RU185201U1

RU185201U1 - CONTINUOUS COMBUSTION CAMERA

Info

Publication number: RU185201U1
Application number: RU2017142020U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Дубовицкий; Евгений Давыдович Свердлов; Георгий Константинович Ведешкин; Дмитрий Геннадьевич Иевлев; Роман Евгеньевич Кириченко; Михаил Рафаилович Гасуль
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2018-11-26

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для одновременного или попеременного непрерывного пламенного сжигания подготовленных топливовоздушных смесей (ТВС) газообразного углеводородного топлива в камерах сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ). Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является снижение эмиссии вредных веществ (NOx и СО) в продуктах сгорания на основных и дроссельных режимах при работе на газообразном горючем до значений ниже 25 ppm и при исключении падения полноты сгорания на дроссельных режимах. Технический результат достигается тем, что в камере сгорания непрерывного действия, содержащей цилиндрический корпус жаровой трубы с коническим диффузором на входе, горелку, включающую системы подачи жидкого и газообразного топлива, содержащие коллекторы подачи топлив на входе и форсунки на выходе, центральную трубу, коаксиально которой расположена камера смешения, снабженная на выходе устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на боковой конусообразной поверхности стабилизатора пламени, на торце которого, равномерно по окружности, расположены дополнительные форсунки газообразного топлива, причем устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными пустотелыми складками, равнорасположенными по окружности стабилизатора пламени и закрепленными каждая нижним основанием складки на конусообразной поверхности стабилизатора пламени, торцевые стенки складок размещены радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени, при этом складки устройства воздействия на топливовоздушную смесь выполнены в виде П-образного профиля в поперечном сечении, продольный профиль складок выполнен криволинейным с расположением конечного участка профиля, контактирующего с торцевой стенкой складки, параллельно поверхности диффузора жаровой трубы, а дополнительные форсунки газообразного топлива расположены посередине между продольных линий симметрии складок, в отличие от известной ширина нижнего основания складки и ширина верхнего основания складки могут соответствовать соотношению: а=(0,7…1)*b, где а - ширина нижнего основания складки; b - ширина верхнего основания складки.

The utility model relates to a power system and can be used for simultaneous or alternating continuous flame burning of prepared air-fuel mixtures (FAs) of gaseous hydrocarbon fuel in the combustion chambers of gas turbine engines (GTE) and gas turbine units (GTU). The technical result, which the utility model aims to achieve, is to reduce the emission of harmful substances (NOx and CO) in the combustion products in the main and throttle modes when operating on gaseous fuel to values below 25 ppm and with the exception of the decrease in the completeness of combustion in throttle modes. The technical result is achieved in that in a continuous combustion chamber containing a cylindrical body of the flame tube with a conical diffuser at the inlet, a burner including liquid and gaseous fuel supply systems containing fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the exit, a central pipe coaxially located a mixing chamber, equipped with an output device for influencing the air-fuel mixture, mounted on the side cone-shaped surface of the flame stabilizer, at the end of which is equal numerically around the circumference, additional gaseous fuel nozzles are located, and the device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal hollow folds equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and each fixed with the lower base of the fold on the conical surface of the flame stabilizer, the end walls of the folds are placed radially in the plane of the end face of the cone-shaped flame stabilizer, while the folds of the device affect the air-air mixture is made in the form of a U-shaped profile in cross section, the longitudinal profile of the folds is made curved with the location of the end section of the profile in contact with the end wall of the fold, parallel to the surface of the flame tube diffuser, and additional gaseous fuel nozzles are located in the middle between the longitudinal lines of symmetry of the folds, in the difference from the known width of the lower base of the fold and the width of the upper base of the fold can correspond to the ratio: a = (0.7 ... 1) * b, where a is the width of the lower about the base of the fold; b is the width of the upper base of the fold.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использовано для одновременного или попеременного непрерывного пламенного сжигания подготовленных топливовоздушных смесей (ТВС) газообразного углеводородного топлива в камерах сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ).The utility model relates to a power system and can be used for simultaneous or alternating continuous flame burning of prepared air-fuel mixtures (FAs) of gaseous hydrocarbon fuel in the combustion chambers of gas turbine engines (GTE) and gas turbine units (GTU).

Известна камера сгорания непрерывного действия (патент №2303199, МПК F23R 3/28, опубл. 20.07.2007), входящая в систему многорежимной подачи топливовоздушной смеси (ТВС) в камеру сгорания. Система содержит топливоподающие средства, расположенные между первыми и вторыми каналами подачи воздуха во внутренней кольцевой полости Вентури, которая образована ближней осевой и дальней радиальной по направлению потока стенками. Топливоподающие средства содержат первый контур, снабженный, по меньшей мере, одним отверстием впрыска топлива, и несколько вторых топливоподающих контуров. Вторые топливоподающие контуры независимы от первых контуров и оснащены каждый, по меньшей мере, одним отверстием впрыска топлива для обеспечения возможности реализации нескольких независимых режимов подачи ТВС в соответствии с определенными режимами работы двигателя. Отверстие впрыска топлива первого контура выполнено в ближней стенке устройства Вентури в направлении, перпендикулярном направлению воздушного потока. Отверстия впрыска топлива вторых топливоподающих контуров выполнены в дальней стенке устройства Вентури в направлении, перпендикулярном направлению воздушного потока. Изобретение позволяет обеспечить подвод ТВС в разные зоны камеры сгорания, несколько снизить вредные выбросы в продуктах сгорания топлива, уменьшить риск коксования и устранить обратные токи топлива.Known continuous combustion chamber (patent No. 2303199, IPC F23R 3/28, published on July 20, 2007), which is part of a multi-mode system for supplying a fuel-air mixture (FA) to a combustion chamber. The system contains fuel supply means located between the first and second air supply channels in the inner annular Venturi cavity, which is formed by the proximal axial and distant radial walls in the direction of flow. Fuel supply means comprise a first circuit provided with at least one fuel injection hole and several second fuel supply circuits. The second fuel supply circuits are independent of the first circuits and are equipped with at least one fuel injection hole to enable the implementation of several independent fuel supply modes in accordance with certain engine operating modes. The primary fuel injection hole is provided in the proximal wall of the venturi device in a direction perpendicular to the direction of air flow. The fuel injection holes of the second fuel supply circuits are made in the far wall of the Venturi device in the direction perpendicular to the direction of the air flow. The invention allows for the supply of fuel assemblies to different zones of the combustion chamber, to slightly reduce harmful emissions in the fuel combustion products, to reduce the risk of coking, and to eliminate reverse currents of fuel.

Недостатком такой конструкции является то, что локальный впрыск жидкого топлива в воздушные потоки характеризуется наличием близко расположенных зон «богатых» и «бедных» ТВС, что не обеспечивает достаточную гомогенизацию ТВС. Это приводит к повышенному выбросу окислов азота или требует значительного увеличения габаритов (длины воздушных каналов системы смешения). Кроме того, небольшие размеры зон рециркуляционной стабилизации горения приводят к сближению границ богатого и бедного срыва пламени.The disadvantage of this design is that the local injection of liquid fuel into the air flows is characterized by the presence of closely located zones of “rich” and “poor” fuel assemblies, which does not provide sufficient homogenization of fuel assemblies. This leads to an increased emission of nitrogen oxides or requires a significant increase in size (length of the air channels of the mixing system). In addition, the small size of the zones of recirculation stabilization of combustion leads to a convergence of the boundaries of rich and poor flame outs.

Наиболее близкой к заявленной конструкции является конструкция камеры сгорания непрерывного действия (Патент РФ №2456510, МКП F23R 3/36, от 18.02.2011), содержащая цилиндрический корпус жаровой трубы с коническим диффузором на входе, горелку, включающую системы подачи жидкого и газообразного топлива, содержащие коллекторы подачи топлив на входе и форсунки на выходе, центральную трубу, коаксиально которой расположена камера смешения, снабженная на выходе устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на боковой конусообразной поверхности стабилизатора пламени, на торце которого, равномерно по окружности, расположены дополнительные форсунки газообразного топлива, при этом устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными пустотелыми складками, равнорасположенными по окружности стабилизатора пламени и закрепленными каждая нижним основанием складки на конусообразной поверхности стабилизатора пламени, причем торцевые стенки складок размещены радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени.Closest to the claimed design is the design of a continuous combustion chamber (RF Patent No. 2456510, MKP F23R 3/36, 02/18/2011), comprising a cylindrical heat pipe body with a conical diffuser at the inlet, a burner including liquid and gas fuel supply systems, containing fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the outlet, a central pipe coaxially to which the mixing chamber is located, provided at the outlet with a device for influencing the air-fuel mixture mounted on a lateral conical shape the surface of the flame stabilizer, at the end of which, uniformly around the circumference, there are additional nozzles of gaseous fuel, while the device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal hollow folds equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and each fixed with the lower base of the fold on the conical surface of the flame stabilizer, and the end walls of the folds are placed radially in the plane of the end face of the conical stub flame catalysts.

На стенке камеры сгорания установлено устройство зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору на входе горелку. Горелка включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, при этом система подачи газообразного топлива состоит из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе, причем по оси горелки размещены коллектор с каналом жидкого топлива и центральная труба с каналом газообразного топлива вспомогательного контура подвода топлива в камеру сгорания соответственно через форсунки по оси и на свободном торце трубы. Коаксиально центральной трубе расположена кольцевая камера смешения основного контура газообразного топлив и воздуха, ограниченная снаружи стенкой, соединенной с входом диффузора камеры сгорания, а на входе передней крышкой с радиальным каналом подачи воздуха на вход в камеру смешения и на выходе каналом подачи топливовоздушной смеси на вход в диффузор камеры сгорания, образованным конусообразным стабилизатором пламени с торцевой стенкой по большому основанию на свободном конце центральной трубы и входной частью диффузора камеры сгорания. Камера смешения на выходе снабжена устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на боковой конусообразной стенке стабилизатора пламени. Коллектор подачи жидкого топлива расположен снаружи на торце передней крышки камеры смешения и сообщается с форсункой, расположенной на оси горелки на торце стабилизатора пламени, коллектор подачи газообразного топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на периферии передней крышки камеры смешения и сообщается через топливные каналы с форсунками в смесительных трубках, расположенных по окружности соосно с осью горелки между передней крышкой и наружной стенкой камеры смешения на входе в камеру смешения. Оси форсунок в смесительных трубках расположены под прямым углом к продольной оси камеры смешения, коллектор подачи газообразного топлива вспомогательного контура выполнен кольцевым, размещен снаружи на торце коллектора подачи жидкого топлива и сообщается кольцевым каналом в центральной трубе с форсунками, расположенными по окружности на периферии торца стабилизатора пламени. Ось каждой форсунки вспомогательного контура газообразного топлива расположена в плоскости, проходящей через продольную ось горелки и ось симметрии профиля складки в плоскости торца стабилизатора. Устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными пустотелыми складками, равнорасположенными по окружности стабилизатора пламени и закрепленными каждая основанием складки на наружной конусообразной поверхности стабилизатора пламени, причем торцы складок размещены радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени, а максимальная высота каждой складки составляет от 0,5 до 1,0 высоты кольцевого канала на выходе из камеры смешения, ширина каждой складки и расстояние между смежными складками у их основания в плоскости торца стабилизатора равны, а длина стороны складки, контактирующей с конусообразной поверхностью стабилизатора пламени, составляет от 1 до 3 величин максимальной высоты профиля на выходе из камеры смешения.On the wall of the combustion chamber there is a device for ignition of the air-fuel mixture and a burner connected coaxially to the diffuser at the inlet. The burner includes systems for supplying liquid and gaseous fuels, while the system for supplying gaseous fuels consists of auxiliary and main circuits equipped with fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the outlet, with a collector with a liquid fuel channel and a central pipe with a gaseous fuel channel placed along the axis of the burner auxiliary circuit for supplying fuel to the combustion chamber, respectively, through nozzles along the axis and at the free end of the pipe. Coaxial to the central tube is an annular chamber for mixing the main circuit of gaseous fuels and air, bounded on the outside by a wall connected to the inlet of the combustion chamber diffuser, and at the inlet with a front cover with a radial channel for supplying air to the inlet to the mixing chamber and at the outlet for the air-fuel mixture to the inlet combustion chamber diffuser formed by a cone-shaped flame stabilizer with an end wall on a large base at the free end of the central pipe and the inlet part of the chamber diffuser yelling. The mixing chamber at the outlet is equipped with a device for influencing the air-fuel mixture mounted on the side conical wall of the flame stabilizer. The liquid fuel supply manifold is located outside the end face of the front cover of the mixing chamber and communicates with the nozzle located on the axis of the burner at the end of the flame stabilizer, the gaseous fuel supply manifold is circular, located outside the periphery of the front cover of the mixing chamber and communicates through the fuel channels with nozzles in mixing tubes arranged circumferentially coaxially with the axis of the burner between the front cover and the outer wall of the mixing chamber at the entrance to the mixing chamber. The axis of the nozzles in the mixing tubes are located at right angles to the longitudinal axis of the mixing chamber, the auxiliary fuel gas supply manifold is circular, placed externally at the end of the liquid fuel supply manifold and communicates with an annular channel in the central pipe with nozzles located around the periphery of the end of the flame stabilizer . The axis of each nozzle of the auxiliary circuit of the gaseous fuel is located in a plane passing through the longitudinal axis of the burner and the axis of symmetry of the fold profile in the plane of the end face of the stabilizer. The device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal hollow folds equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and fixed each base of the fold on the outer cone-shaped surface of the flame stabilizer, with the ends of the folds placed radially in the plane of the end face of the conical flame stabilizer, and the maximum height each fold is from 0.5 to 1.0 of the height of the annular channel at the outlet of the mixing chamber, the width of each fold and the distance between adjacent folds at their base in the plane of the end face of the stabilizer is equal, and the length of the side of the fold in contact with the conical surface of the flame stabilizer is from 1 to 3 values of the maximum height of the profile at the outlet of the mixing chamber.

Недостатком данной камеры сгорания является то, что работа камеры сгорания с таким горелочным устройством на дроссельных низкоэмиссионных режимах горения приводит к существенному снижению полноты сгорания топлива и росту эмиссии вредных веществ. Особенно сильно эти эффекты проявляются в коротких камерах сгорания при значениях длины камеры, отнесенной к ее диаметру менее двух.The disadvantage of this combustion chamber is that the operation of the combustion chamber with such a burner device on the throttle low-emission combustion modes leads to a significant decrease in the completeness of combustion of fuel and an increase in the emission of harmful substances. These effects are especially pronounced in short combustion chambers when the length of the chamber referred to its diameter is less than two.

Техническим результатом, на достижения которого направлена полезная модель, является снижение эмиссии вредных веществ (NOx и СО) в продуктах сгорания на основных и дроссельных режимах при работе на газообразном горючем до значений ниже 25 ppm и при исключении падения полноты сгорания на дроссельных режимах.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to reduce the emission of harmful substances (NOx and CO) in the combustion products in the main and throttle modes when operating on gaseous fuel to values below 25 ppm and with the exception of the decrease in the completeness of combustion in throttle modes.

Технический результат достигается тем, что в камере сгорания непрерывного действия, содержащей цилиндрический корпус жаровой трубы с коническим диффузором на входе, горелку, включающую системы подачи жидкого и газообразного топлива, содержащие коллекторы подачи топлив на входе и форсунки на выходе, центральную трубу, коаксиально которой расположена камера смешения, снабженная на выходе устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на боковой конусообразной поверхности стабилизатора пламени, на торце которого, равномерно по окружности, расположены дополнительные форсунки газообразного топлива, причем, устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными пустотелыми складками, равнорасположенными по окружности стабилизатора пламени и закрепленными каждая нижним основанием складки на конусообразной поверхности стабилизатора пламени, торцевые стенки складок размещены радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени, при этом складки устройства воздействия на топливовоздушную смесь выполнены в виде П-образного профиля в поперечном сечении, продольный профиль складок выполнен криволинейным с расположением конечного участка профиля, контактирующего с торцевой стенкой складки, параллельно поверхности диффузора жаровой трубы, а дополнительные форсунки газообразного топлива расположены посередине между продольных линий симметрии складок, в отличие от известной ширина нижнего основания складки и ширина верхнего основания складки могут соответствовать соотношению:The technical result is achieved in that in a continuous combustion chamber containing a cylindrical body of the flame tube with a conical diffuser at the inlet, a burner including liquid and gaseous fuel supply systems containing fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the exit, a central pipe coaxially located a mixing chamber, equipped with an output device for influencing the air-fuel mixture, mounted on the side cone-shaped surface of the flame stabilizer, at the end of which is equal numerically around the circumference, additional gaseous fuel nozzles are located, moreover, the device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal hollow folds equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and each fixed with the lower base of the fold on the conical surface of the flame stabilizer, the end walls of the folds placed radially in the plane of the end face of the cone-shaped flame stabilizer, while the folds of the impact device on t the air-air mixture is made in the form of a U-shaped profile in cross section, the longitudinal profile of the folds is made curved with the location of the end section of the profile in contact with the end wall of the fold, parallel to the surface of the flame tube diffuser, and additional gaseous fuel nozzles are located in the middle between the longitudinal lines of symmetry of the folds, in the difference from the known width of the lower base of the fold and the width of the upper base of the fold can correspond to the ratio:

а=(0,7…1)*b,a = (0.7 ... 1) * b,

где а - ширина нижнего основания складки; b - ширина верхнего основания складки.where a is the width of the lower base of the fold; b is the width of the upper base of the fold.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез камеры сгорания; фиг. 2 - вид А, со стороны выхода камеры сгорания на торец стабилизатора пламени и торцы складок П-образного профиля смесителя топлива и воздуха горелки; фиг. 3 - вид А с дополнительным вариантом стабилизатора с лепестками, боковые поверхности которых параллельны соседним пилонам; фиг. 4 - продольный разрез стабилизатора пламени по плоскости симметрии профиля П-образной складки смесителя.The claimed solution is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 is a longitudinal section through a combustion chamber; FIG. 2 - view A, from the exit side of the combustion chamber to the end of the flame stabilizer and the ends of the folds of the U-shaped profile of the fuel and air burner mixer; FIG. 3 is a view A with an additional stabilizer with petals, the side surfaces of which are parallel to adjacent pylons; FIG. 4 is a longitudinal section of a flame stabilizer along the plane of symmetry of the profile of the U-shaped folds of the mixer.

Камера сгорания непрерывного действия содержит (фиг. 1) цилиндрический корпус 1 с коническим диффузором 2 на входе, установленное на стенке 3 камеры устройство 4 зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору 2 на входе горелку 5. Горелка 5 включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, при этом система подачи газообразного топлива состоит из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе. По оси горелки 5 размещены коллектор с каналом 6 жидкого топлива (не показано) и центральная труба 7 с каналом 8 газообразного топлива вспомогательных контуров подвода топлив в камеру сгорания соответственно через форсунки 9 по оси и 10 на свободном торце 11 трубы 7.The continuous combustion chamber contains (Fig. 1) a cylindrical body 1 with a conical diffuser 2 at the inlet, a device 4 for igniting the air-fuel mixture mounted on the wall 3 of the chamber, and a burner 5 connected coaxially to the diffuser 2 at the inlet. The burner 5 includes systems for supplying liquid and gaseous fuels while the gaseous fuel supply system consists of auxiliary and main circuits equipped with fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the outlet. A collector with a channel 6 of liquid fuel (not shown) and a central pipe 7 with a channel 8 of gaseous fuel of auxiliary circuits for supplying fuel to the combustion chamber, respectively, through the nozzles 9 along the axis and 10 at the free end 11 of the pipe 7, are placed along the axis of the burner 5.

Коаксиально центральной трубе 7 расположена кольцевая камера 12 смешения газообразного топлива основного контура и воздуха. Камера 12 ограничена снаружи стенкой 13, соединенной со стенкой 3 входа диффузора 2 камеры сгорания, а на входе передней крышкой 14 с радиальным каналом 15 подачи воздуха на вход в камеру смешения 12 и на выходе каналом 16 подачи топливовоздушной смеси на вход в диффузор 2 камеры сгорания. Канал 16 образован конусообразным стабилизатором 17, к тому же камера 12 смешения на выходе снабжена устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на конусообразном стабилизаторе 17 пламени. Коллектор 18 подачи газообразного топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на периферии передней крышки 14 камеры смешения 12. Коллектор 18 сообщается через топливные каналы (не показано) с форсунками 19 в смесительных трубках 20. Смесительные трубки 20 расположены по окружности соосно оси горелки 5 между передней крышкой 14 и наружной стенкой 13 камеры смешения 12 в канале 15 на входе в камеру смешения 12. Оси форсунок 19 в смесительных трубках 20 расположены под прямым углом к продольной оси камеры смешения 12.Coaxial to the central pipe 7 is an annular chamber 12 for mixing gaseous fuel of the main circuit and air. The chamber 12 is bounded externally by a wall 13 connected to the inlet wall 3 of the diffuser 2 of the combustion chamber, and at the inlet by the front cover 14 with a radial channel 15 for supplying air to the inlet to the mixing chamber 12 and at the outlet by a channel 16 for supplying air-fuel mixture to the inlet to the diffuser 2 of the combustion chamber . Channel 16 is formed by a cone-shaped stabilizer 17, in addition, the mixing chamber 12 at the outlet is equipped with a device for influencing the air-fuel mixture mounted on a cone-shaped flame stabilizer 17. The collector 18 for supplying gaseous fuel to the main circuit is circular, located outside the periphery of the front cover 14 of the mixing chamber 12. The collector 18 communicates via fuel channels (not shown) with nozzles 19 in the mixing tubes 20. The mixing tubes 20 are arranged circumferentially coaxially with the axis of the burner 5 between the front cover 14 and the outer wall 13 of the mixing chamber 12 in the channel 15 at the entrance to the mixing chamber 12. The axis of the nozzles 19 in the mixing tubes 20 are located at right angles to the longitudinal axis of the mixing chamber 12.

Коллектор 21 подачи газообразного топлива вспомогательного контура выполнен кольцевым, размещен снаружи на торце передней крышки сообщается кольцевым каналом 8 в центральной трубе 7 с форсунками 10, расположенными по окружности на периферии торца 11 стабилизатора пламени 17.The auxiliary fuel gaseous fuel manifold 21 is annular, placed externally at the end of the front cover and is communicated by an annular channel 8 in the central pipe 7 with nozzles 10 arranged circumferentially on the periphery of the end 11 of the flame stabilizer 17.

Устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными волнистыми складками 22 П-образного профиля в поперечном сечении, равнорасположенными по окружности стабилизатора 17 пламени и закрепленными каждая одной стороной профиля на наружной конусообразной поверхности стабилизатора 17. Причем торцы П-образных складок 22 размещены радиально в плоскости торца 11 конусообразного стабилизатора 17 пламени. При этом ширина нижнего основания складки и ширина верхнего основания складки могут соответствовать соотношению:The device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal wavy folds 22 of a U-shaped profile in cross section equally spaced around the circumference of the flame stabilizer 17 and fixed to each side of the profile on the outer conical surface of the stabilizer 17. Moreover, the ends of the U-shaped folds 22 are placed radially in the plane of the end face 11 of the conical flame stabilizer 17. The width of the lower base of the fold and the width of the upper base of the fold may correspond to the ratio:

а=(0,7…1)*b,a = (0.7 ... 1) * b,

Камера сгорания (фиг. 4) также может иметь отдельные дополнения, такие как максимальная высота h складки 22 П-образного стабилизатора 17 составляет от 0,5 до 1,0 высоты Н канала 16 на выходе из камеры смешения 12. Длина L стороны складки 22 контактирующей с конусообразной поверхностью стабилизатора 17 пламени может составлять от 1 до 3 величин максимальной высоты П-образного профиля на выходе из камеры смешения. Ось каждой форсунки вспомогательного контура газообразного топлива расположена в плоскости, проходящей через продольную ось горелки 5 и ось симметрии П-образного профиля складки 22 в плоскости торца 11 стабилизатора 17. Продольные волнистые складки 22 П-образного профиля расположены относительно продольной оси горелки 5 радиально.The combustion chamber (Fig. 4) may also have separate additions, such as the maximum height h of the fold 22 of the U-shaped stabilizer 17 is from 0.5 to 1.0 of the height H of the channel 16 at the outlet of the mixing chamber 12. The length L of the side of the fold 22 contacting with the conical surface of the flame stabilizer 17 can be from 1 to 3 values of the maximum height of the U-shaped profile at the outlet of the mixing chamber. The axis of each nozzle of the auxiliary circuit of the gaseous fuel is located in a plane passing through the longitudinal axis of the burner 5 and the axis of symmetry of the U-shaped profile of the fold 22 in the plane of the end face 11 of the stabilizer 17. The longitudinal wavy folds 22 of the U-shaped profile are radially relative to the longitudinal axis of the burner 5.

Камера сгорания работает следующим образом. Воздух через радиальный канал 15 горелки подается в камеру 12 смешения воздуха и топлива, а через канал 16, диффузор 2 в камеру сгорания и далее в атмосферу. При наличии П-образных складок 22 на стабилизаторе 17 пламени воздушный поток в канале 16 разделяется на отдельные равновеликие струи, в которых улучшаются характеристики смешения газа с воздухом. При обтекании воздухом стабилизатора 17 за торцом 11 трубы 7 образуется зона рециркуляционного течения, которая сохраняется примерно до середины камеры сгорания. Зона рециркуляционного течения используется для стабилизации пламени при работе камеры. При подаче газообразного топлива из коллектора 21 вспомогательного контура через кольцевой канал 8 в центральной трубе 7 и форсунки 10 в зону рециркуляции за торцом 11 стабилизатора 17 образуется топливовоздушная смесь. После включения устройства зажигания 4 топливовоздушная смесь в зоне рециркуляции воспламеняется и создает очаг горения.The combustion chamber operates as follows. Air through the radial channel 15 of the burner is supplied to the chamber 12 for mixing air and fuel, and through the channel 16, the diffuser 2 into the combustion chamber and further into the atmosphere. In the presence of U-shaped folds 22 on the flame stabilizer 17, the air flow in the channel 16 is divided into separate equal-sized jets, in which the characteristics of mixing gas with air are improved. When air flows around the stabilizer 17 behind the end 11 of the pipe 7, a recirculation flow zone is formed, which remains approximately until the middle of the combustion chamber. The recirculation flow zone is used to stabilize the flame during camera operation. When gaseous fuel is supplied from the auxiliary circuit manifold 21 through an annular channel 8 in the central pipe 7 and the nozzle 10 into the recirculation zone, an air-fuel mixture forms behind the end face 11 of the stabilizer 17. After turning on the ignition device 4, the air-fuel mixture in the recirculation zone is ignited and creates a combustion zone.

Для выхода на режим низкоэмиссионного горения в коллектор 18 основного контура подают газообразное топливо. Из коллектора 18 топливо через топливные каналы (не показано) и форсунки 19 в смесительных трубках 20 подают через радиальный канал 15 в камеру 12, где смешивают с воздухом и создают гомогенную топливовоздушную смесь. Эту смесь через канал 16, в котором установлен смеситель с П-образными складками 22, направляют в камеру сгорания. В зоне рециркуляции за стабилизатором 17 топливовоздушную смесь воспламеняют от факела в очаге горения газообразного топлива вспомогательного контура. После воспламенения топливововоздушной смеси основного контура и выхода на заданный режим подачу газообразного топлива в коллектор 21 вспомогательного контура уменьшают до минимума или отключают.To enter the low-emission combustion mode, gaseous fuel is supplied to the collector 18 of the main circuit. From the manifold 18, fuel is supplied through fuel channels (not shown) and nozzles 19 in the mixing tubes 20 through a radial channel 15 to a chamber 12, where it is mixed with air and a homogeneous air-fuel mixture is created. This mixture through the channel 16, in which the mixer is installed with U-shaped folds 22, is sent to the combustion chamber. In the recirculation zone behind the stabilizer 17, the air-fuel mixture is ignited from the torch in the combustion zone of the gaseous fuel of the auxiliary circuit. After ignition of the air-fuel mixture of the main circuit and reaching a predetermined mode, the supply of gaseous fuel to the collector 21 of the auxiliary circuit is reduced to a minimum or turned off.

Камера сгорания на жидком топливе работает следующим образом. Воздух через радиальный канал 15 горелки 5 подают по тракту в камеру сгорания, а далее в атмосферу. При обтекании воздухом стабилизатора 17 за торцом 11 трубы 7 образуется зона рециркуляционного течения, используемая для стабилизации пламени. Жидкое топливо по каналу 6 вспомогательного контура (не показано) через форсунку 9 подают в осевую зону за торцом 11 стабилизатора 17, смешивают его с воздухом и создают гомогенную топливовоздушную смесь. После включения устройства зажигания 4 топливовоздушную смесь в зоне рециркуляции воспламеняют и создают очаг горения. Для выхода на режим низкоэмиссионного горения в коллектор 18 основного контура подают жидкое топливо. Из коллектора 18 топливо по каналу и форсунке 19 подают в камеру смешения 12, где распыливают, испаряют и создают гомогенную топливовоздушную смесь основного жидкого топлива. Эту смесь через канал 16, в котором установлен смеситель с П-образными складками 22, направляют в камеру сгорания. В зоне рециркуляции за торцом 11 стабилизатора 17 топливовоздушную смесь основного топлива воспламеняют от факела в очаге горения жидкого топлива вспомогательного контура. По мере увеличения расхода жидкого топлива основного контура и вывода камеры сгорания на режим низкоэмиссионного горения уменьшают и отключают расход жидкого топлива вспомогательного контура. Эффективная работа камеры сгорания на жидком топливе достигается за счет интенсивного испарения и смешения жидкого топлива с воздухом до попадания в камеру сгорания.The combustion chamber on liquid fuel operates as follows. Air through the radial channel 15 of the burner 5 is fed through the path into the combustion chamber, and then into the atmosphere. When air flows around the stabilizer 17 behind the end face 11 of the pipe 7, a recirculation flow zone is formed, which is used to stabilize the flame. Liquid fuel through the channel 6 of the auxiliary circuit (not shown) through the nozzle 9 is fed into the axial zone behind the end face 11 of the stabilizer 17, mix it with air and create a homogeneous air-fuel mixture. After turning on the ignition device 4, the air-fuel mixture in the recirculation zone is ignited and a burning center is created. To enter the low-emission combustion mode, liquid fuel is supplied to the collector 18 of the main circuit. From the manifold 18, fuel is supplied through the channel and nozzle 19 to the mixing chamber 12, where it is sprayed, evaporated and a homogeneous air-fuel mixture of the main liquid fuel is created. This mixture through the channel 16, in which the mixer is installed with U-shaped folds 22, is sent to the combustion chamber. In the recirculation zone behind the end face 11 of the stabilizer 17, the air-fuel mixture of the main fuel is ignited from the torch in the combustion zone of the liquid fuel of the auxiliary circuit. As the consumption of liquid fuel of the main circuit increases and the combustion chamber enters the low-emission combustion mode, the consumption of liquid fuel of the auxiliary circuit is reduced and turned off. The effective operation of the combustion chamber on liquid fuel is achieved by intensive evaporation and mixing of the liquid fuel with air until it enters the combustion chamber.

Переход с газообразного топлива на жидкое или обратно осуществляют обычно на дроссельных режимах работы камеры при подаче некоторого количества вспомогательного топлива. Возможна одновременная работа камеры сгорания на газообразном и жидком топливах.The transition from gaseous to liquid fuel or vice versa is usually carried out in the throttle modes of the chamber when a certain amount of auxiliary fuel is supplied. Simultaneous operation of the combustion chamber on gaseous and liquid fuels is possible.

Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания.Thus, this technical solution allows to increase the efficiency of convective cooling of the gas collector and reduce pressure losses in the combustion chamber.

Claims

A continuous combustion chamber containing a cylindrical body of the flame tube with a conical diffuser at the inlet, a burner including liquid and gaseous fuel supply systems containing fuel supply headers at the inlet and nozzles at the outlet, a central pipe coaxially located with a mixing chamber provided with an output device impact on the air-fuel mixture installed on the side cone-shaped surface of the flame stabilizer, at the end of which, uniformly around the circumference, are located add gaseous fuel nozzles, moreover, the device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal hollow folds equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and each fixed with the lower base of the fold on the cone-shaped surface of the flame stabilizer, the end walls of the folds are placed radially in the plane of the end face of the cone-shaped flame stabilizer, while the folds of the device for influencing the air-fuel mixture are made in the form of a P-image cross-sectional profile, the longitudinal profile of the folds is made curved with the location of the end section of the profile in contact with the end wall of the folds parallel to the surface of the flame tube diffuser, and additional gaseous fuel nozzles are located in the middle between the longitudinal lines of symmetry of the folds, characterized in that the width of the lower base of the folds and the width of the upper base of the fold corresponds to the ratio: a = (0.7 ... 1) * b, where a is the width of the lower base of the fold; b is the width of the upper base of the fold.