NO328378B1 - Anordning for forbrenning av en gassformig drivstoff/oksidant blanding - Google Patents
Anordning for forbrenning av en gassformig drivstoff/oksidant blanding Download PDFInfo
- Publication number
- NO328378B1 NO328378B1 NO20022034A NO20022034A NO328378B1 NO 328378 B1 NO328378 B1 NO 328378B1 NO 20022034 A NO20022034 A NO 20022034A NO 20022034 A NO20022034 A NO 20022034A NO 328378 B1 NO328378 B1 NO 328378B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- catalyst
- generator device
- rotation generator
- channels
- central axis
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 16
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 title claims description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 87
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 50
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
-
- 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
- F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/13002—Catalytic combustion followed by a homogeneous combustion phase or stabilizing a homogeneous combustion phase
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/10—Flame diffusing means
- F23D2203/107—Flame diffusing means coated with catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2210/00—Noise abatement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en anordning for forbrenning av en gassformet drivstoffoksidantblanding, spesielt for et kraftverksanlegg.
Teknikkens stand
Fra EP 0 833 105 A2 er det kjent en forblandingsbrenner ved hvilken det i et indre rom er anordnet et i strømningsretningen avsmalende kjegleformet indre legeme. En ytre mantel av det indre rom er brutt ved tangentialt anordnede lufttilførselskanaler gjennom hvilke en forbrenningsluftstrøm strømmer inn i det indre rom. Således kan det i det indre rom danne seg en roterende strømning som så anrikes med drivstoff via minst én drivstoffdyse. I et etterkoblet blandingsrør blandes så begge medier. Blandingsrøret går deretter over til et brennrom via en tverrsnittsøkning ved at det i området for tverr-snittsøkningens plan danner seg en tilbakestrømningssone som sikrer forbrenningens stabilitet. For utformning av et slikt blandingsrør trenger den kjente forblandingsbrenner et relativt stort installasjonsrom. Hvis man sløyfer blandingsrøret, reduserer flammenes stabilitet og homogenitet seg i brennkammeret. Dessuten foreligger det en fare for trykkpulsasj oner.
Fra US 5 202 303 og US 5 328 359 er det kjent katalysatorer som er laget av bølget eller foldet banemateriale idet deres folder eller bølger danner et antall kanaler som er gjen-nomstrømbare. Ved gjennomstrømningen av en slik katalysator forbrennes en del av drivstoffoksidantblandingen. For å unngå en overoppvarmning ved en slik katalysator, må forbrenningen begrenses til kun en del av blandingen som strømmer gjennom katalysatoren. Til dette formål er bare noen av kanalene utformet katalytisk aktivt, f.eks. ved hjelp av et egnet belegg, mens de andre kanaler er katalytisk inaktive. Ved gjennom-strømningen av katalysatoren skjer det en forbrenning kun innenfor de katalytisk aktive kanaler, mens gjennomstrømningen av de katalytisk inaktive kanaler kjøler katalysatoren. Ved konvensjonelle katalysatorer er imidlertid katalysatorutløpstemperaturen for lav for å stabilisere flammene i brennkammeret tilstrekkelig.
US 6 179 608 beskriver oppbyggingen av en rotasjonsgenerator med skrånende kanaler i forhold til den aksielle retningen.
Fra US 6 109 018 er det en katalysatorstruktur med flere kanaler som løper i hoved-strømsretningen, hvor noen deler er katalytisk aktive og noen deler er katalytisk inaktive.
US 5 729 967 viser en katalysator/rotasjonsgeneratoranordning, som har anordnet en tverrsnittsutvidelse oppstrøms for inngangen til et forbrenningskammer.
Beskrivelsen av oppfinnelsen
Dette skal oppfinnelsen råde bot for. Oppfinnelsen slik den er karakterisert i kravene, beskjeftiger seg med problemet å tilveiebringe en utførelsesform for en anordning av den innledningsvis nevnte art som er forbedret spesielt med henblikk på konstruksjo-nens kompakthet og flammenes stabilitet og homogenitet i brennkammeret.
Dette problem løses ved hjelp av gjenstanden ifølge selvstendig krav 1. Fordelaktige utførelsesformer er gjenstand for de uselvstendige krav.
Oppfinnelsen beror på den generelle tanke å generere en roterende strømning av drivstoffoksidantblandingen og å øke temperaturen av blandingen med en katalysator før innløpet i brennkammeret. Til dette formål oppviser anordningen ifølge oppfinnelsen en strømningsfremmende katalysator/rotasjonsgeneratoranordning hvor en del av drivstoffoksidantblandingen forbrennes, og som genererer en roterende strømning. Ved hjelp av forslaget ifølge oppfinnelsen kan flammens stabilitet og homogenitet i brennkammeret økes og pulsasjonsfaren reduseres. Dessuten kan en slik katalysator/rotasjonsgeneratoranordning ha en relativt kort konstruksjon i strømningsretningen slik at anordningen totalt sett har en kompakt oppbygning.
Prinsipielt er det mulig å utforme katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen slik at den oppviser en katalysator og en nedstrøms umiddelbart tilsluttende rotasjonsgenerator. Foretrukket er imidlertid en utførelsesform ved hvilken katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen har en katalysator som er utformet som rotasjonsgenerator. Mao., er katalysatoren hhv. katalysatorlegemet utformet slik at den derfra utgå-ende strømning har den ønskede rotasjon. Ved denne konstruksjonsmåte kan to funk-sjoner, nemlig den katalytiske forbrenning og rotasjonsgenerering, integreres i en kompakt konstruksjonsdel.
På hensiktsmessig måte omfatter katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen flere, i det vesentlige innbyrdes parallelle, dvs. i samme retning forløpende, gjennomstrømbare kanaler hvorav noen, spesielt omtrent halvparten, er utformet katalytisk aktivt og de andre katalytisk inaktivt. Kanalene kan være anordnet fordelt rundt en langsgående midtakse i katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen, idet denne langsgående midtakse strekker seg i hovedgjennomstrømningsretningen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen. Ifølge en fordelaktig utførelsesform kan kanalene skråne i forhold til den langsgående midtakse slik at kanalenes lengderetning forløper på skrå i forhold til en rett linje, som strekker seg parallelt med midtaksen. Således foreslås det for kanalene en anordning som bevirker at det på utløpssiden av katalysatorrotasjonsgeneratoranordningen, dvs. på utløpsenden av kanalene, slipper ut den ønskede rotasj onsstrørnning.
For å redusere trykkfallet ved gjennomstrømningen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen, kan kanalenes helling i forhold til midtaksen tiltar i strømningsretningen, spesielt kontinuerlig eller trinnvis samt kontinuerlig eller progressivt, idet kanalenes helling ved innløpet kan oppvise nullverdien, dvs. kanalene forløper da ved sine innløp parallelt med midtaksen.
Ifølge en spesiell videre utforming kan katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen radialt til midtaksen ha flere skikt bestående av et bølget eller foldet første banemateriale hvis bølger eller folder danner de katalytisk aktive hhv. inaktiv kanaler, idet det radialt mellom to naboliggende skikt er anordnet et mellomskikt bestående av et glatt andre banemateriale. Denne konstruksjon sikrer at radialt naboliggende bølger eller folder ikke kan trenge inn i hverandre slik at kanalene alltid oppviser like strømningstverrsnitt.
Ytterligere viktige trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav, av tegningene og de tilhørende figurbeskrivelser med referanse til tegningene.
Kort beskrivelse av tegningene
Foretrakkede utførelseseksempler av oppfinnelsen er vist på tegningene og skal i det følgende beskrives nærmere, idet de samme henvisningstegn refererer til de samme, eller funksjonelt like, eller lignende konstruksjonsdeler.
Fig. 1 viser skjematisk et sterkt forenklet prinsippskjema av en anordning ifølge oppfinnelsen,
fig. 2 viser skjematisk et perspektivisk riss av en foretrukket utførelsesform av en katalysator/rotasjonsgeneratoranordning ifølge oppfinnelsen,
fig. 3 viser skjematisk et delsnitt gjennom katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen ifølge fig. 2.
Utførelsesmåter for oppfinnelsen
Ifølge fig. 1 omfatter en anordning 1 ifølge oppfinnelsen en gjennomstrømbar katalysator/rotasjonsgeneratoranordning 2 som på sin innløpsside 3 får tilført en gassformet drivstoffoksidantblanding 4, som symbolisert med piler på fig. 1. Det fastholdes her uttrykkelig at verken fremstilling av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen eller katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen alene i seg selv er tema i den foreliggende oppfinnelsen. Anordningen 1 danner en brenner med en innløpsledning 30, i hvilken katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 er anordnet. Katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 ifølge oppfinnelsen er utformet slik at en del av drivstoffoksidantblandingen 4 forbrennes i denne, og at det på en utløpsside 5 strømmer ut en rotasjonsstrømning som er symbolisert ved en pil 6. Katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 er herved anordnet umiddelbart foran en abrupt tverrsnittsutvidelse 7 (sprangvis tverrsnitt) som er utformet på innløpet av et brenn-kammer 8. Således kan rotasjonsstrømningen sprekke straks.
Ved et tilstrekkelig stort rotasjonstall kan det danne seg en sentral resirkulasjonssone 9 i brennkammeret 8. Tilsvarende virvler 10 er antydet med lukkede pillinjer. Resirkula-sjonssonen 9 danner en type forankring for en homogen flammefront 11 i brennkammeret 8. En stabilisering av flammefronten 11 tilveiebringes ved at den sentrale virvel 10 støtter en blanding mellom produktene av den homogene forbrenning i brennkammeret og de delvis forbrente produkter fra den katalytiske forbrenning i katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2. Dette tilsvarer en intern avgasstilbakeføring som bevirker en intensiv forvarmning av totalblandingen og reduserer samtidig de lokale hastigheter til verdier som tilsvarer flammehastigheten. Denne prosess støttes på tilsvarende måte også av en resirkulasjonssone 12 som genereres av den plutselige tverrsnittsutvidelse 7. Tilsvarende virvler 13 er her antydet likeledes ved lukkede pillinjer. Den således oppnådde flammestabilisering støtter i tillegg den komplette forbrenning og reduserer emisjonen av skadestoffer så som f.eks. CO og NOx, på grunn av den forbed-rede blanding.
En slik anordning anvendes f.eks. i kraftverksanlegg og tjener der til generering av var-me gasser for drift av en turbin, spesielt en gassturbin.
Som allerede ovenfor nevnt, forbrenner en del av drivstoffoksidantblandingen 4 ved gjennomstrømningen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 ved at temperaturen i den tilførte drivstoffoksidantblanding øker ved brennkammerets 8 innløp. Disse høye temperaturer forbedrer dessuten flammestabiliteten og unngår dannelsen av pulsa-sjoner.
Flammefrontens 11 nøyaktige posisjon i brennkammeret 8 kan påvirkes ved geometrien og/eller anordningen og/eller konstruksjonen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2.
Katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 består fortrinnsvis av en katalysator 14 som er utformet som rotasjonsgenerator. Likeledes er det mulig å utforme rotasjonsgeneratoren og katalysatoren som separate konstruksjonsdelere som er anordnet etter hverandre i strømningsretningen. En slik utførelsesform er i tillegg vist på fig. 1 som en stiplet linje som symboliserer grensen 15 mellom en oppstrøms anordnet katalysator 16 og en umiddelbart tilsluttet rotasjonsgenerator 17 nedstrøms katalysatoren 16.
Ifølge fig. 2 og 3 oppviser katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 flere, i det vesentlige innbyrdes parallelt forløpende, gjennomstrømbare kanaler 18 og 19. Noen av kanalene er utformet som katalytisk aktive kanaler 28, mens de andre kanaler er utformet som katalytisk inaktive kanaler 19. Det er hensiktsmessig at de katalytisk aktive kanaler 18 og de katalytisk inaktive kanaler 29 alternerer, slik at kjølevirkningen for katalysatoren 14 hhv. katalysatorrotasjonsgeneratoranordningen 2 forbedres. Kanalene 18,19 er anordnet fordelt i radial retning og i omfangsretning rundt en langsgående midtakse 20 av den her sylindrisk, spesielt sirkelsylindrisk utformede katalysator/rotasjonsgeneratoranordning 2. Den langsgående midtakse 20 forløper herved parallelt med katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens 2 hovedgjennomstrømningsretning.
For å integrere rotasjonsgeneratoren i katalysatoren 14, heller kanalene 18,19 i forhold til den langsgående midtakse 20, dvs. kanalenes 18,19 lengderetninger forløper på skrå i forhold til en rett linje som forløper parallelt med den langsgående midtakse 20. Denne sammenheng er som et eksempel vist på fig. 2 ved hjelp av en enkel kanal 18, dvs. en lengderetning 21 av denne kanal som er vist ved hjelp av en stiplet linje, heller med en vinkel a i forhold til en rett linje 22 som likeledes er vist ved hjelp av en stiplet linje, som strekker seg parallelt med midtaksen 20.
Denne hellingsvinkel a må velges tilstrekkelig stor for å sikre at den sentrale resirkulasjonssone 9 kan danne seg i brennkammeret 8. Dessuten skal hellingsvinkelen a heller ikke være for stor for å unngå et for stort trykkfall ved tverrsnittsutvidelsen 7.1 det minste ved radialt lengre ut anordnede kanaler 18,19 ligger egnede verdier for vinkelen a f.eks. mellom 30° og 60°, som kan tilsvare f.eks. rotasjonstall Q på 0,4 til 1,2. Såfremt katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens 2 utløpsside 5 er posisjonert umiddelbart foran tverrsnittsutvidelsen 7, kan anordningens 2 hellingsvinkel a og således trykktapet 2 reduseres.
Ved utførelsesformen ifølge fig. 2 har alle kanaler 18,19 langs hele sin lengde den samme helling a i forhold til midtaksen 20. Ved en her ikke vist andre utførelsesform kan kanalenes 18,19 helling a i forhold til midtaksen 20 tilta i strømningsretningen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2. Denne hellingsforandring kan på hensiktsmessig måte skje kontinuerlig og progressivt. Spesielt hellingen a kan på katalysatorrotasjonsgeneratoranordningen 2 vise verdien a = 0°. Ved denne utformning av kanalene 18, 19 kan katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens strømningsmotstand opti-meres. Ved en andre utførelsesform kan kanalenes 18,19 helling a tilta radialt innenfra utad. Dette betyr at hellingen a ved kanaler 18, 19 som er anordnet lengre innover, kan være mindre enn ved kanaler 18,19 som er anordnet radialt lengre utover. Disse tiltak forenkler produksjonen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2.
F.eks. kan katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 ha et første lengdeavsnitt som inneholder innløpssiden 3, samt et andre lengdeavsnitt 24 som oppviser utløpssiden 5. Disse lengdeavsnitt 23,24 kan - slik som her - være omtrent like store. Ved en foretrukket utførelsesform kan kanalene 18 og 19 i første lengdeavsnitt 23 forløpe parallelt med midtaksen 20, mens den i det andre lengdeavsnitt 24 har en helling i forhold til den langsgående midtakse 20 som valgfritt kan økes i strømningsretningen. Således utformes rotasjonsgeneratoren 17 i anordningens 2 bakre lengdeavsnitt 24. På hensiktsmessig måte strekker det andre lengdeavsnitt 24 seg over omtrent en femtedel, en fjerdedel eller en tredjedel av anordningens 2 totallengde.
Ifølge fig. 2 og 3 kan katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 på hensiktsmessig måte konstrueres slik at et bølget eller foldet første banemateriale 25 legges på et flatt
eller glatt andre banemateriale 26. Med hensyn til midtaksen 20 danner det seg herved i radial retning en laminering hvorved de av det første banemateriale 25 dannede skikt er skilt fra hverandre radialt ved hjelp av mellomskikt som er dannet av det andre banemateriale 26. Ved denne konstruksjon sikrer det andre banemateriale 26 at bølgene og foldene av det første banemateriale 25 av det ene skikt ikke kan rage inn i bølgene og foldene av det første banematerialet 25 av et radialt naboliggende skikt.
Snarere sikrer mellomskiktene av det andre banemateriale 26 uforanderlige kanaltverr-snitt. De enkelte kanaler 18 og 19 dannes her ved hjelp av bølgene eller foldene av det første banemateriale 25. For dannelsen av de katalytisk aktive kanaler 18 kan på hensiktsmessig måte én side av det første banemateriale 25, oversiden ifølge fig. 3, være påført et katalytisk aktivt belegg 27. Den overforliggende underside av det første banemateriale 25 er da uten belegg hvorved de katalytisk inaktive kanaler 19 dannes. Alter-nativt eller i tillegg kan også det andre banematerialets 26 skikt på en side være belagt med katalysatorbelegget 27 for å danne de katalytisk aktive kanaler 18. På hensiktsmessig måte består banematerialene 25,26 av en metallplate som er tilsvarende formet på forhånd og eventuelt belagt.
Banematerialene 25 og 26 kan med hensyn til den langsgående midtakse 20 være konsentrisk laminert. Foretrukket er imidlertid en utførelsesform ved hvilken banematerialene 25 og 26 med hensyn til den langsgående midtakse 20 er laminert spiralformet. Således tilveiebringes en spesielt enkel måte for fremstilling av katalysatorrotasjonsgeneratoranordningen.
De på hverandre lagte banematerialer 25 og 26 vikles på en spindel 28 som etter på-viklingen danner katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens 2 sentrum og strekker seg konsentrisk til midtaksen 20.
Spindelen 28 bærer således banematerialet 25,26 idet den diameter er valgt så stort at oppviklingen av det bølgede eller foldede første banemateriale 25 kan realiseres med forsvarlige omkostninger. Den fullstendige vikling kan sikres f.eks. ved hjelp av spenn-tråder 29 som griper rundt viklingens omfang og holder denne i form i det minste inntil installasjonen av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 i en brenner e.l.
Det er hensiktsmessig at denne spindel 28 utformes på en slik måte at det er mulig ved hjelp av denne å påvirke den sentrale resirkulasjonssone 9 eller flammefronten lii brennkammeret 8 (sml. fig. 1), spesielt med hensyn til form og posisjon. F.eks. er spindelen 28 utformet som et gjennomstrømbart rør som muliggjør en sentral gjennom-strømning av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2 med drivstoffoksidantblandingen 4. På hensiktsmessig måte kan da den rørformede spindel 28 på sin utløpsende ha en utløpsdyse eller en utløpsåpning, hvorved det dessuten kan være hensiktsmessig å utforme utløpsenden slik at det konvergerer i strømningsretning. Ved disse tiltak kan aerodynamiske størrelser av strømningen som strømmer inn i brennkammeret 8, som påvirker posisjonen og utstrekningen av flammefronten 11 og/eller den sentrale resirku-lasjonssonen 9, forandres.
Likeledes er det mulig å integrere en lanse for en drivstoff- og/eller oksidantinjeksjon i spindelen 28.
For å kunne generere den ønskede rotasjon, trenger den rotasjonsgenererende struktur en minimal lengde L som tilveiebringes ved at kanalgjennomsnittet divideres ved hel-lingsvinkelens a tangens. Den på denne måte bestemte lengde er relativt kort slik at også den ovenfor i forbindelse med fig. 1 forklarte konstruksjonsmåte med separat katalysator 16 og separat rotasjonsgenerator 17 fremdeles er relativt kort i strømningsret-ning. Ved den integrerte konstruksjonsform kan den aksiale lengde av katalysatoren 14 som er utformet som rotasjonsgenerator, dvs. katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen 2, rette seg etter kravene til systemets katalytiske kon versjon.
Katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens 2 integrerte konstruksjonsmåte er også spesielt fordelaktig når anordningen 2, slik som forklart ovenfor i forbindelse med fig. 2, har to eller flere lengdeavsnitt 23, 24 hvor kanalene 18,19 har innbyrdes forskjellig helling. F.eks. er kanalene 18, 19 i det oppstrøms liggende første lengdeavsnitt 23 ikke hellende i forhold til midtaksen 20 slik at de forløper parallelt med hovedgjennom-strømningsretningen, mens de er hellende i det nedstrøms liggende lengdeavsnitt 24 og således danner rotasjonsgeneratoren. Katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens 2 konstruksjon i ett stykke reduserer herved trykktap ved overgangen mellom de etter hverandre følgende langsgående seksjoner 23,24. Mens det ved en konstruksjon med separate langsgående seksjoner 23,24 for overgangen fra den ene langsgående seksjon 23 til den andre langsgående seksjon 24 må holdes en minsteavstand mellom de etter-følgende lengdeavsnitt 23, 24 for å oppnå en tilstrekkelig gjennomblanding, er det ikke nødvendig med et overgangs- og blandeområde ved utformningen av de langsgående seksjoner 23,24 i ett stykke slik at anordningen 2 ifølge oppfinnelsen kan bygges spesielt kort.
En betydelig fordel ved den her presenterte katalysator/rotasjonsgeneratoranordning 2 består i at tenningen av en homogen forbrenningsreaksjon innenfor kanalene 18 kan unngås ved anordningen 2 ifølge oppfinnelsen, hvorved samtidig en fare for flammetilbakeslag reduseres. For å oppnå dette mål kan kanalene 18 på den ene side utstyres med tilstrekkelig små strømningstverrsnitt, som kan ligge f.eks. mellom 1 mm til 5 mm. Dette har som følge at det danner seg meget store overflater som motvirker en flammedan-nelse (termodynamisk flammeslukning). På denne måte kan den homogene tenning langs kanalenes 18 lengde unngås. På den andre side støtter en katalytisk aktiv overflate innenfor rotasjonsgeneratoren adsorpsjonen av radikaler fra den homogene fase, slik at en tenning og et flammetilbakeslag unngås (kjemisk flammeslukning).
Claims (12)
1. Anordning for forbrenning av en gassformig drivstoff/oksidantblanding, spesielt for et kraftverksanlegg, • med en gjennomstrømbar katalysator/rotasjonsgeneratoranordning (2), i hvilken en del av drivstoff/oksidantblandingen forbrennes og som genererer en rotasjonsstrømning (6), • katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) anordnes direkte oppstrøms for en
abrupt tverrsnittsutvidelse (7) ved innløpet av et forbrenningskammer (8), karakterisert ved at • katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) har en flerhet av gjennomstrømbare kanaler (18, 19), hvorav noen er utformet til å være katalytisk aktive og de andre til å være katalytisk inaktive, • kanalene (18,19) anordnes slik at de er fordelt rundt en langsgående midtakse (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2), hvilken akse strekker seg i katalysator/rotasjonsgeneratoranordningens (2) hovedgjennomstrømningsretning, og at kanalene (18,19) heller med hensyn til den langsgående midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2), på en slik måte at lengderetningene (21) for kanalene (18,19) for hvert tilfelle løper skrånende med hensyn til en rett linje (22) som løper parallelt med midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen.
2. Anordning ifølge krav 1,
karakterisert ved at katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) har en katalysator (16) og en rotasjonsgenerator (17) rett etter den sistnevnte nedstrøms.
3. Anordning ifølge krav 1,
karakterisert ved at katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) har en katalysator (14) som er utformet som en rotasjonsgenerator.
4. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-3,
karakterisert ved at hellingen av kanalene (18, 19) med hensyn til den langsgående midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) øker i strømningsretningen.
5. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-4,
karakterisert ved at hellingen av kanalene (18, 19) med hensyn til den langsgående midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) øker radielt fra innsiden og utover.
6. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-5,
karakterisert ved at kanalene (18,19) løper parallelt med den langsgående midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) i en første langsgående del (23) som inneholder den innstrømmende siden (3) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) og er skrånende med hensyn til den langsgående midtaksen (20) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) alene i en andre langsgående del (24) som inneholder den utstrømmende siden (5) av katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2).
7. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-6,
karakterisert ved at katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) har, radielt med hensyn til en langsgående midtakse (20) som løper parallelt med katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) hovedgjennomstrømningsretning, en flerhet av lag med bølgende eller foldet første banemateriale (25), viss bølger eller folder danner kanalene (18,19), et mellomskikt av et flatt eller glatt andre banemateriale (26) som er anordnet radielt mellom to naboliggende skikt.
8. Anordning ifølge krav 7,
karakterisert ved at banematerialene (25, 26) er lagt i lag konsentrisk eller spiralformet med hensyn til den langsgående midtaksen (20).
9. Anordning ifølge krav 7 eller 8,
karakterisert ved at katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2) har en sentralspindel (28) som strekker seg konsentrisk med hensyn til den langsgående midtaksen og som bærer banematerialene (25, 26).
10. Anordning ifølge krav 9,
karakterisert ved at spindelen (28) er utformet slik at den på en aerodynamisk måte påvirker en resirkulasjonssone (9) og/eller en flammefront (11) i et forbrenningskammer (8) anordnet nedstrøms for katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2).
11. Anordning ifølge krav 9 eller 10,
karakterisert ved at spindelen (28) er utformet som et gjennomstrømbart rør, gjennom hvilket en del av drivstoff/oksidantblandingen strømmer sentralt gjennom katalysator/rotasjonsgeneratoranordningen (2).
12. Anordning ifølge krav 11,
karakterisert ved at den rørformede spindelen (28) konvergerer ved dens utløpsende og/eller har en utløpsmembran og/eller en utløpsstuss.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28699501P | 2001-04-30 | 2001-04-30 | |
| CH22982001 | 2001-12-14 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20022034D0 NO20022034D0 (no) | 2002-04-29 |
| NO20022034L NO20022034L (no) | 2002-10-31 |
| NO328378B1 true NO328378B1 (no) | 2010-02-08 |
Family
ID=25739053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20022034A NO328378B1 (no) | 2001-04-30 | 2002-04-29 | Anordning for forbrenning av en gassformig drivstoff/oksidant blanding |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6638055B2 (no) |
| EP (1) | EP1255077B1 (no) |
| DE (1) | DE50212351D1 (no) |
| NO (1) | NO328378B1 (no) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10119035A1 (de) * | 2001-04-18 | 2002-10-24 | Alstom Switzerland Ltd | Katalytisch arbeitender Brenner |
| AU2003240374A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-19 | Alstom Technology Ltd | Hybrid burner and corresponding operating method |
| EP1532395B1 (de) * | 2002-08-30 | 2016-11-16 | General Electric Technology GmbH | Verfahren und vorrichtung zum vermischen von fluidströmungen |
| EP1439349A1 (de) * | 2003-01-14 | 2004-07-21 | Alstom Technology Ltd | Verbrennungsverfahren sowie Brenner zur Durchführung des Verfahrens |
| DE10329162A1 (de) * | 2003-06-27 | 2005-01-13 | Alstom Technology Ltd | Katalytischer Reaktor und zugehöriges Betriebsverfahren |
| EP1529934B1 (de) * | 2003-11-05 | 2007-08-22 | Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorkörpers und durch das Verfahren herstellbarer Katalysatorkörper |
| DE102005004062A1 (de) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Porenkörpereinrichtung für einen Porenbrenner, Verfahren zur Herstellung eines Porenkörpers für einen Porenbrenner und Porenbrenner |
| DE502006000817D1 (de) * | 2005-05-11 | 2008-07-10 | Scambia Ind Dev Ag | Verfahren zur Herstellung mindestens eines Blechelements, Verfahren zur Herstellung mindestens eines Katalysatorkörpers, hergestelltes Blechelement sowie hergestellter Katalysatorkörper |
| DE602006010700D1 (de) * | 2006-09-06 | 2010-01-07 | Electrolux Home Prod Corp | Gasbrenner für Kochgeräte |
| EP2718644B1 (en) * | 2011-06-10 | 2020-09-09 | Carrier Corporation | Ejector with motive flow swirl |
| FR3039254B1 (fr) * | 2015-07-24 | 2021-10-08 | Snecma | Chambre de combustion comportant des dispositifs d'injection additionnels debouchant directement dans les zones de recirculation de coin, turbomachine la comprenant, et procede d'alimentation en carburant de celle-ci |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59136140A (ja) | 1983-01-25 | 1984-08-04 | Babcock Hitachi Kk | 燃焼用触媒体 |
| US5202303A (en) | 1989-02-24 | 1993-04-13 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Combustion apparatus for high-temperature environment |
| JP2774557B2 (ja) | 1989-03-30 | 1998-07-09 | 財団法人電力中央研究所 | 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器 |
| JPH03181338A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-07 | Gebr Sulzer Ag | 触媒エレメントおよび触媒反応用反応器 |
| US5634784A (en) * | 1991-01-09 | 1997-06-03 | Precision Combustion, Inc. | Catalytic method |
| US5453003A (en) * | 1991-01-09 | 1995-09-26 | Pfefferle; William C. | Catalytic method |
| DE4202018C1 (en) * | 1992-01-25 | 1993-04-29 | Abb Patent Gmbh, 6800 Mannheim, De | Combustion chamber for gas turbine plant - has two catalyst holders consisting of honeycomb segments with flame holder downstream of them. |
| US5328359A (en) | 1992-05-19 | 1994-07-12 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ignition stage for a high temperature combustor |
| FR2698156B1 (fr) * | 1992-11-16 | 1995-01-27 | Rhone Poulenc Chimie | Procédé de traitement thermique d'un effluent comprenant des matières organiques polluantes ou un composé inorganique. |
| US5361586A (en) | 1993-04-15 | 1994-11-08 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine ultra low NOx combustor |
| US5512250A (en) * | 1994-03-02 | 1996-04-30 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure employing integral heat exchange |
| DE4426351B4 (de) * | 1994-07-25 | 2006-04-06 | Alstom | Brennkammer für eine Gasturbine |
| DE19536836C2 (de) | 1995-10-02 | 2003-11-13 | Alstom | Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage |
| DE19547912A1 (de) * | 1995-12-21 | 1997-06-26 | Abb Research Ltd | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
| JPH09243016A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 触媒燃焼器 |
| US6109018A (en) * | 1996-07-26 | 2000-08-29 | Catalytica, Inc. | Electrically-heated combustion catalyst structure and method for start-up of a gas turbine using same |
| DE19640198A1 (de) | 1996-09-30 | 1998-04-02 | Abb Research Ltd | Vormischbrenner |
| JP4158301B2 (ja) * | 1999-03-24 | 2008-10-01 | 株式会社デンソー | 気化機能付触媒燃焼装置 |
| US6179608B1 (en) * | 1999-05-28 | 2001-01-30 | Precision Combustion, Inc. | Swirling flashback arrestor |
-
2002
- 2002-04-22 EP EP02405325A patent/EP1255077B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-22 DE DE50212351T patent/DE50212351D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-29 NO NO20022034A patent/NO328378B1/no not_active IP Right Cessation
- 2002-04-30 US US10/135,007 patent/US6638055B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE50212351D1 (de) | 2008-07-24 |
| NO20022034D0 (no) | 2002-04-29 |
| EP1255077B1 (de) | 2008-06-11 |
| EP1255077A3 (de) | 2004-01-07 |
| NO20022034L (no) | 2002-10-31 |
| US6638055B2 (en) | 2003-10-28 |
| EP1255077A2 (de) | 2002-11-06 |
| US20020197580A1 (en) | 2002-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5674066A (en) | Burner | |
| US5361586A (en) | Gas turbine ultra low NOx combustor | |
| JP6659343B2 (ja) | ガスタービン燃焼器におけるパイロットノズル | |
| US6282904B1 (en) | Full ring fuel distribution system for a gas turbine combustor | |
| US5626017A (en) | Combustion chamber for gas turbine engine | |
| US5647215A (en) | Gas turbine combustor with turbulence enhanced mixing fuel injectors | |
| JPH05223254A (ja) | ガスタービンの燃焼室及びこの燃焼室を運転するための方法 | |
| JP2011106805A (ja) | タービンエンジンにおける燃料噴射用予混合装置 | |
| JPH11257100A (ja) | 多種燃料炊きガスタ―ビンエンジン用燃焼装置 | |
| CN101893242A (zh) | 双孔口辅助燃料喷射器 | |
| EP1847778A1 (en) | Pre-mix combustion system for a gas turbine and method of operating the same | |
| JP4191298B2 (ja) | 燃焼装置のための燃料／空気混合装置 | |
| NO328378B1 (no) | Anordning for forbrenning av en gassformig drivstoff/oksidant blanding | |
| JP6310635B2 (ja) | 空力的に改善された、放出を少なくするための予混合器のためのシステム | |
| JPH11230548A (ja) | 空燃比が制御可能な改良された対流冷却・単段階・完全予備混合式燃焼器 | |
| JP4851674B2 (ja) | エネルギーシステムと併用する環状燃焼器 | |
| JP4344049B2 (ja) | 熱発生器用のバーナ | |
| JP6940394B2 (ja) | ノズル | |
| JP6595010B2 (ja) | 予混合保炎器を有する燃料ノズルアセンブリ | |
| CA2053587A1 (en) | Combustion chamber of a gas turbine | |
| US20200363065A1 (en) | Combustor | |
| US7785100B1 (en) | Burner assembly with turbulent tube fuel-air mixer | |
| RU2561767C2 (ru) | Горелка многоконусного типа предварительного смешивания для газовой турбины | |
| US20080280243A1 (en) | Burner assembly | |
| WO1999017057A1 (en) | ULTRA-LOW NOx COMBUSTOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |