ES2269316T3 - Sistema de motor de combustion para turbinas de gas. - Google Patents
Sistema de motor de combustion para turbinas de gas. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2269316T3 ES2269316T3 ES01308937T ES01308937T ES2269316T3 ES 2269316 T3 ES2269316 T3 ES 2269316T3 ES 01308937 T ES01308937 T ES 01308937T ES 01308937 T ES01308937 T ES 01308937T ES 2269316 T3 ES2269316 T3 ES 2269316T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- air
- fuel
- chamber
- gas
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/14—Special features of gas burners
- F23D2900/14701—Swirling means inside the mixing tube or chamber to improve premixing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Un sistema de motor de combustión de turbina de gas, que comprende en secuencia de flujo un dispositivo de turbulencia (2) de flujo de admisión radial para mezclar combustible gaseoso y aire, una ante-cámara de combustión (3) y una cámara principal de combustión (4), teniendo el dispositivo de turbulencia, la ante-cámara y la cámara principal un eje longitudinal común, comprendiendo el dispositivo de turbulencia pasos de aire y de gas combustible (11, 12) dispuestos de forma angular alrededor de la ante-cámara, estando orientados los pasos tangencialmente a un círculo imaginario (15) centrado sobre el eje longitudinal común, para impartir de esta manera durante el funcionamiento un movimiento de turbulencia común a las corrientes de combustible y de aire a medida que entran en la ante-cámara (3) desde los pasos (11, 12), estando dimensionado cada paso de gas combustible con relación al paso de alimentación de aire de tal manera que al menos en una condición de potencia predeterminada del motor, la velocidad media de masa de las corrientes de gas y de aire en dicho círculo imaginario (15) son similares o estrechamente coincidentes entre sí, caracterizado porque el círculo imaginario (15) es un círculo individual común a todos los pasos de gas combustible y aire (11, 12) dispuestos alrededor de la ante-cámara (3) y cada paso de gas combustible (12) tiene una salida situada inmediatamente aguas debajo de una salida de un paso de aire (11) con respecto a la dirección de la turbulencia.
Description
Sistema de motor de combustión para turbinas de
gas.
La invención se refiere a un sistema de motor
combustión para turbina de gas y con medios para mezclar
combustible y aire en un motor alimentado con gas, en particular
motores de turbinas de gas que utilizan gas combustible de bajo
valor calorífico.
Los medios de mezcla de combustible y aire
(quemadores) para proporcionar el medio combustible para el
funcionamiento de los motores de turbinas de gas adoptan muchas
formas variadas de acuerdo con la preferencia del fabricante. Un
fabricante puede llegar a ser experto en un tipo particular de
quemador y siempre que sea posible adaptará ese tipo de quemador de
acuerdo con la actividad del motor, por ejemplo para quemar tipos
poco usuales o particulares de combustible.
El presente solicitante ha concebido ya un
sistema de combustión que incorpora un quemador del tipo de
turbulencia de flujo radial interior. A veces es deseable poder
quemar un gas combustible de bajo valor calorífico (combustible
LCV), por decirlo así, a partir de un proceso de gasificación de
carbón. Las dificultades en el uso de tale combustible incluyen que
el volumen de combustible requerido para una potencia de salida
dada es comparativamente grande con relación al volumen de aire
cuando se compara, por ejemplo, con combustibles líquidos de alto
valor calorífico (HCV). Entre estos extremos, existen diferencias
significativas con respecto, entre otras cosas, a la posición de la
inyección del combustible, la dirección del flujo y los caudales de
flujo con el fin de conseguir la mejor mezcla posible de aire y
combustible. Además, donde un combustible tiene una velocidad de la
llama relativamente alta, siendo la velocidad de la llama la
velocidad a la que se propagará una llama en una mezcla (que es
rápida, por ejemplo, donde contiene una alta proporción de
hidrógeno), existe un riesgo mayor de ante-ignición
del combustible. Cuando esto ocurre en partes del quemador que no
están destinadas para aceptar una llama, se puede causar daño a los
componentes del quemador.
Los diseños de los quemadores que fomentan la
formación de regiones estrechas de recirculación de la mezcla de
aire y combustible en la proximidad a una superficie componente del
quemador pueden ser perjudiciales porque se puede estabilizar una
llama en dicha región, siendo efectivamente estática. Se puede fijar
por sí misma a la superficie del quemador y puede quemarla.
Se comprenderá por los técnicos en la materia
que el combustible LCV que tiene un valor calorífico bajo puede
estar comprendido en el intervalo entre 20 y 60% del volumen de aire
y combustible con el fin de conseguir la potencia requerida del
motor. De una manera sencilla, la introducción de grandes cantidades
de combustible en un sistema de turbulencia de flujo de admisión
presenta problemas bastante diferentes a los de los combustibles
HCV, donde se aplican más usualmente volúmenes menores a tales
sistemas.
Existen dos opciones principales a la elección
de los técnicos para conseguir el volumen correcto de combustible
que debe mezclarse con aire. O bien el combustible debe inyectarse a
través de orificios pequeños a través de una presión relativamente
alta en la corriente de aire o puede inyectarse a través de
orificios grandes a una presión relativamente baja. Mientras que el
flujo a alta presión a través de orificios pequeños puede ser
típico para los combustibles HCV, el flujo a baja presión a través
de orificios grandes es atípico.
Se ha encontrado que inyectando grandes
cantidades de combustible a través de orificios pequeños a alta
presión se induce turbulencia en la corriente de aire y gas y esto
es especialmente así donde el combustible es inyectado en cierto
ángulo a la corriente de aire. Mientras que esto puede ser ventajoso
cuando se trata de un volumen pequeño de combustibles HCV de alto
valor calorífico (donde se puede favorecer una mezcla mejorada), se
ha encontrado que es perjudicial para combustibles LCV y
especialmente allí donde tales combustibles tienen una velocidad de
la llama relativamente alta. Como ya se ha mencionado, en tales
casos, se puede estabilizar una llama en una región de
re-circulación (efectivamente una región estática) y
luego se puede fijar por sí misma a un borde del hardware de
turbulencia, por ejemplo en los bordes traseros de las paletas. Si
esto sucediera, la llama podría quemar eventualmente el metal.
Además de las dificultades asociadas con
combustibles específicos, todos los sistemas de combustión de
turbinas de gas nuevos deben cumplir normas de contaminación
ambiental todavía más restrictivas con relaciona los productos de
escape de la combustión descargados a la atmósfera.
Los documentos US 5.674.066 y US 5.169.302
describen quemadores, en los que las salidas de los pasos de aire y
combustible están dispuestas tangencialmente a círculos imaginarios
es con respecto a una sección perpendicular al eje del quemador. El
círculo imaginario para los pasos de aire tiene un diámetro
diferente al círculo imaginario de los pasos de combustible. Por
medio de esta disposición se consigue que las corrientes de
combustible y aire circulen de una manera paralela al quemador.
Además, el documento US 5.169.302 describe que
los pasos están diseñados de tal manera que el aire y el
combustible se encuentran en el lugar de la mezcla con casi la misma
velocidad.
El documento EP 0 957 311 A2 describe u motor
de combustión para turbinas de gas con un medio de mezcla de
combustible y aire, en el que los pasos de aire están dispuestos
tangencialmente a un círculo imaginario común centrado sobre el
mismo acceso que la ante-cámara. Los pasos de
combustible están dispuestos en dirección axial de la
ante-cámara, y las entradas de combustible están
dispuestas de tal manera que las corrientes de combustible entren
en las corrientes de aire en la dirección axial de la
ante-cámara, es decir, perpendicularmente a las
corrientes de aire.
Por lo tanto, un objeto de la forma de
realización preferida de la presente invención consiste en
proporcionar un quemador del tipo de flujo de admisión de
turbulencia radial que mezcla de una manera satisfactoria gases
combustibles del tipo LCV con aire para permitir la combustión
controlada en la cámara de combustión de corriente descendente y
que da como resultados niveles de contaminación de escape del motor,
en particular de CO, dentro de límites aceptables.
De acuerdo con ello, con el fin de solucionar
los problemas asociados con los quemadores conocidos, la presente
invención proporciona, en un aspecto, un sistema de motor de
combustión de turbina de gas, que comprende en secuencia de flujo
un dispositivo de turbulencia de flujo de admisión radial para
mezclar combustible gaseoso y aire, una ante-cámara
de combustión y una cámara principal de combustión, teniendo el
dispositivo de turbulencia, la ante-cámara y la
cámara principal un eje longitudinal común, comprendiendo el
dispositivo de turbulencia pasos de aire y de gas combustible
dispuestos de forma angular alrededor de la
ante-cámara, estando orientados los pasos
tangencialmente a un círculo imaginario centrado sobre el eje
longitudinal común, para impartir de esta manera durante el
funcionamiento un movimiento de turbulencia común a las corrientes
de combustible y de aire a medida que entran en la
ante-cámara desde los pasos, teniendo cada paso de
salida de gas una salida situada inmediatamente aguas debajo de una
salida de un paso de alimentación de aire con respecto a la
dirección de la turbulencia y estando dimensionado con relación al
paso de alimentación de aire de tal manera que al menos en una
condición de potencia predeterminada del motor, la velocidad media
de masa de las corrientes de gas y de aire en dicho círculo
imaginario son similares o estrechamente coincidentes entre sí. El
círculo imaginario al que están orientados los pasos tangencialmente
es un círculo individual común a todos los pasos de gas combustible
y los pasos de aire que están dispuestos alrededor de la
ante-cámara.
Cada paso de gas combustible incluye de una
manera preferida medios para restringir el flujo de combustible.
Los medios de restricción pueden comprender una porción estrecha, es
decir, de sección transversal reducida, del paso de combustible, de
una manera preferida en la entrada al paso de combustible.
La relación entre el área de la porción
restringida o estrecha del paso de combustible y el resto del paso
puede estar en e intervalo entre 1:1,1 y 1:1,7 y de una manera
preferida es 1:1,4.
Los pasos están dispuestos de una manera
preferida en un ángulo inclinado con respecto a los radios del
dispositivo de turbulencia, de manera que los pasos emergen en los
extremos radialmente internos tangencialmente a un círculo
imaginario centrado sobre el mismo eje que una
ante-cámara de combustión localizada aguas abajo
del medio de mezcla. El diámetro del círculo imaginario está de una
manera preferida entre 0,7 y 1,0 veces el diámetro de la
ante-cámara de combustión.
En un segundo aspecto de la invención, se
proporcionan medios de mezcla de combustible y aire para la
incorporación en el quemador de un motor quemado con gas,
comprendiendo los medios de mezcla unos pasos de combustible y unos
pasos de aire para la introducción del combustible y del aire en una
cámara de combustión desde una posición radialmente exterior hasta
una posición radialmente interior con relación a un eje concéntrico
con la cámara de combustión, teniendo cada paso de gas combustible
una salida situada inmediatamente aguas debajo de una salida de un
paso de aire con respecto a una dirección de turbulencia del
combustible y el aire en la cámara de combustión, estando los
extremos radialmente internos de dichos pasos substancialmente
tangenciales a un círculo imaginario común centrado sobre el mismo
eje que dicha cámara. De nuevo, los pasos de gas combustible están
dimensionados de una manera preferida con relación a los pasos de
aire de tal forma que al menos en una condición de potencia
predeterminada del motor, la velocidad media de masa del combustible
y el aire en dicho círculo imaginario son similares entre sí.
Los pasos de combustible y de aire alternan de
una manera preferida circunferencialmente alrededor de dicho eje.
Los pasos están dispuestos también de una manera preferida en
ángulos inclinados con respecto a los radios de un medio de mezcla
del tipo de flujo de admisión de dispositivo de turbulencia
radial.
En una forma de realización de la invención,
cada paso de gas combustible incluye medios para igualar el flujo
del gas. Los medios de igualación actúan también como un limitador y
pueden comprender una placa que se extiende a través del paso y que
tiene una pluralidad de aberturas a través de la misma. Las
aberturas son de una manera conveniente circulares, aunque se
pueden emplear de una manera alternativa otras formas, y se pueden
disponer en un patrón de rejilla o de forma aleatoria. De una manera
conveniente, se proporcionan doce aberturas en cada placa, aunque
se pueden utilizar más o menos aberturas. Las placas están
localizadas de una manera conveniente en muescas opuestas en las
paredes laterales de cada paso, en una posición intermedia entre
sus extremos. Aunque puede ser deseable asegurar las placas en
posición de una manera permanente, por ejemplo, por medio de
soldadura, puede ser conveniente de una manera alternativa montar
las placas en las muescas de forma desmontable, con el fin de
permitir su sustitución con placas de una configuración alternativa
en el caso de un cambio del gas combustible, por ejemplo.
La invención comprende también un motor de
turbina de gas alimentado con gas, que comprende medios de mezcla
de combustible y aire como se indica en cualquiera de los apartados
siguientes.
La invención se describirá con referencia a los
dibujos siguientes, en los que:
La figura 1 muestra una sección a través de un
conjunto de quemador y cámara de combustión, que está equipado con
un dispositivo de turbulencia de flujo de admisión del tipo
utilizado por la invención.
La figura 2 es una vista ampliada sobre la
sección A-A de la figura 1, que muestra un
dispositivo de turbulencia de acuerdo con la invención con más
detalle.
La figura 3 es una vista extrema en perspectiva
del dispositivo de turbulencia de la figura 2; y
La figura 4 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de turbulencia de acuerdo con una forma de realización
alternativa de la invención.
La figura 1 ilustra una sección a través de un
tipo conocido de conjunto de quemador y de cámara de combustión
para un motor de turbina de gas, en el que un cabezal de quemador 1
con un dispositivo de turbulencia de mezcla de aire y combustible 2
está fijado al extremo de aguas arriba de una cámara de combustión,
que comprende en la serie de flujo una ante-cámara
de combustión 3 y una cámara principal de combustión 4. Se verá que
la ante-cámara 3 tiene un diámetro apreciablemente
menor y un área de la sección transversal menor que la cámara
principal 4, y existe una región de transición corta en la que el
diámetro de la cámara se ensancha hacia fuera desde la
ante-cámara hasta la cámara principal. Un conducto 5
está previsto para la alimentación de gas combustible LCV a la
cámara. Las flechas 6, 7 y 8, respectivamente, indican la dirección
del flujo de aire hacia la entrada del dispositivo de turbulencia
del quemador, la mezcla de combustible y aire para la combustión y
productos de la combustión propiamente dichos, cuyos productos pasan
a través de la sección de la turbina del motor aguas abajo (no se
muestran) para actuar y luego son descargados a la atmósfera. La
región de combustión principal dentro de la cámara de combustión se
indica con 9.
En la vista ampliada sobre la sección
A-A de la figura 1 mostrada en la figura 2, el
elemento de turbulencia 2 incluye una pluralidad de paletas de
turbulencia 10, estando mostradas seis paletas de este tipo para
fines de ilustración. Unos pasos de alimentación de aire 11 están
definidos entre paletas adyacentes u el aire de admisión pasa a
través de estos pasos para entrar en la ante-cámara
en su periferia exterior. Cada paleta 10 está formada con un paso
de salida de combustible 14, una limitación 13, que comprende en
esta forma de realización una porción de paso que tiene una anchura
más estrecha que el paso de salida de combustible 14, y un orificio
de gas combustible LCV 12 (se muestra como círculo de trazos), que
está conectado al conducto 5 a través de una galería u otra forma
de conexión dentro del cabezal del quemador 1 (figura 1). Los pasos
de combustible 14 formados en las paletas 10 y los pasos de aire 11
formados entre las paletas se extienden hacia dentro desde la
periferia exterior del dispositivo de turbulencia en ángulos
inclinados en comparación con la dirección radial del dispositivo
de turbulencia. Como resultado, los extremos de salida de ambos
conjuntos de pasos emergen en una porción radialmente interior del
dispositivo de turbulencia para colocarse tangencialmente a un
círculo imaginario 15 (mostrado con línea de trazos) concéntrico con
el dispositivo de turbulencia y la ante-cámara. Por
lo tanto, el aire y el combustible entrañen la
ante-cámara con un movimiento de turbulencia
alrededor de su línea central longitudinal, lo que favorece una
buena mezcla del combustible y el aire y ayuda a estabilizar la
combustión en su cámara principal.
Puede ser conveniente indicar en este punto que
"dispositivo de turbulencia de flujo de admisión radial" es un
término de la técnica que incluye dispositivos de turbulencia de
este tipo, puesto que los flujos de admisión de aire y combustible
a través de los pasos del dispositivo de turbulencia tienen
componentes de velocidad en la dirección radial.
Los detalles del dispositivo de turbulencia 2,
con sus paletas 10 y pasos 11 y 14, son visibles más claramente en
la vista en perspectiva del elemento de turbulencia mostrado en la
figura 3.
En funcionamiento, el gas combustible LCV fluye
bajo presión a través de los orificios 12, mostrados con líneas de
puntos (figura 2), entra en los pasos de salida de combustible 14 a
través de las restricciones 13, y sale desde el paso 14 a la
corriente de aire que emerge desde el paso de aire 11. La mezcla de
combustible y aire se inicia en este punto y continúa a medida que
la mezcla progresa aguas abajo, de manera que se consigue una
mezcla a fondo en el momento en que alcanza la zona de combustión
principal 9.
Se verá a partir de las figuras 2 y 3 que la
orientación tangencial compartida de los pasos de aire y
combustible 11, 13 es tal que se imparte un movimiento de
turbulencia en sentido contrario a las agujas del reloj a las
corrientes gaseosas respectivas a medida que entran en la
ante-cámara 3, y se puede decir con respecto a la
dirección de la turbulencia que cada paso de salida de gas 14 está
situado inmediatamente aguas debajo de la salida de un paso de
alimentación de aire 11. Se verá también que la orientación
tangencial de los pasos causará que las corrientes de gas
combustible sean introducidas en las corrientes de aire en un
ángulo pequeño. Esto es en sí beneficioso para facilitar la
consecución de un objetivo deseado de la invención, que es que al
menos para la condición de potencia, en la que el motor de la
turbina de gas funciona durante la mayor parte del tiempo, las
corrientes de gas combustible LCV son introducidas en las corrientes
de aire de tal forma que se crea menos turbulencia. Con el fin de
facilitar esto de una manera adicional, tanto el flujo de masas
como también la velocidad de las corrientes de gas y aire en el
círculo imaginario 15 están lo más estrechamente adaptadas entre sí
en la condición de potencia relevante, dentro de límites.
Habitualmente, la condición de potencia relevante será carga
completa, y en este caso la restricción 13 está dimensionada
suficientemente pequeña para reducir al mínimo el acoplamiento
acústico entre la corriente de alimentación de gas y el quemador,
pero al mismo tiempo es suficientemente grande para permitir que un
volumen suficiente de combustible satisfaga las necesidades del
motor a plena carga con una interrupción mínima del flujo de la
corriente de aire del quemador.
La función del paso de salida de combustible 14
consiste en acondicionar la corriente de gas combustible. Está
orientada y dimensionada con relación a la restricción 13 y a los
tamaños del paso de la corriente de aire de tal forma que la
corriente de combustible en la salida del paso de salida 14 tiene
una velocidad media de masa similar a la de la corriente de aire en
la salida de paso 11. Con respecto a lo que entendemos por
"similar" o "estrechamente adaptado", nuestra estimación
actual es que una coincidencia de la velocidad hasta
aproximadamente \pm 15% será adecuada y que tal similitud de las
velocidades media de las masas entre el combustible y el aire
reducirá al mínimo la creación de turbulencia. Con respecto a la
dimensión de la zona de la restricción de combustible 13 con
respecto a la del paso de salida 14, se ha encontrado que una
relación de 1:1,4 es particularmente efectiva, pero un intervalo
entre 1:1,1 y 1:1,7 proporciona resultados beneficiosos donde el
dispositivo de limitación está dimensionado para cumplir el
requerimiento de potencia total del motor.
Para velocidades comparables del combustible y
del aire, es importante la relación angular entre los pasos
adyacentes de aire y combustible 11, 14. Además, se ha encontrado
que para conseguir resultados óptimos en la mezcla y la combustión
existe una relación entre la posición de los pasos de combustible y
aire y el diámetro de la ante-cámara de combustión.
De acuerdo con ello, las líneas centrales de los pasos de flujo de
aire y combustible están dispuestas de una manera preferida
tangencialmente al círculo imaginario 15, que está concéntrico con
el eje central longitudinal de la ante-cámara de
combustión y de un diámetro que cae dentro del intervalo de 0,7 y
1,0 veces el diámetro de la ante-cámara.
Con referencia ahora a la figura 4, una forma
modificada del dispositivo de turbulencia mostrado en la figura 3
comprende pasos de combustible 30 de anchura uniforme, pero cada uno
de ellos está provisto con un dispositivo de igualación del flujo
31 que consta de una placa plana localizada en muescas 32 opuestas
en los lados del paso y que tiene una pluralidad (como ejemplo doce,
como se ilustra) de taladros 33 a través de la misma, que sirven
para reducir cualquier turbulencia inducida en el flujo de
combustible como resultado del cambio repentino en la dirección del
flujo a medida que el gas combustible entra desde los orificios de
entrada.
Aunque la forma de realización descrita aquí
muestra seis pasos de aire y seis pasos de combustible dispuestos
de forma alternativa y espaciados a la misma distancia, la invención
no está limitada claramente a estos números específicos, puesto que
los principios se pueden aplicar a cualquier número de paletas y de
pasos de aire y de combustible asociados.
Claims (17)
1. Un sistema de motor de combustión de turbina
de gas, que comprende en secuencia de flujo un dispositivo de
turbulencia (2) de flujo de admisión radial para mezclar combustible
gaseoso y aire, una ante-cámara de combustión (3) y
una cámara principal de combustión (4), teniendo el dispositivo de
turbulencia, la ante-cámara y la cámara principal
un eje longitudinal común, comprendiendo el dispositivo de
turbulencia pasos de aire y de gas combustible (11, 12) dispuestos
de forma angular alrededor de la ante-cámara,
estando orientados los pasos tangencialmente a un círculo
imaginario (15) centrado sobre el eje longitudinal común, para
impartir de esta manera durante el funcionamiento un movimiento de
turbulencia común a las corrientes de combustible y de aire a
medida que entran en la ante-cámara (3) desde los
pasos (11, 12), estando dimensionado cada paso de gas combustible
con relación al paso de alimentación de aire de tal manera que al
menos en una condición de potencia predeterminada del motor, la
velocidad media de masa de las corrientes de gas y de aire en dicho
círculo imaginario (15) son similares o estrechamente coincidentes
entre sí, caracterizado porque el círculo imaginario (15) es
un círculo individual común a todos los pasos de gas combustible y
aire (11, 12) dispuestos alrededor de la
ante-cámara (3) y cada paso de gas combustible (12)
tiene una salida situada inmediatamente aguas debajo de una salida
de un paso de aire (11) con respecto a la dirección de la
turbulencia.
2. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que cada paso de gas combustible (12)
comprende medios (13) para restringir el flujo de combustible.
3. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que los medios de restricción (13)
comprenden una porción de la sección transversal reducida del paso
de gas combustible (12).
4. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que la porción de la sección transversal
reducida está localizada en la entrada al paso de gas combustible
(12).
5. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que la relación entre el área de los medios
de restricción (13) y el resto del paso está entre 1: 1,1 y 1:
1,7.
6. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 5, en el que la relación entre el área de los medios
de restricción (13) y el resto del paso está en 1: 1,4.
7. Un sistema de combustión de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que los medios de
restricción (13) comprenden medios de igualación del flujo (31) que
se extienden a través del paso (12) para igualar el flujo del gas
que pasa a través de los mismos.
8. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que los medios de igualación del flujo
comprenden una placa que tiene una pluralidad de aberturas (33) a
través de la misma.
9. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que la placa tiene una serie de taladros
circulares (33) a través de la misma.
10. Un sistema de combustión de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que la placa tiene doce taladros circulares
(33) a través de la misma.
11. Medios de mezcla de combustible y aire para
la incorporación en el quemador de un motor quemado con gas,
comprendiendo los medios de mezcla unos pasos de combustible (12) y
unos pasos de aire (11) para la introducción del combustible y del
aire en una cámara de combustión desde una posición radialmente
exterior hasta una posición radialmente interior con relación a un
eje concéntrico con la cámara de combustión, caracterizados
porque cada paso de gas combustible (12) tiene una salida situada
inmediatamente aguas debajo de una salida de un paso de aire (11)
con respecto a una dirección de turbulencia del combustible y el
aire en la cámara de combustión, y porque los extremos radialmente
internos de dichos pasos (11, 12) se encuentran substancialmente
tangenciales a un círculo imaginario común (15) centrado sobre el
mismo eje que dicha cámara.
12. Medios de mezcla de combustible y aire de
acuerdo con la reivindicación 11, en los que dichos medios
comprenden un dispositivo de turbulencia (2) de flujo de admisión
radial, en los que los pasos de combustible y aire (11, 12) están
dispuestos en ángulos inclinados con relación a los radios de dicho
dispositivo de turbulencia (2).
13. Medios de mezcla de combustible y aire de
acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, en los que los pasos de gas
combustible (12) están dimensionados con relación a los pasos de
aire (11) de tal forma que al menos en una condición de potencia
predeterminada del motor, la velocidad media de masa del combustible
y el aire en dicho círculo imaginario son similares entre sí.
14. Medios de mezcla de combustible y aire de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, en los que los
pasos de combustible y aire (11, 12) alternan circunferencialmente
alrededor de dicho eje.
15. Medios de mezcla de combustible y aire de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, en los que el
círculo imaginario (15) tiene un diámetro que está entre 0,7 y 1,0
veces el diámetro de la ante-cámara de combustión
(3).
16. Un motor de turbina de gas alimentado con
gas LCV, que comprende un sistema de combustión de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
17. Un motor de turbina de gas alimentado con
gas LCV, que comprende medios de mezcla de combustible y aire de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0025878A GB2368386A (en) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | Gas turbine engine combustion system |
GB0025878 | 2000-10-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2269316T3 true ES2269316T3 (es) | 2007-04-01 |
Family
ID=9901771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES01308937T Expired - Lifetime ES2269316T3 (es) | 2000-10-23 | 2001-10-22 | Sistema de motor de combustion para turbinas de gas. |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6684640B2 (es) |
EP (1) | EP1201995B1 (es) |
DE (1) | DE60121894T2 (es) |
ES (1) | ES2269316T3 (es) |
GB (1) | GB2368386A (es) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2306091A3 (en) | 2002-04-26 | 2012-12-26 | Rolls-Royce Corporation | Fuel premixing module for gas turbine engine combustor |
CN101004260B (zh) * | 2002-08-09 | 2010-10-06 | 杰富意钢铁株式会社 | 管状火焰燃烧炉以及燃烧控制方法 |
US6871488B2 (en) * | 2002-12-17 | 2005-03-29 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Natural gas fuel nozzle for gas turbine engine |
US7096671B2 (en) * | 2003-10-14 | 2006-08-29 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Catalytic combustion system and method |
EP1614967B1 (de) * | 2004-07-09 | 2016-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vormischverbrennungssystem |
JP4626251B2 (ja) | 2004-10-06 | 2011-02-02 | 株式会社日立製作所 | 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法 |
GB2437977A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-14 | Siemens Ag | A swirler for use in a burner of a gas turbine engine |
NO325990B1 (no) * | 2006-06-23 | 2008-09-01 | Rolf B Rummelhoff | Etterbrenner for gass fra gassifiseringsanlegg for trebrensel |
US20080241991A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | National Semiconductor Corporation | Gang flipping for flip-chip packaging |
EP1975506A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion pre-chamber |
US8037689B2 (en) * | 2007-08-21 | 2011-10-18 | General Electric Company | Turbine fuel delivery apparatus and system |
GB2455310B (en) * | 2007-12-04 | 2009-11-18 | Siemens Ag | A combustion apparatus for a gas turbine engine |
US20090249789A1 (en) * | 2008-04-08 | 2009-10-08 | Baifang Zuo | Burner tube premixer and method for mixing air and gas in a gas turbine engine |
US20100281869A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Mark Allan Hadley | Airblown Syngas Fuel Nozzle With Diluent Openings |
US20100281872A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Mark Allan Hadley | Airblown Syngas Fuel Nozzle With Diluent Openings |
US8607570B2 (en) * | 2009-05-06 | 2013-12-17 | General Electric Company | Airblown syngas fuel nozzle with diluent openings |
JP5462526B2 (ja) * | 2009-05-19 | 2014-04-02 | 大阪瓦斯株式会社 | 管状火炎バーナ |
US8572981B2 (en) * | 2010-11-08 | 2013-11-05 | General Electric Company | Self-oscillating fuel injection jets |
AT511734B1 (de) * | 2011-07-20 | 2016-02-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Verfahren zum betreiben einer stationären kraftanlage |
TWI435978B (zh) * | 2011-10-31 | 2014-05-01 | Atomic Energy Council | 富氫氣體燃燒器 |
US9447974B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-09-20 | United Technologies Corporation | Light weight swirler for gas turbine engine combustor and a method for lightening a swirler for a gas turbine engine |
US9939155B2 (en) | 2015-01-26 | 2018-04-10 | Delavan Inc. | Flexible swirlers |
EP3098514A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustor arrangement |
DE102018114870B3 (de) | 2018-06-20 | 2019-11-28 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Brennersystem und Verfahren zur Erzeugung von Heißgas in einer Gasturbinenanlage |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1731722A (en) * | 1927-07-11 | 1929-10-15 | Balcke Ag Maschbau | Gas burner |
JPH0233418A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-02 | Toshiba Corp | ガスタービン用燃料空気スワラ |
CH680467A5 (es) * | 1989-12-22 | 1992-08-31 | Asea Brown Boveri | |
US5307634A (en) * | 1992-02-26 | 1994-05-03 | United Technologies Corporation | Premix gas nozzle |
US5450724A (en) * | 1993-08-27 | 1995-09-19 | Northern Research & Engineering Corporation | Gas turbine apparatus including fuel and air mixer |
US5479781A (en) * | 1993-09-02 | 1996-01-02 | General Electric Company | Low emission combustor having tangential lean direct injection |
DE4445279A1 (de) | 1994-12-19 | 1996-06-20 | Abb Management Ag | Einspritzdüse |
GB2297151B (en) * | 1995-01-13 | 1998-04-22 | Europ Gas Turbines Ltd | Fuel injector arrangement for gas-or liquid-fuelled turbine |
DE19502796B4 (de) * | 1995-01-30 | 2004-10-28 | Alstom | Brenner |
US5611684A (en) * | 1995-04-10 | 1997-03-18 | Eclipse, Inc. | Fuel-air mixing unit |
DE19532264C2 (de) | 1995-09-01 | 2001-09-06 | Mtu Aero Engines Gmbh | Einrichtung zur Aufbereitung eines Gemisches aus Brennstoff und Luft an Brennkammern für Gasturbinentriebwerke |
GB2324147B (en) * | 1997-04-10 | 2001-09-05 | Europ Gas Turbines Ltd | Fuel-injection arrangement for a gas turbine combuster |
ATE244380T1 (de) | 1997-11-21 | 2003-07-15 | Alstom | Brenner für den betrieb eines wärmeerzeugers |
GB2337102A (en) | 1998-05-09 | 1999-11-10 | Europ Gas Turbines Ltd | Gas-turbine engine combustor |
-
2000
- 2000-10-23 GB GB0025878A patent/GB2368386A/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-10-22 US US10/036,101 patent/US6684640B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-22 ES ES01308937T patent/ES2269316T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-22 EP EP01308937A patent/EP1201995B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-22 DE DE60121894T patent/DE60121894T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60121894D1 (de) | 2006-09-14 |
EP1201995B1 (en) | 2006-08-02 |
GB2368386A (en) | 2002-05-01 |
US6684640B2 (en) | 2004-02-03 |
EP1201995A3 (en) | 2002-07-24 |
GB0025878D0 (en) | 2000-12-06 |
DE60121894T2 (de) | 2007-02-15 |
EP1201995A2 (en) | 2002-05-02 |
US20020112480A1 (en) | 2002-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2269316T3 (es) | Sistema de motor de combustion para turbinas de gas. | |
EP0945677B1 (en) | Flame stabilizing fuel injector | |
EP1952066B1 (en) | A combustion apparatus | |
JP5438815B2 (ja) | バーナ装置及びガスタービンエンジン及びコジェネレーションシステム | |
EP2427696B1 (en) | Swirler, combustion chamber, and gas turbine with improved mixing | |
US8590311B2 (en) | Pocketed air and fuel mixing tube | |
US7591648B2 (en) | Burner apparatus | |
US20100192583A1 (en) | Non-rotational stabilization of the flame of a premixing burner | |
RU2715129C1 (ru) | Завихритель, блок камеры сгорания и газовая турбина с улучшенным смешиванием топливо/воздух | |
JP2010516988A (ja) | ガスボイラー用バーナー | |
US6886341B2 (en) | Gas-turbine engine combustor | |
US6722133B2 (en) | Gas-turbine engine combustor | |
RU182300U1 (ru) | Кольцевая камера сгорания газотурбинной установки | |
US6718769B2 (en) | Gas-turbine engine combustor having venturi mixers for premixed and diffusive combustion | |
CA2154452A1 (en) | Dual fuel injection nozzle with water injection | |
JPH06137559A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
RU2001135485A (ru) | Устройство для сжигания топлива | |
KR200210408Y1 (ko) | 예혼합가스 버너 | |
CN111630321A (zh) | 燃烧器装置 | |
JPH0444163B2 (es) | ||
JPH0630629U (ja) | 全予混合式ガスバーナ |