RU2010144549A - Горелка - Google Patents

Горелка Download PDF

Info

Publication number
RU2010144549A
RU2010144549A RU2010144549/06A RU2010144549A RU2010144549A RU 2010144549 A RU2010144549 A RU 2010144549A RU 2010144549/06 A RU2010144549/06 A RU 2010144549/06A RU 2010144549 A RU2010144549 A RU 2010144549A RU 2010144549 A RU2010144549 A RU 2010144549A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
auxiliary combustion
combustion chamber
fuel
burner
specified
Prior art date
Application number
RU2010144549/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2470229C2 (ru
Inventor
Андреас КАРЛССОН (SE)
Андреас Карлссон
Владимир МИЛОСАВЛЬЕВИЧ (SE)
Владимир МИЛОСАВЛЬЕВИЧ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт (DE)
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт (DE), Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт (DE)
Publication of RU2010144549A publication Critical patent/RU2010144549A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2470229C2 publication Critical patent/RU2470229C2/ru

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
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • 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
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
    • 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
    • F23D2900/00014—Pilot burners specially adapted for ignition of main burners in furnaces or gas turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

1. Горелка (1) для газотурбинного двигателя, содержащая: ! - корпус (2) горелки, ! отличающаяся тем, что в указанном корпусе заключена: ! - указанная горелка (1), имеющая противоположные в аксиальном направлении, расположенные впереди и позади по потоку, концевые части; ! - на расположенном впереди по потоку конце указанной горелки (1) расположена вспомогательная камера (5) сгорания, при этом указанная вспомогательная камера (5) сгорания снабжается топливом и воздухом для сжигания указанного топлива для образования потока неблокированной концентрации радикалов (32) на неравновесном уровне и тепла из вспомогательной зоны (22) сгорания, направляемого дальше по потоку вдоль осевой линии вспомогательной камеры (5) сгорания через горловину у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания; ! - множество секций (4а, 4b, 4с) огнеупорной амбразуры окружают выход (6) вспомогательной камеры (5) сгорания и простираются от указанного выхода (6) в направлении дальше по потоку, при этом наружная секция (4b) огнеупорной амбразуры, имеющая больший диаметр, чем внутренняя секция (4а) огнеупорной амбразуры, простирается на большее расстояние дальше по потоку, чем внутренняя огнеупорная амбразура (4а); ! - основное пространство для сгорания ограничено за указанной вспомогательной камерой (5) сгорания по ходу потока концевыми частями огнеупорной амбразуры (4а, 4b, 4с), при этом указанное основное пространство для сгорания образовано с возможностью удерживания в нем основного пламени (7) и зоны (20) рециркуляции для направления потока свободных радикалов обратно к передней точке (Р) торможения у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания; ! - при этом, по меньш�

Claims (17)

1. Горелка (1) для газотурбинного двигателя, содержащая:
- корпус (2) горелки,
отличающаяся тем, что в указанном корпусе заключена:
- указанная горелка (1), имеющая противоположные в аксиальном направлении, расположенные впереди и позади по потоку, концевые части;
- на расположенном впереди по потоку конце указанной горелки (1) расположена вспомогательная камера (5) сгорания, при этом указанная вспомогательная камера (5) сгорания снабжается топливом и воздухом для сжигания указанного топлива для образования потока неблокированной концентрации радикалов (32) на неравновесном уровне и тепла из вспомогательной зоны (22) сгорания, направляемого дальше по потоку вдоль осевой линии вспомогательной камеры (5) сгорания через горловину у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания;
- множество секций (4а, 4b, 4с) огнеупорной амбразуры окружают выход (6) вспомогательной камеры (5) сгорания и простираются от указанного выхода (6) в направлении дальше по потоку, при этом наружная секция (4b) огнеупорной амбразуры, имеющая больший диаметр, чем внутренняя секция (4а) огнеупорной амбразуры, простирается на большее расстояние дальше по потоку, чем внутренняя огнеупорная амбразура (4а);
- основное пространство для сгорания ограничено за указанной вспомогательной камерой (5) сгорания по ходу потока концевыми частями огнеупорной амбразуры (4а, 4b, 4с), при этом указанное основное пространство для сгорания образовано с возможностью удерживания в нем основного пламени (7) и зоны (20) рециркуляции для направления потока свободных радикалов обратно к передней точке (Р) торможения у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания;
- при этом, по меньшей мере, первый канал (10), образованный в виде по существу кольцевого пространства между расположенной впереди по потоку секцией (4 а) огнеупорной амбразуры и ближайшей расположенной дальше по потоку секцией (4b) огнеупорной амбразуры, обеспечивает подачу воздуха (12) и топлива (14) в указанное основное пламя (7) в указанном пространстве для сгорания.
2. Горелка (1) по п.1, в которой завихритель (3) расположен у входной части указанного первого канала (10) для образования вихря топлива и воздуха в указанном первом канале (10).
3. Горелка (1) по п.2, в которой второй канал (11) образован в виде по существу кольцевого пространства между второй секцией (4b) огнеупорной амбразуры и третьей секцией (4с, 4c1) огнеупорной амбразуры.
4. Горелка (1) по п.3, в которой указанный завихритель (3) расположен поперек входных частей как первого канала (10), так и второго канала (11) для образования вихря топлива и воздуха в указанных первом (10) и втором (11) каналах.
5. Горелка (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой приданная степень завихрения такова, что коэффициент завихрения превышает 0,6 и не превышает 0,8.
6. Горелка (1) по п.1, в которой половина α угла огнеупорной амбразуры предпочтительно превышает 20° и не превышает 25°.
7. Горелка (1) по п.6, в которой длина L огнеупорной амбразуры превышает L/D=0,5 и длина L огнеупорной амбразуры составляет менее L/D=2, где D - диаметр огнеупорной амбразуры (4b, 4с); предпочтительно длина L огнеупорной амбразуры составляет порядка L/D=1.
8. Горелка (1) по п.1, в которой предварительно смешанные воздух и топливо добавляются в основное пламя (7) из множества кольцевых каналов (25а, 30, 10, 11), распределенных вдоль направления основного пламени (7) по ходу потока.
9. Горелка (1) по п.8, в которой один из указанных кольцевых каналов (25а, 30) для подачи предварительно смешанных воздуха и топлива в основное пламя (7) расположен вокруг выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания на расположенном впереди по потоку конце основного пламени (7), в то время как другой кольцевой канал для предварительно смешанных воздуха и топлива представляет собой указанный первый канал (10), расположенный дальше по ходу потока.
10. Горелка (1) по п.9, в которой дополнительный кольцевой канал для подачи предварительно смешанных воздуха и топлива в основное пламя (7) представляет собой указанный второй канал (11), расположенный за указанным первым каналом (10) по ходу потока.
11. Горелка (1) по п.9, в которой указанная вспомогательная камера (5) сгорания по существу окружена перфорированной плитой (25); охлаждающий воздух (26) подается через вход (27) для охлаждающего воздуха для проникновения через указанную плиту (25) и для охлаждения боковых стенок (21) вспомогательной камеры (5) сгорания; указанный охлаждающий воздух пропускается через второй завихритель (28), расположенный вокруг огнеупорной амбразуры (29) вспомогательной камеры (5) сгорания; топливо добавляется по каналу (30) для топлива и направляется через указанный второй завихритель (28); указанный охлаждающий воздух (26) и указанное добавленное топливо предварительно смешиваются в указанном втором завихрителе (28) и подаются в указанное основное пламя (7) у выхода вспомогательной камеры (5) сгорания.
12. Горелка по п.1, в которой указанная вспомогательная камера (5) сгорания по существу окружена перфорированной плитой (25); охлаждающий воздух (26) подается через вход (27) для охлаждающего воздуха для проникновения через указанную плиту (25) и для охлаждения боковых стенок (21) вспомогательной камеры (5) сгорания; указанный охлаждающий воздух (26) в нагретом состоянии подается в указанное основное пламя (7) как один из нижеследующего:
a) нагретый охлаждающий воздух выпускается вокруг огнеупорной амбразуры (29) вспомогательной камеры (5) сгорания, в результате чего обеспечивается подача нагретого охлаждающего воздуха в основное пламя (7) на самом переднем по потоку конце основного пламени (5);
b) нагретый охлаждающий воздух (26) пропускается в указанный первый канал (10), следовательно, вводится в указанное основное пламя (7) из первого канала (10), проходящего через огнеупорную амбразуру (4а, 4b, 4с), ограничивающую пространство для сгорания, в котором происходит указанный процесс сгорания;
с) охлаждающий воздух подается в указанный основной процесс сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси в виде смеси а) и b).
13. Горелка по п.1, в которой вспомогательная камера (5) сгорания имеет вход для топлива (23) и вход для воздуха (24), при этом указанное топливо и указанный воздух воспламеняются посредством запального устройства (34) для образования пламени (35) во вспомогательной камере сгорания.
14. Способ сжигания топлива по существу в процессе сгорания бедной смеси в горелке (1), имеющей две явно выраженные, выровненные в аксиальном направлении зоны сгорания, основную зону (20) рециркуляции и вспомогательную зону (22) сгорания, при этом способ включает в себя следующие этапы:
- сжигание основной части топлива в основном процессе сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси в пограничном слое (18) основного пламени (7), окружающего указанную зону (20) рециркуляции,
- сжигание топлива в поддерживающем процессе сгорания в указанной вспомогательной зоне (22) сгорания для подачи тепла и свободных радикалов в указанный основной процесс сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси,
- циркуляцию несгоревших радикалов (31) в указанной основной зоне (20) рециркуляции назад в зону, расположенную впереди по потоку, к передней точке (Р) торможения,
- размещение указанной передней точки (Р) торможения так, чтобы она была расположена в месте, в котором указанные свободные радикалы выходят из указанной вспомогательной зоны (22) сгорания вдоль осевой линии вспомогательной камеры (5) сгорания.
15. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- сжигание более 90% топлива в указанном основном процессе сгорания.
16. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- сжигание до 1% топлива в указанном вспомогательном процессе сгорания.
17. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- инициирование - на стадии зажигания - пламени (35) бедной смеси во вспомогательной камере (5) сгорания посредством добавления топлива (23), смешанного с воздухом (24), и воспламенения смеси посредством использования запального устройства (34),
- после зажигания вспомогательного пламени (35) регулирование пламени при условиях сжигания или бедной смеси (с соотношением компонентов, которое меньше 1, и при соотношении компонентов, приблизительно составляющем 0,8), или богатой смеси (с соотношением компонентов, превышающим 1, и при соотношении компонентов, приблизительно составляющем от 1,4 до 1,6).
RU2010144549/06A 2008-04-01 2009-03-26 Горелка RU2470229C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08006662A EP2107310A1 (en) 2008-04-01 2008-04-01 Burner
EP08006662.4 2008-04-01
PCT/EP2009/053557 WO2009121777A1 (en) 2008-04-01 2009-03-26 Burner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010144549A true RU2010144549A (ru) 2012-05-10
RU2470229C2 RU2470229C2 (ru) 2012-12-20

Family

ID=39930506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144549/06A RU2470229C2 (ru) 2008-04-01 2009-03-26 Горелка

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8863524B2 (ru)
EP (2) EP2107310A1 (ru)
CN (1) CN101983305B (ru)
RU (1) RU2470229C2 (ru)
WO (1) WO2009121777A1 (ru)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0902221D0 (en) * 2009-02-11 2009-03-25 Edwards Ltd Pilot
EP2434221A1 (en) 2010-09-22 2012-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for injecting an emulsion into a flame
EP2434218A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Burner with low NOx emissions
EP2436977A1 (en) 2010-09-30 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Burner for a gas turbine
EP2436979A1 (en) 2010-09-30 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Burner for a gas turbine
EP2503241A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine burner
EP2503244A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine burner
EP2503240A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine burner
RU2469802C1 (ru) * 2011-08-01 2012-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Акустическая прямоточная газовая горелка
US9310082B2 (en) 2013-02-26 2016-04-12 General Electric Company Rich burn, quick mix, lean burn combustor
US20150159877A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 General Electric Company Late lean injection manifold mixing system
DE102016005155B4 (de) * 2016-04-28 2024-05-08 Ibu-Tec Advanced Materials Ag Schwingfeuerreaktor mit pulsierender Flamme und Verfahren für eine thermische Materialbehandlung oder Materialsynthese
US10823398B2 (en) 2016-06-01 2020-11-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Swirl torch igniter
US10393382B2 (en) 2016-11-04 2019-08-27 General Electric Company Multi-point injection mini mixing fuel nozzle assembly
US10724740B2 (en) 2016-11-04 2020-07-28 General Electric Company Fuel nozzle assembly with impingement purge
US10465909B2 (en) 2016-11-04 2019-11-05 General Electric Company Mini mixing fuel nozzle assembly with mixing sleeve
US10352569B2 (en) 2016-11-04 2019-07-16 General Electric Company Multi-point centerbody injector mini mixing fuel nozzle assembly
US10295190B2 (en) 2016-11-04 2019-05-21 General Electric Company Centerbody injector mini mixer fuel nozzle assembly
US10527286B2 (en) 2016-12-16 2020-01-07 Delavan, Inc Staged radial air swirler with radial liquid fuel distributor
US10634353B2 (en) 2017-01-12 2020-04-28 General Electric Company Fuel nozzle assembly with micro channel cooling
US10774748B2 (en) * 2017-01-17 2020-09-15 Delavan Inc. Internal fuel manifolds
US10815893B2 (en) * 2018-01-04 2020-10-27 Woodward, Inc. Combustor assembly with primary and auxiliary injector fuel control
US11175045B2 (en) * 2018-01-04 2021-11-16 General Electric Company Fuel nozzle for gas turbine engine combustor
US10890329B2 (en) 2018-03-01 2021-01-12 General Electric Company Fuel injector assembly for gas turbine engine
US10935245B2 (en) 2018-11-20 2021-03-02 General Electric Company Annular concentric fuel nozzle assembly with annular depression and radial inlet ports
US11073114B2 (en) 2018-12-12 2021-07-27 General Electric Company Fuel injector assembly for a heat engine
US11286884B2 (en) 2018-12-12 2022-03-29 General Electric Company Combustion section and fuel injector assembly for a heat engine
US11149941B2 (en) * 2018-12-14 2021-10-19 Delavan Inc. Multipoint fuel injection for radial in-flow swirl premix gas fuel injectors
US11156360B2 (en) 2019-02-18 2021-10-26 General Electric Company Fuel nozzle assembly
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
CN111503659B (zh) * 2020-04-28 2021-11-09 中国航发湖南动力机械研究所 火焰筒、微型涡喷发动机及火焰筒的制备工艺
GB202017854D0 (en) * 2020-11-12 2020-12-30 Univ College Cardiff Consultants Ltd Combustor systems and methods
US11549441B1 (en) 2021-10-12 2023-01-10 Collins Engine Nozzles, Inc. Fuel injectors with torch ignitors
US11773784B2 (en) * 2021-10-12 2023-10-03 Collins Engine Nozzles, Inc. Fuel injectors with torch ignitors
US12454909B2 (en) 2021-12-03 2025-10-28 General Electric Company Combustor size rating for a gas turbine engine using hydrogen fuel
US12331932B2 (en) 2022-01-31 2025-06-17 General Electric Company Turbine engine fuel mixer
US12215866B2 (en) 2022-02-18 2025-02-04 General Electric Company Combustor for a turbine engine having a fuel-air mixer including a set of mixing passages

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1150640A (fr) * 1956-05-18 1958-01-16 Perfectionnements aux chambres de combustion notamment pour aéronefs
SU151158A1 (ru) * 1961-04-21 1961-11-30 тский З.М. Св Камера сгорани
US3872664A (en) * 1973-10-15 1975-03-25 United Aircraft Corp Swirl combustor with vortex burning and mixing
US4204402A (en) * 1976-05-07 1980-05-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Reduction of nitric oxide emissions from a combustor
US4420929A (en) * 1979-01-12 1983-12-20 General Electric Company Dual stage-dual mode low emission gas turbine combustion system
US4845940A (en) * 1981-02-27 1989-07-11 Westinghouse Electric Corp. Low NOx rich-lean combustor especially useful in gas turbines
JP2644745B2 (ja) * 1987-03-06 1997-08-25 株式会社日立製作所 ガスタービン用燃焼器
EP0540167A1 (en) * 1991-09-27 1993-05-05 General Electric Company A fuel staged premixed dry low NOx combustor
JP2950720B2 (ja) * 1994-02-24 1999-09-20 株式会社東芝 ガスタービン燃焼装置およびその燃焼制御方法
RU2111416C1 (ru) * 1995-09-12 1998-05-20 Акционерное общество "Авиадвигатель" Камера сгорания газовой турбины энергетической установки
JP3673009B2 (ja) * 1996-03-28 2005-07-20 株式会社東芝 ガスタービン燃焼器
RU2121113C1 (ru) * 1996-05-28 1998-10-27 Акционерное общество "Авиадвигатель" Камера сгорания газовой турбины
US5950417A (en) * 1996-07-19 1999-09-14 Foster Wheeler Energy International Inc. Topping combustor for low oxygen vitiated air streams
EP0936406B1 (en) * 1998-02-10 2004-05-06 General Electric Company Burner with uniform fuel/air premixing for low emissions combustion
JP3970244B2 (ja) * 2001-07-10 2007-09-05 三菱重工業株式会社 予混合ノズルおよび燃焼器並びにガスタービン
CA2537949C (en) * 2003-09-05 2011-01-11 Delavan Inc. Device for stabilizing combustion in gas turbine engines
EP1660818A2 (en) * 2003-09-05 2006-05-31 Delavan Inc. Pilot combustor for stabilizing combustion in gas turbine engines
EP1614967B1 (de) * 2004-07-09 2016-03-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vormischverbrennungssystem
EP2107309A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Quarls in a burner

Also Published As

Publication number Publication date
US20110041508A1 (en) 2011-02-24
EP2257743A1 (en) 2010-12-08
CN101983305B (zh) 2013-02-06
US8863524B2 (en) 2014-10-21
WO2009121777A1 (en) 2009-10-08
CN101983305A (zh) 2011-03-02
EP2107310A1 (en) 2009-10-07
RU2470229C2 (ru) 2012-12-20
EP2257743B1 (en) 2017-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2010144549A (ru) Горелка
US8850820B2 (en) Burner
US8033112B2 (en) Swirler with gas injectors
JP5780697B2 (ja) ガスタービン機関のための燃料ランス
CN101981380B (zh) 燃烧器中的导引燃烧室
US8561409B2 (en) Quarls in a burner
RU2468298C2 (ru) Постадийное сжигание топлива в горелке
JP5558870B2 (ja) バーナーを通過する高温ガス流を部分的に冷却するためのガスタービン用バーナー及び方法
JP2010085087A5 (ru)
RU2455570C1 (ru) Способ увеличения размера горелки и изменяемая по размеру огнеупорная амбразура в горелке
RU2406936C2 (ru) Горелка для камеры сгорания газовой турбины (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211201