny v protilehlých směrech· Současně ja do spalovacího pásma přiváděn topný plyn, směšující se s primárním vzduohem a vytvářející směs palivo-vzduoh. 7 pásmu aerodynamického stínu, těsně za stabilizátorem plamene, se vytváří podtlakové pásmo, čímž so va spalovacím pásmu vytváří zvířené cirkulační prouděni va směru podélné osy spalovací komory, s přímým tokem (ve směru prouděni) hořící směsi palivo.vzduch a so zpětným tokem (proti směru prouděni) harkýoh zplodin spalováni. Zplodiny spalováni tlm zajišťuji přívod tepla k přiváděnému čerstvému proudu směsi palivo-vzduoh a stabilizaci jeho hořeni. Do směšovacího pásma komory je přiváděn sekundární vzduch, rovněž předem rozdělený do souosých prstencových proudů a vměšovaný do zplodin spalováni, čímž snižuje jejioh teplotu a vychlazuje stabilizátory plamene ve spalovací komoře.A method of combusting fuel in combustion chambers is known, characterized in that the primary air stream, i.e. the air required to form and stabilize combustion, is divided into coaxial annular streams, rotated at an angle of 45 to 60 ° with respect to the far oee of the combustion chamber. into the combustion zone of the chamber. The two coaxial prime streams of the primary air, separated by the annular flame stabilizer, are rotated in opposite directions. At the same time, fuel gas, mixed with the primary air and forming a fuel-air mixture, is supplied to the combustion zone. 7 of the aerodynamic shadow zone, just behind the flame stabilizer, creates a vacuum zone, thereby creating a swirling circulation flow in the combustion zone in the direction of the longitudinal axis of the combustion chamber, with a direct flow (downstream) of the burning fuel-air mixture and flow direction) of combustion products. Silent combustion products provide heat to the fresh feed of the fuel-air mixture and stabilize its combustion. Secondary air, also pre-divided into coaxial annular streams and fed into the combustion products, is supplied to the chamber mixing zone, thereby lowering its temperature and cooling the flame stabilizers in the combustion chamber.
Prstencová spalovaoí komora, v níž tento spalovaoí prooes probíhá, sestává ze dvou prstencových plamenů, vymezujícloh jednu část spalovacího pásma komory, a mezi nimiž je uspořádán prstencový stabilizátor plamen·· Prstencový stabilizátor plamen· rozděluje prostor mezi plamenci do dvou souosých prstencových kanálů, v nichž jsou uspořádány prvky pro přívod primárního vzduohu, provedené ve tvaru lopatkových vířičů a protisměrnými úhly natáčeni proudů vzduchu a zajišťující natáčeni prstencových proudů primárního vzduohu v souosých prstencových kanálech do protilehlých směrů a jejioh přívod do spalovaoíbo pásma. 7 čelní stěně stabilizátoru plamene, přivráoené do spalovacího pásma, jsou provedeny otvory pro přívod paliva do spalovacího pásma. Prvky pro přived sekundárního vzduchu jsou tvořeny lopatkovým vlřičem, neseným jedním z plamenců a přesazeným vůči vlřičl primární ho vzduohu ve směru proudu palivowzduoh.The annular combustion chamber in which the combustion prooes proceed consists of two annular flames defining one part of the combustion zone of the chamber and between which an annular flame stabilizer is arranged. The annular flame stabilizer divides the space between the flames into two coaxial annular channels in which primary air inlet elements are provided in the form of vane swirls and opposing angles of rotation of the air streams to provide annular primary air streams in coaxial annular ducts in opposite directions and its supply to the combustion or zone. 7, openings for supplying fuel to the combustion zone are provided in the front wall of the flame stabilizer, which are welded into the combustion zone. The elements for supplying the secondary air are constituted by a paddle-shaped beacon supported by one of the flame flaps and offset from the primary-air beacons in the direction of the fuel flow.
Podstatnou nevýhodou popsaného způeobu spalováni plalva a spalovaoí komory pro prová3A substantial disadvantage of the described method of incineration of the canopy and of the combustion chamber for operation
199 394 děni tohoto postupu js, Se ve spalovacím pásmu probíhá zpětuý tok horkých zplodin spalování. Toto utvářeni cirkulačního proudu prodlužuje vlastni spalovací pásmo a neumožňuje účinnější využiti ohniště spalovacího pásma, protože část jeho objemu je vyplněna protisměrným proudem zplodin spalování, pročež v nl nemůže probíhat spalování směsi palivo**vzduch«199 394 of this process, the return of the hot combustion products takes place in the combustion zone. This formation of the circulation stream extends the combustion zone itself and does not allow more efficient use of the combustion zone fireplace, since part of its volume is filled with an upstream combustion flue gas, and therefore the combustion of the fuel ** air mixture cannot take place.
Kromě toho probíhá spalováni s nízkým přebytkem vzduchu a tudíž při vysoké teplotě ve spalovacím pásmu· Tlm se zvyšuje obsah škodlivých složek ve zplodinách spalováni, např· kysUSnlktt dusnatého, které jsou pak vyfukovány do ovzduší· Vysoká teplota ve spalovacím pásmu má také za následek značnější ohříváni prvků přivádějících palivo do spalovací komory - děrované čelní stěny stabilizátoru plamene, čímž je snižována provozní spolehlivost systému·*In addition, combustion takes place with a low excess of air and therefore at a high temperature in the combustion zone · Tlm increases the content of harmful components in combustion products, eg · nitric acid, which is then blown into the air · High temperature in the combustion zone also results in more heating elements supplying fuel to the combustion chamber - perforated flame stabilizer front wall, reducing system reliability
Úkolem vynálezu je tudíž vyvinutí postupu pro spalováni paliva ve splaovacích komorách a vyřešeni prstenoové splaovací komory pro realizaci tohoto postupu, která by zajišťovala vysokou intenzitu splaovaciho procesu a možnost zkrácené délky spalovacího pásma vytvořením Intenzivního cirkulačního prouděni směsi pallvo-vzduch, s dráhami proudění ležícími v celé rovině průřezu spalovací komory, jakož 1 sníženi obsahu škodlivých složek ve zplodinách spalováni a zvýšení provozní bezpečnosti prvků rozdělujícíoh palivo snížením teploty ve spalovacím pásmu·SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a process for combusting fuel in combustion chambers and to provide an annular combustion chamber for carrying out the process, which provides a high combustion process intensity and reduced combustion zone length by creating an intense circulating airflow. a cross-sectional plane of the combustion chamber, as well as 1 reducing the content of harmful components in the combustion products and increasing the operational safety of the fuel distribution elements by reducing the temperature in the combustion zone.
Daný úkol byl v prvé řadě vyřešen tim, že ve způsobu spalování paliva ve spalovacích komorách, pozůstávajícím z předchozího rozděleni primárního a sekundárního vzduchu do dílčích souosých prstenoových proudů, z natáčení souosých prstencových proudů primárního vzduchu vzhledem k podélné ose spalovací komory, přičemž jsou sousední proudy natáčeny vzájemně prlsměrně, a z přívodu zvířených prstencových proudů primárního vzduchu současně s palivem do spalovacího pásma spalovací komory ze současného vytvářeni cirkulačního prouděni směsi palivo.vzduch, je ve smyslu vynálezu část souosých prstencových proudů sekundárního vzduohu zaváděna do spalovacího pásma a natáčeni souosých prstencových proudů primárního vzduohu probíhá v tangenciálním směru·The object was solved primarily by the fact that in a method of combustion of fuel in combustion chambers consisting of a prior division of primary and secondary air into partial coaxial annular streams, of rotating coaxial annular primary air streams with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber, In the sense of the invention, part of the coaxial annular streams of the secondary air are introduced into the combustion zone and the pivoting of the coaxial annular streams of the primary air are simultaneously introduced into the combustion zone of the combustion chamber. tangential direction ·
Dále byl daný úkol vyřešen tím, že v prstencové splaovací komoře pro realizaci uvedeného způsobu spalování paliva, sestávající ze dvou souosých prstencových plamenců vymezujících ve splaovací komoře prstencové spalovací pásmo, z prstencového stabilizátoru plamene uspořádaného mezí souosými prstencovými pamenci a vymezujícího společně s nimi dva souosé prstencové kanály a opatřeného v jeho čelní stěně otvory pro přívod paliva do spalovacího pásma, z prvků pro přívod primárního vzduchu uspořádaných v každém z uvedených souosých prstencových kanálů a tvořených dvěma lopatkovými vířiči s protisměrnými úhly natáčení proudů vzduchu, jakož i prvků pro přívod sekundárního vzduchu, jsou ve smyslu vynálezu prvky pro přívod primárního vzduchu uspořádány v každém souosém prstencovém kanále a opatřeny štěrbinovým vířičem s tangenciálně uspořádanými štěrbinami, umístěným za lopatkovým vířičem ve směru prouděni vzduchu, a prvky pro přívod sekundárního vzduchu jsou uspořádány mezi prvky pro přívod primárního vzduohu a souosými prstencovými plamenci.The object is further achieved by providing, in an annular combustion chamber for carrying out said method of combustion of fuel, comprising two coaxial annular flames defining an annular combustion zone in the combustion chamber, an annular flame stabilizer arranged between coaxial annular memories and delimiting two coaxial annular memories. the ducts and having in their front wall apertures for supplying fuel to the combustion zone, of the primary air intake elements arranged in each of said coaxial annular ducts and formed by two vane swirlers with opposing angles of rotation of the air streams and secondary air intake elements within the meaning of the invention, the primary air supply elements are arranged in each coaxial annular channel and are provided with a slot swirler with tangentially arranged slots located behind the paddle and the secondary air supply elements are arranged between the primary air supply elements and the coaxial annular flame tubes.
199 394199 394
Výhoda řeieni podle vynálezu spočívá v tom, Se přívod primárního vzduohu do spalovacího pásma ve formě proudů, natáčených protisměrně v tangensiálulm směru, zajišťuje ve spalovacím pásmu vyvíjeni intenzivního cirkulačního prouděni, obsahujioího velký počet intenzivních virů většíoh rozměrů, vyplňujících oelý průřez spalovacího pásma a nevykazujících vratný tok zplodin spalováni, takže je možno podstatně zkrátit dálku spalovacího pásma a tudíž i délku spalovaoi komory. Pohyb směsi palivorvzduoh po takové dráze zaručuje její dokonalé vyhořeni na kratší délce spalovací komory. Intenzívni výměnou tepla a hmotných částic jak uvniř vířeni, tak i mezi nimi jsou dány příznivé podmínky pro směšováni paliva ae vzduohem, jakož 1 pro vzněcováni přiváděné čerstvé směsi palivo-vzdueh a je ji rovněž zintenzlvňováa prooee spalováni.An advantage of the present invention is that the introduction of primary air into the combustion zone in the form of streams rotated in the opposite direction in the tangential direction provides for an intense circulation flow in the combustion zone containing a large number of intense viruses of larger dimensions. flue gas flow, so that the distance of the combustion zone and hence the length of the combustion chamber can be substantially shortened. The movement of the fuel-air mixture along such a path ensures its perfect burn-out on a shorter combustion chamber length. By intensive exchange of heat and particulate matter both inside and between the vortexes, favorable conditions are provided for fuel and air mixing as well as for ignition of the fresh fuel-air mixture and is also intensified for combustion.
Přívod části sekundárního vzduchu do spalovacího pásma kromě toho umožňuje průběh spalovacího procesu s nižší teplotní hladinou ve spalovaoim pásmu, oož přispívá ke sníženi ohříváni spalovacích prvků ve spalovací komoře, tj. plamenců, a tim ke zvýšeni životnosti spalovací komory a také ke sníženi obsahu kysličníku dusnatého ve zplodinách spalováni.In addition, the supply of a portion of the secondary air to the combustion zone allows the combustion process to be carried out at a lower temperature level in the combustion zone, which contributes to reducing the heating of the combustion elements in the combustion chamber, i.e. flames, thereby increasing the combustion chamber life and reducing the nitric oxide content. in combustion products.
Prvky pro přívod sekundárního vzduohu mohou být provedeny ve tvaru dvou prstencových mezer, vytvářených mezi souosými prstencovými plamenci a prvky pro přívod primárního vzduchu, v každé z nichž je umístěn lopatkový vlřič, překrývající alespoň část průchozího průřezu táto mezery, přičemž v každém souosém prstencovém kanále umístěný lopatkový vlřič prvků pro přívod sekundárního vzduchu jakož i lopatkový a štěrbinový vlřič prvků pro přívod primárního vzduchu mohpu být provedeny se souhlasnými úhly natáčení proudu vzduohu.The secondary air supply elements may be in the form of two annular gaps formed between coaxial annular flames and a primary air supply element in each of which is located a vane wound covering at least a portion of the passage cross section of the gap, in each coaxial annular channel disposed. the scoop of the secondary air inlet elements as well as the scoop and slot scoop of the primary air inlet elements of the muzzle may be made with the same angles of rotation of the air stream.
Přívod sekundárního vzduchu do apalovaoího pásma ve formě spirálových proudů jeitě dále ziutenzlvňuje spalovaoi prooee a vyohlazování plamenců.The supply of secondary air to the scaling zone in the form of spiral streams further intensifies combustion of the flame and smoothing of the flames.
V dalším textu bude vynález blíže vysvětlen popisem příkladů jeho provedeni s odvoláním na výkresy, kde značí obr. 1 schematické znázorněni přívodu vzduchu a paliva do spalovací komory podle vynálezut obr. 2 schematické znázornění přívodu souosých proudů vzduchu do primárního spalovacího pásma podle vynálezui obr. 5 řez osou I1I-III podle obr. ll obr. 4 řez osou IV-IV podle obr. 1$ obr. 5 rychlostní pole ve dvou spolupracujících protisměrných proudech vzduchttt obr. 6 vektory rychlostí po délce spalovací komory některých z proudnic, význačných na obr. 51 obr. 7 podélný řez prstencovou spalovací komorou v provedení podle jedné z variant řešeni podle vynálezu; obr. 8 řez osou VIH-VIII podle obr.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic illustration of the air and fuel supply to the combustion chamber of the present invention; and FIG. 2 is a schematic illustration of the coaxial air flow to the primary combustion zone of the present invention. Fig. 4 shows the velocity field in two cooperating upstream air currents. Fig. 6 shows velocity vectors along the length of the combustion chamber of some of the nozzles shown in Figs. 51 is a longitudinal cross-sectional view of an annular combustion chamber in an embodiment of one embodiment of the invention; FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the axis VIH-VIII of FIG.
obr. 9 řez osou IX-IX podle obr. 7» obr. 10 řez osou Σ-Χ podle obr. 7» obr. 11 pohled ve směru šipky A na zařízeni podle obr. 7l obr. 12 podélný řez prstencovou .spalovací komorou v provedeni podle jiné varianty řešeni podle vynálezui obr. 15 podélný řez prstencovou spalovací komory v provedeni podle další varianty řešeni podle vynálezu a obr. 14 podélný řez prstencovou spalovací komorou v provedeni podle ještě další varianty řešeni podle vynálezu.Fig. 9 is a cross-sectional view of the axis IX-IX of Fig. 7; Fig. 10 is a cross-sectional view of the axis Σ-Χ of Fig. 7; Fig. 11 is a longitudinal section through the annular combustion chamber; FIG. 15 shows a longitudinal section through an annular combustion chamber in accordance with another embodiment of the invention; and FIG. 14 shows a longitudinal section through an annular combustion chamber in accordance with yet another variant of the invention.
199 394199 394
Proud vzduchu, sestávající z primárního vzduchu zajištujícího stabilizaci spalovacího procesu a ze sekundárního vzduchu sloužícího pro zajištění snížení teploty zplodin spalování a k vychlazovéní prvků ohniště ve spalovací komoře, je při přívodu do spalovací komory nejprve rozdělen do dílčích souosých prstencových proudů 1, 2, 2 (obr. 1) např. působením prstencového stabilizátoru £ plamene. Souosé prstencové proudy i primárního vzduohu jsou např. viřiči 2 natočeny tangenciálně vzhledem k podélné ose spalovací komory a pak zaváděny do spalovacího pásma £ spalovací komory. Přitom sousední šroubovité prstencové proudy 1 primárního vzduchu rotují vzájemně protisměrně, což je vyzná, čeno šipkami v obr. 2. Rychlostní pole šroubovitých prstencových proudů i primárního vzduchu na vstupu do primárního spalovacího pásma £ (obr. 1) jsou znázorněna na obr. 3. Vzájemným působením sousedních šroubovitých prstencových proudů i primárního vzduchu vzniká v pásmu 2 (obr. l) aerodynamického stínu, ležícím za stabilizátorem plamene, cirkulační proudění § (obr. 4) ve formě intenzivních vírů velkých rozměrů, jejichž dráhy proudění leží v příčné ploše spalovací komory. Současně je do spalovacího pásma £ (obr. lú spalovací komory přiváděno palivo. Intenzívní turubulentní výměna, probíhající v tangenciálním a radiálním směru, zajišťuje přívod potřebného tepla k přiváděné čerstvé směsi palivo-vzduch a stabilizuje resp. zintenzívňuje jeho spalovací proces.The air stream, consisting of primary air to stabilize the combustion process and secondary air to reduce combustion gases and to cool the combustion chamber elements in the combustion chamber, is initially divided into partial coarse annular streams 1, 2, 2 (FIG. 1) eg by the action of an annular flame stabilizer 8. The coaxial annular streams of the primary air, for example, are swirled tangentially with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber and then introduced into the combustion zone 6 of the combustion chamber. The adjacent helical annular streams 1 of the primary air rotate in opposite directions to each other, as indicated by the arrows in FIG. 2. The velocity field of the helical annular streams and of the primary air at the inlet to the primary combustion zone 6 (FIG. 1) is shown in FIG. Due to the interaction of the adjacent helical annular streams and the primary air, in the zone 2 (Fig. 1) of the aerodynamic shadow lying downstream of the flame stabilizer, the circulation flow § (Fig. 4) occurs in the form of intense vortices of large dimensions. . At the same time, fuel is supplied to the combustion zone 6 (FIG. 1u of the combustion chamber). An intensive turubulent exchange in tangential and radial direction ensures the necessary heat supply to the fresh fuel-air mixture and stabilizes or intensifies its combustion process.
Do spalovacího pásma £ spalovací komory jsoi rovněž zaváděny souosé prstencové proudy 2 sekundárního vzduchu. Spalovací proces paliva £ a proces částečného směšování zplodin spalováni se sekundárním vzduchem probíhají tudíž prakticky paralelně, čímž je zajištěn průběh spalovacího procesu paliva £ se zvýšeným přebytkem vzduchu a tudíž se sníženou teplotní hladinou ve spalovacím pásmu £ a také se snížením obsahu škodlivých složek ve zplodinách spalování.Coaxial annular streams of secondary air 2 are also introduced into the combustion zone of the combustion chamber. Thus, the combustion process of the fuel 4 and the process of partial mixing of the combustion products with the secondary air are practically parallel, thus ensuring the operation of the combustion process of the fuel 5 with increased air excess and hence reduced temperature level in the combustion zone 6 and also with a reduction of harmful components in the combustion products. .
Na obr. 5 jsou znázorněny vektory rychlostí některých proudnic, označných písmeny a, a, aí. dvou spolupracujících protisměrně rotujících prstencových proudů 1 primárního vzduohu (obr. 4) v průřezu spalovacího pásma £ (obr. 1) a na obr. 6 je zobrazena změna vektorů těchto proudnic. po délce spalovacího pásma £ (obr. 1), vyhodnocená na základě experimentálních zkušeností. Na obr. 6 jsou navodorovné ose vyneseny hodnoty poměrů 1 t d, kde i značí vzdálenost na podélné ose spalovacího pásma a £ jeho charakteris tlcký rozměr (průměr). Jak je z obr. 6 zřejmé, neobsahují proudnioe směsi palivo-vzduch žádné protisměrně působící aclálni složky, což přispívá k možnosti podstatného zkráceni axiální délky spalovacího pásma £ (obr. 1).Figure 5 shows the velocity vectors of some nozzles indicated by the letters a, a, and a. of two cooperating counter-rotating annular streams 1 of the primary air (FIG. 4) in the cross-section of the combustion zone 6 (FIG. 1), and FIG. 6 shows the change of vectors of these nozzles. along the combustion zone length (FIG. 1), evaluated on the basis of experimental experience. In FIG. 6, the values of the ratios of 1 t d are plotted in the navodor axis, where i denotes the distance along the longitudinal axis of the combustion zone and its characteristic dimension (diameter). As can be seen in FIG. 6, the fuel-air streams do not contain any counter-active aclal components, thus contributing to the possibility of substantially reducing the axial length of the combustion zone (FIG. 1).
Souosé prstencové proudy £ sekundárního vzduchu jsou zaváděny do sěsovacího pásma spalovací komory za účelem dalšího snížení teploty zplodin spalování a vychlazování topenišťovýoh částí ve spalovací komoře.The coaxial annular streams of the secondary air are introduced into the compression zone of the combustion chamber to further reduce the temperature of the combustion products and to cool the combustion chamber parts in the combustion chamber.
Prstenoová spalovací komora pro realizaci navrženého způsobu paliva podle vynálezu obsahuje dva prstencové plamence IX, i2 (obr. 7), mezi nimiž je uspořádán prstencový stabilizátor £ plamene. V čelní stěně 13 stabilizátoru £ plamene, přivrácené ke splaovací-*The annular combustion chamber for carrying out the proposed fuel method according to the invention comprises two annular flames IX, 12 (FIG. 7) between which an annular flame stabilizer 8 is arranged. In the front wall 13 of the flame stabilizer 6 facing the flushing means.
199 394 mu pásmu g, jsou provedeny otvory X£ Pro přívod paliva 3 ůo apalovaoího pásma g spalovací komory· Prstencový stabilizátor £ plamene vymezuje společně a plamenci XX, Xg souosé prstencové kanály Xg, 16 v nichž jsou umístěny prvky pro přívod primárního vzduchu, obsahující lopatkové vířiče XZ, Xg s protisměrnými úhly natáčení proudů vzduchu, uspořádané ve směru prouděni vzduchu společně se Štěrbinovými vířiči Xg, gg. Štěrbinový vířič vzduchu Xg js tvořen válcovým dutým prstencem s tangenciálně probíhajícími štěrbinami 21 (obr· 8), provedenými v jeho válcové stěně gg přivrácené ke spalovacímu pásmu g (obr. 7) a v jeho čslni stěně 23 (obr· 9), přičemž uvedené štěrbiny 2í jsou směrově orientovány ve stejném směru jako lopatky 24 (obr. 10) lopatkového vířiče XZ (obr. 7)· Štěrbinový vířič gft je proveden podobně jako štěrbinový vířič Xg, jen s tím rozdílem, že jeho neznázorněné štěrbiny jsou směrově orientovány ve stejném směru s neznázorněnými lopatkami lopatkového vířiče lg·199394 his zone g with openings X £ P ro fuel supply 3 CS apalovaoího bandwidth g combustor · annular stabilizer £ flame delimits together and pennants XX Xg concentric annular channels Xg 16 in which said means for supply of primary air, comprising vane swirlers XZ, Xg with opposing angles of rotation of the air streams arranged in the direction of the air flow together with the slot swirlers Xg, gg. The slit air swirl Xg is formed by a cylindrical hollow ring with tangentially extending slots 21 (FIG. 8), made in its cylindrical wall gg facing the combustion zone g (FIG. 7) and in its face wall 23 (FIG. 9), the slots 21 are oriented in the same direction as the blades 24 (FIG. 10) of the vane swirler XZ (FIG. 7). The slotted vortex gft is similar to the slotted vortex Xg, except that its slots (not shown) are oriented in the same direction. direction with blades of vortex swirler (not shown) ·
Rrvly pro přívod sekundárního vzduohu jsou uspořádány nad prvky pro přívod primárního vzduchu a jsou tvořeny prstencovými mezerami 25. gg, vymezenými prstencovými plamenci XX, Xg a lopatkovými vířiči Xg, Xg, jakož i štěrbinovými vířiči Xg, 2g primárního vzduchu·The secondary air supply lines are arranged above the primary air supply elements and are formed by annular gaps 25. gg, defined by annular flames XX, Xg and vane swirls Xg, Xg, as well as slotted swirls Xg, 2g of primary air.
Prstencový stabilizátor £ plamene je utvářen jako dutý rozdělovač, do jehož vnitřní dutiny jsou zavedeny trubky gZ pro přívod paliva g· Vnitřní dutina stabilizátoru £ plamene je příčnou dělící přepážkou 28 rozdělena na dvě části, přičemž první část gg slouží pro rovnoměrné rozdělováni paliva g do celého prstence stabilizátoru £ plamene a druhá část 30 je určena pro chlazeni jeho čelní stěny 13. V dělicí přepážce gg jsou provedeny otvory 3¾ (obr. ll), rozmístěné tak, že nelícující s otvory 14 v čelni stěně 12 stabilizátoru £ plamene (obr. 7), čímž je zajištěno dostatečné chlazeni čelní stěny 12 stabilizátoru £ plamenec část otvorů 31 v přepážce 28 může také být provedena souose s otvory X£ v čelni stěně 15· V takovém případě se na výstupu z otvorů 14 vytvoří systém paprsků paliva s odlišnými rychlostmi a dostřiky, což přispívá ks stabilizaci spalovacího procesu při nízkých provozních zatíženích.The annular flame stabilizer 8 is formed as a hollow manifold into whose inner cavity gZ fuel supply pipes g are introduced. The internal cavity of the flame stabilizer 8 is divided into two parts by a transverse partition 28, the first part gg serving to distribute fuel g evenly throughout. the flame stabilizer 8 and the second portion 30 are intended to cool its front wall 13. In the partition gg, openings 3¾ (FIG. 11) are provided so as not to be aligned with the openings 14 in the front wall 12 of the flame stabilizer 8 (FIG. 7). ), thereby ensuring sufficient cooling of the front wall 12 of the flame stabilizer part of the apertures 31 in the partition 28 may also be coaxial with the apertures X in the front wall 15. In this case, a fuel jet system of different velocities is formed at the exit of the apertures. which contributes to stabilization of the combustion process at low ch operating loads.
Uvarianty provedeni prstencové spalovací komory, zobrazené na obr. 12, jsou štěrbinové vířiče Xg, 2g provedeny ve tvaru kuželovitýoh dutých prstenců s neznázorněnými tangenciálně probíhajícími štěrbinami v jejich kuželovitých stěnách gg, gg přivrácených ke spalovacímu pásmu g.In the embodiments of the annular combustion chamber shown in FIG. 12, the slotted swirls Xg, 2g are in the form of conical hollow rings with tangentially extending slots not shown in their conical walls gg, gg facing the combustion zone g.
Na obr. lg je zobrazena další varianta provedeni prstencové spalovací komory, u niž prvky pro přívod sekudnárniho vzduchu obsahují lopatkové vířiče 34. gg, umístěné v návaznosti na lopatkové vířiče XZ, 1β primárního vzduchu v prstencových mezerách gg, gg tak, že překrývají část jejich průtočného průřezu. Směr natáčeni proudu sekundárního vzduchu v lopatkovém vířiči 34 je souhlasný se směrem natáčeni proudu primárního vzduchu v lopatkovém vířiči XZ· Směr natáčeni proudu sekundárnihi vzduchu v lopatkovém vířiči gg je podobně souhlasný se směrem natáčeni primárního vzduchu v lopatkovém vířiči 18.FIG. 1g illustrates another variant of an annular combustion chamber in which the elements for supplying the non-linear air comprise vortex vortices 34. gg disposed following the vortex vortices XZ, 1β of the primary air in the annular gaps gg, gg so as to overlap a portion thereof; flow cross section. The direction of rotation of the secondary air stream in the vortex swirler 34 is consistent with the direction of rotation of the primary air stream in the vortex swirler 18.
199 39<í199 39 <i
U varianty provedeni prstencové spalovací komory, zobrazené na obr. 14, je průtočný » průřez prstencové mezery 25» 2Q úplně překrýván lopatkovým vířičem 54·. £2 sekundárního vzduchu. V tomto případě je zviřovánl proudu vzduchu přiváděného do spalovací komory zintenzivnováno, čímž je současně také zintenzivnován proces spalování paliva, jakož i procesy směšování a chlzaení prvků ohniště ve spalovací komoře - plamenců 11. 3,g.In the variant embodiment of the annular combustion chamber shown in FIG. 14, the flow cross section of the annular gap 25,22 is completely covered by the vane swirl 54 '. £ 2 secondary air. In this case, the turbulence of the air flow to the combustion chamber is intensified, whereby the combustion process of the fuel, as well as the mixing and cooling processes of the fireplace elements in the combustion chamber - the flame tubes 11, 3, are also intensified.
Bří provozu prstencové spalovací komory podle vynálezu je proud přiváděného spalovacího vzduchů v prstencových kanálech 15. 16 (obr. 7) rozdělován do souosých prstencových dílčích proudů i, 2» 2· R?oud primárního vzduchu 1 js při průchodu lopatkovými vířiči 17. 18 a štěrbinovými vířiči 12» 20 natáčen v tangenciálním směru, přičemž jeho natočení v kanálech 3,5 a 16 jsou protisměrná, načež je zaváděn do spalovacího pásma <á,During operation of the annular combustion chamber according to the invention, the incoming combustion air stream in the annular channels 15, 16 (FIG. 7) is divided into coaxial annular partial streams 1, 2 " slotted vortexes 12, 20 are rotated in a tangential direction, their rotations in channels 3,5 and 16 being counter-directional and then introduced into the combustion zone <a,
Směr přívodu proudu primárního vzduchu 1 lopatkovým vířičem 17 a štěrbinovým vířicem 12 je na obr. §, 2, 12 vyznačen šipkami. Do spalovacího pásma § (obr. 7) je současně také zaváděn sekundární vzduch 2 prstencovými mezerami 25» 25» je zajištěno snižování teploty zplodin spalování a chlazení prstencových plamenců H, 12· Palivo 2 je přívodními trubkami g? zaváděno do vnitřní dutiny 22 stabilizátoru £ plamene, z níž je otvory 51 (obr. 11) v dělící přepážce 28 nastřikováno na vnitřní povrch čelní stěny 15 stabilizátoru £ plamene (obr. 7), čímž je zajištěno bezpečné vychlazování čelní stěny 12·The direction of supply of the primary air stream 1 by the vane swirler 17 and the slit swirler 12 is indicated by arrows in FIGS. At the same time, secondary air is introduced into the combustion zone (Fig. 7) via 2 annular gaps 25 ' 25 ' and the combustion gases are cooled and the annular flame is cooled. is introduced into the inner cavity 22 of the flame stabilizer 8, from which the holes 51 (FIG. 11) in the partition 28 are sprayed onto the inner surface of the front wall 15 of the flame stabilizer 8 (FIG. 7), thereby ensuring safe cooling of the front wall 12.
Z druhé dutiny 50 stabilizátoru & Plamene je pak palivo 2 otvory 14 v čelní stěně 3,¾ vstřikováno do spalovacího pásma §·From the stabilizer & flame cavity 50, the fuel 2 is then injected into the combustion zone through apertures 14 in the front wall 3 ¾.
Z důvodu zajištění průběhu spalování paliva ve velmi malém prostorovém objemu spalovacího pásma spalovací komory umožňuje tento vynález podstatná zlepšení rozměrů a hmotnosti spalovací komory a tudíž i celé soupravy hnacího ústrojí s plynovou turbinou.In order to ensure the combustion of the fuel in a very small space volume of the combustion chamber of the combustion chamber, the present invention makes it possible to substantially improve the dimensions and weight of the combustion chamber and hence of the entire gas turbine powertrain assembly.
Kromě toho je docíleno zvýšení provozní hospodárnosti a spolehlivosti spalovací komory v důsledku dokonalejšího vyhoření částic paliva a také snížení obsahu škodlivých slo. žek ve zplodinách spalování, vyfukovaných do ovzduší.In addition, the operation efficiency and reliability of the combustion chamber is improved due to improved combustion of the fuel particles and also a reduction in the content of harmful sloes. in combustion products blown into the atmosphere.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS616077A CS199394B1 (en) | 1977-09-23 | 1977-09-23 | Method of fuel combustion in the firing chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS616077A CS199394B1 (en) | 1977-09-23 | 1977-09-23 | Method of fuel combustion in the firing chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS199394B1 true CS199394B1 (en) | 1980-07-31 |
Family
ID=5408018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS616077A CS199394B1 (en) | 1977-09-23 | 1977-09-23 | Method of fuel combustion in the firing chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS199394B1 (en) |
-
1977
- 1977-09-23 CS CS616077A patent/CS199394B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4160640A (en) | Method of fuel burning in combustion chambers and annular combustion chamber for carrying same into effect | |
| EP0343767B1 (en) | Burner for the combustion of pulverised fuel | |
| TWI272357B (en) | NOx-reduced combustion of concentrated coal streams | |
| US5251447A (en) | Air fuel mixer for gas turbine combustor | |
| US4374466A (en) | Gas turbine engine | |
| CN1467407B (en) | Gas turbine engine combustor can with trapped vortex cavity | |
| US9599343B2 (en) | Fuel nozzle for use in a turbine engine and method of assembly | |
| US8117845B2 (en) | Systems to facilitate reducing flashback/flame holding in combustion systems | |
| US10072846B2 (en) | Trapped vortex cavity staging in a combustor | |
| RU2626887C2 (en) | Tangential annular combustor with premixed fuel and air for use on gas turbine engines | |
| JPS58136909A (en) | Industrial burner and method of feeding secondary air into industrial burner | |
| CN1707163A (en) | Combustion tube and method for mixing air and gas in a gas turbine | |
| HUT56923A (en) | Combustion chamber for gas turbines | |
| RU2611217C2 (en) | Tubular-ring combustion chamber with staged and tangential fuel-air nozzles for use in gas turbine engines | |
| WO2020259918A1 (en) | Combustor for a gas turbine | |
| KR20140082659A (en) | Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines | |
| EP2825823B1 (en) | Gas turbine combustion system and method of flame stabilization in such a system | |
| US2765621A (en) | Combustion apparatus with toroidal eddy flame stabilizer | |
| CN105889980A (en) | Novel Method For Air Entry In Liner To Reduce Water Requirement To Control Nox | |
| RU2062405C1 (en) | Combustion chamber | |
| EP2340398B1 (en) | Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors | |
| CS199394B1 (en) | Method of fuel combustion in the firing chamber | |
| US4145880A (en) | Vorbix augmenter configuration with diffuser and vorbix swirler | |
| RU2761713C1 (en) | Method for burning a preliminarily prepared "lean" fuel-air mixture of liquid and (or) gaseous fuel and air in a three-circuit low-emission burner (variants) | |
| CN212390408U (en) | Low nitrogen oxide emission combustion chamber for gas turbine and gas turbine |