RU2013118336A - Способ и система для впрыска эмульсии в пламя - Google Patents

Способ и система для впрыска эмульсии в пламя Download PDF

Info

Publication number
RU2013118336A
RU2013118336A RU2013118336/06A RU2013118336A RU2013118336A RU 2013118336 A RU2013118336 A RU 2013118336A RU 2013118336/06 A RU2013118336/06 A RU 2013118336/06A RU 2013118336 A RU2013118336 A RU 2013118336A RU 2013118336 A RU2013118336 A RU 2013118336A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
specified
channel
fluid
gas channel
annular
Prior art date
Application number
RU2013118336/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2571700C2 (ru
Inventor
Владимир Душан МИЛОСАВЛЬЕВИЧ
Original Assignee
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 filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2013118336A publication Critical patent/RU2013118336A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2571700C2 publication Critical patent/RU2571700C2/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38Nozzles; Cleaning devices therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/16Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour in which an emulsion of water and fuel is sprayed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02Liquid fuel
    • F23K5/08Preparation of fuel
    • F23K5/10Mixing with other fluids
    • F23K5/12Preparing emulsions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002Supplying water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346Feeding into different combustion zones for staged combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11101Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)

Abstract

1. Система для впрыска эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды в пламя горелки (1), отличающаяся тем, что система содержит:- центральный газовый канал (6), проходящий вдоль продольной центральной оси от верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца;- наружный газовый канал (57), расположенный коаксиально с указанным газовым каналом (6),- канал (54) текучей среды, расположенный коаксиально между указанным газовым каналом (6) и указанным наружным газовым каналом (57) с образованием сужающегося вниз по потоку кольцевого канала текучей среды,- при этом указанный центральный газовый канал (6) и указанный канал (54) текучей среды разделены с помощью первой стенки (60) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым внутренним выступом (50),- при этом указанный канал (54) текучей среды и указанный наружный газовый канал (57) разделены с помощью второй стенки (61) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым наружным выступом (53),- при этом указанная система установлена с концентричным окружением источника (5) нагревания, подающего через указанный газовый канал (6) горячие газы (32), направляемые в пламя (7) горелки (1),- смесительное устройство (47) для образования указанной эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды и для выпуска указанной эмульсии в указанный сужающийся кольцевой канал (54) текучей среды и для впрыска указанной эмульсии из указанного кольцевого канала (54) текучей среды в пламя (7).2. Система по п. 1, в которой указанная вторая стенка (61) в форме усеченного конуса в месте выхода из указанного смесительного устройства (47) в указанный су�

Claims (9)

1. Система для впрыска эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды в пламя горелки (1), отличающаяся тем, что система содержит:
- центральный газовый канал (6), проходящий вдоль продольной центральной оси от верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца;
- наружный газовый канал (57), расположенный коаксиально с указанным газовым каналом (6),
- канал (54) текучей среды, расположенный коаксиально между указанным газовым каналом (6) и указанным наружным газовым каналом (57) с образованием сужающегося вниз по потоку кольцевого канала текучей среды,
- при этом указанный центральный газовый канал (6) и указанный канал (54) текучей среды разделены с помощью первой стенки (60) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым внутренним выступом (50),
- при этом указанный канал (54) текучей среды и указанный наружный газовый канал (57) разделены с помощью второй стенки (61) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым наружным выступом (53),
- при этом указанная система установлена с концентричным окружением источника (5) нагревания, подающего через указанный газовый канал (6) горячие газы (32), направляемые в пламя (7) горелки (1),
- смесительное устройство (47) для образования указанной эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды и для выпуска указанной эмульсии в указанный сужающийся кольцевой канал (54) текучей среды и для впрыска указанной эмульсии из указанного кольцевого канала (54) текучей среды в пламя (7).
2. Система по п. 1, в которой указанная вторая стенка (61) в форме усеченного конуса в месте выхода из указанного смесительного устройства (47) в указанный сужающийся кольцевой канал (54) текучей среды имеет внутренний радиус R4 и кольцевой наружный выступ (53) указанной второй стенки (61) в форме усеченного конуса имеет внутренний радиус R3; при этом указанная первая стенка (60) в форме усеченного конуса имеет наиболее узкое отверстие с радиусом R2, и при этом сужающийся кольцевой канал (54) текучей среды имеет уменьшающийся радиус в направлении вниз по потоку от радиуса R4 до радиуса R3, при этом радиус R3 должен иметь величину не больше 1,1×R2.
3. Система по п. 2, в которой разница R3-R2 возможно меньше, насколько позволяют механические допуски, для образования расширяющейся ступеньки от первого кольцевого выступа (50) до второго кольцевого выступа (53).
4. Система по п. 2 или 3, в которой зазор между первым и вторым кольцевыми выступами (50, 53) должен быть достаточно большим, так что эмульсия (56b) топлива и воды не сдавливается в зазоре, вследствие чего указанный зазор должен быть не больше пленки (56b) эмульсии топлива и воды.
5. Система по п. 2, в которой указанный кольцевой наружный выступ (53) указанной второй стенки (61) в форме усеченного конуса имеет цилиндрическую часть (53а) длиной L, проходящую, по существу, в осевом направлении, при этом длина L должна быть возможно большой, но предпочтительно не больше 0,1×R3.
6. Система по п. 5, в которой внутренняя поверхность указанной второй стенки (61) в форме усеченного конуса имеет переходной участок (53b), примыкающий к указанной цилиндрической части (53а) длиной L, при этом поверхность указанного переходного участка (53b) изогнута в продольном разрезе по плавной кривой.
7. Система по п. 6, в которой указанная система дополнительно включает канал (25а) внутреннего воздуха, предусмотренный между указанным газовым каналом (6) для указанных горячих газов (32) из источника (5) нагревания и указанной первой стенкой (60) в форме усеченного конуса, и в указанном канале (25а) внутреннего воздуха первый завихритель (28) для указанного внутреннего воздуха (25b), и при этом указанный первый завихритель (28) установлен внутри и окружен указанной первой стенкой (60) в форме усеченного конуса в месте по потоку перед указанным кольцевым внутренним выступом (50), при этом стенка (60) в форме усеченного конуса в указанном месте имеет радиус R1 и при этом R1>R2.
8. Система по п. 7, в которой указанный наружный газовый канал (57) снабжен вторым завихрителем (58) для обеспечения завихренного потока стирающего воздуха, используемого для разрушения пленки (56b) эмульсии, когда она покидает наружный выступ второго кольцевого выступа (53).
9. Способ впрыска эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды в пламя горелки (1), при этом горелка (1) имеет:
- центральный газовый канал (6), проходящий вдоль продольной центральной оси от верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца;
- наружный газовый канал (57), расположенный коаксиально с указанным газовым каналом (6),
- канал (54) текучей среды, расположенный коаксиально между указанным газовым каналом (6) и указанным наружным газовым каналом (57) с образованием сужающегося вниз по потоку кольцевого канала текучей среды,
- при этом указанный центральный газовый канал (6) и указанный канал (54) текучей среды разделены с помощью первой стенки (60) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым внутренним выступом (50),
- при этом указанный канал (54) текучей среды и указанный наружный газовый канал (57) разделены с помощью второй стенки (61) в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым наружным выступом (53),
- при этом указанная система установлена с концентричным окружением источника (5) нагревания, подающего через указанный газовый канал (6) горячие газы (32), направляемые в пламя (7) горелки (1),
отличающийся тем, что способ содержит стадии:
- введения смеси первой и второй текучих сред в указанный топливный канал (54),
- завихрения указанной смеси первой и второй текучих сред;
- уменьшения радиуса завихрения указанных первой и второй текучих сред при попадании на сходящуюся вторую стенку (61) в форме усеченного конуса, с образованием за счет этого пленки (56b) эмульсии вдоль указанной второй стенки (61) в форме усеченного конуса,
- направления потока завихренного внутреннего воздуха (25а) вдоль внутренней стороны указанной пленки (56b) эмульсии, текущей по внутренней стороне указанной второй стенки (61) в форме усеченного конуса,
- направления потока завихренного наружного воздуха из указанного наружного газового канала (57) вдоль наружной стороны указанной пленки эмульсии, когда она покидает наружный кольцевой выступ (53),
- разрушения пленки (56b) эмульсии с помощью указанного внутреннего воздуха (25а) и указанного наружного воздуха (57), когда они попадают в пленку (56) эмульсии по потоку ниже указанного наружного выступа (53).
RU2013118336/06A 2010-09-22 2011-09-20 Способ и система для впрыска эмульсии в пламя RU2571700C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10178255A EP2434221A1 (en) 2010-09-22 2010-09-22 Method and arrangement for injecting an emulsion into a flame
EP10178255.5 2010-09-22
PCT/EP2011/066284 WO2012038403A1 (en) 2010-09-22 2011-09-20 Method and arrangement for injecting an emulsion into a flame

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013118336A true RU2013118336A (ru) 2014-10-27
RU2571700C2 RU2571700C2 (ru) 2015-12-20

Family

ID=43868582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013118336/06A RU2571700C2 (ru) 2010-09-22 2011-09-20 Способ и система для впрыска эмульсии в пламя

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20140174096A1 (ru)
EP (2) EP2434221A1 (ru)
CN (1) CN103119370B (ru)
RU (1) RU2571700C2 (ru)
WO (1) WO2012038403A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6086860B2 (ja) * 2013-11-29 2017-03-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ノズル、燃焼器、及びガスタービン
EP3098514A1 (en) * 2015-05-29 2016-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Combustor arrangement
US10502425B2 (en) * 2016-06-03 2019-12-10 General Electric Company Contoured shroud swirling pre-mix fuel injector assembly
US10393382B2 (en) * 2016-11-04 2019-08-27 General Electric Company Multi-point injection mini mixing fuel nozzle assembly
US10502426B2 (en) * 2017-05-12 2019-12-10 General Electric Company Dual fuel injectors and methods of use in gas turbine combustor
DE102017218529A1 (de) * 2017-10-17 2019-04-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Düse für eine Brennkammer eines Triebwerks
US11175045B2 (en) * 2018-01-04 2021-11-16 General Electric Company Fuel nozzle for gas turbine engine combustor
DE102018106051A1 (de) * 2018-03-15 2019-09-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brennkammerbaugruppe mit Brennerdichtung und Düse sowie einer Leitströmungserzeugungseinrichtung
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
FR3105985B1 (fr) * 2020-01-03 2023-11-24 Safran Aircraft Engines Circuit multipoint d’injecteur amélioré
US11454395B2 (en) * 2020-04-24 2022-09-27 Collins Engine Nozzles, Inc. Thermal resistant air caps

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU108630A1 (ru) * 1956-05-23 1956-11-30 Л.М. Паластин Синхронна электрическа машина
DE2538134C2 (de) * 1974-08-27 1984-11-08 Mitsubishi Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo Ölbrenner
US4170108A (en) * 1975-04-25 1979-10-09 Rolls-Royce Limited Fuel injectors for gas turbine engines
SU960494A2 (ru) * 1980-03-11 1982-09-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники Эмульсионна форсунка
US4845940A (en) * 1981-02-27 1989-07-11 Westinghouse Electric Corp. Low NOx rich-lean combustor especially useful in gas turbines
US4600151A (en) 1982-11-23 1986-07-15 Ex-Cell-O Corporation Fuel injector assembly with water or auxiliary fuel capability
AU681271B2 (en) * 1994-06-07 1997-08-21 Westinghouse Electric Corporation Method and apparatus for sequentially staged combustion using a catalyst
US6021635A (en) 1996-12-23 2000-02-08 Parker-Hannifin Corporation Dual orifice liquid fuel and aqueous flow atomizing nozzle having an internal mixing chamber
EP0911582B1 (de) * 1997-10-27 2003-12-10 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners und Vormischbrenner
JP4331406B2 (ja) * 1998-09-10 2009-09-16 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト バーナの運転方法およびバーナ装置
DE50112904D1 (de) * 2000-12-16 2007-10-04 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners
JP3584289B2 (ja) * 2002-01-21 2004-11-04 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 液体微粒化ノズル
CN1878986B (zh) * 2003-09-05 2010-04-28 德拉文公司 燃气轮机引擎的稳定燃烧装置
FR2875584B1 (fr) 2004-09-23 2009-10-30 Snecma Moteurs Sa Injecteur a effervescence pour systeme aeromecanique d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
EP1659339A1 (de) * 2004-11-18 2006-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Anfahren eines Brenners
CN100483029C (zh) * 2006-01-12 2009-04-29 中国科学院工程热物理研究所 燃用天然气的双预混通道微型燃气轮机燃烧室
EP2107313A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Fuel staging in a burner
EP2107310A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Burner
EP2436979A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Burner for a gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
EP2434221A1 (en) 2012-03-28
WO2012038403A1 (en) 2012-03-29
US20140174096A1 (en) 2014-06-26
US9068514B2 (en) 2015-06-30
US20140338353A1 (en) 2014-11-20
CN103119370B (zh) 2015-05-06
EP2619506B1 (en) 2015-04-01
EP2619506A1 (en) 2013-07-31
RU2571700C2 (ru) 2015-12-20
CN103119370A (zh) 2013-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2013118336A (ru) Способ и система для впрыска эмульсии в пламя
RU2450211C2 (ru) Трубчатая камера сгорания с ударным охлаждением
US8443607B2 (en) Coaxial fuel and air premixer for a gas turbine combustor
US8893500B2 (en) Lean direct fuel injector
US9400105B2 (en) Premix burner
RU2013108313A (ru) Топливовоздушная форсунка (варианты), камера сгорания для газотурбинного двигателя (варианты) и способ работы топливовоздушной форсунки (варианты)
JP2010085087A (ja) ガスタービン機関のための燃料ランス
JP6940394B2 (ja) ノズル
US9182124B2 (en) Gas turbine and fuel injector for the same
JP5449205B2 (ja) バーナ装置およびこのようなバーナ装置の使用方法
RU2013119486A (ru) Форсунка камеры сгорания, газовая турбина, способ, включающий смешивание воздуха и топлива, и способ, включающий выполнение по меньшей мере одного канала
RU2016137841A (ru) Газотурбинный агрегат с топливной форсункой, оснащенной внутренним теплозащитным экраном
RU2561767C2 (ru) Горелка многоконусного типа предварительного смешивания для газовой турбины
RU2015151205A (ru) Жидкостная пусковая трубка с кожухом
CN203731484U (zh) 一种低旋流燃烧室喷嘴
CN109323258A (zh) 一种基于多类型喷嘴燃烧器结构
RU2011115528A (ru) Топливная форсунка, камера сгорания и способ работы камеры сгорания
RU2013135505A (ru) Горелка промежуточного подогрева и способ смешивания топлива/потока воздуха-носителя в горелке промежуточного подогрева
CN103822230A (zh) 一种低旋流燃烧室喷嘴
KR100709386B1 (ko) 선회 공기 유입관이 장착된 초소형 사이클론 연소기
US20190170356A1 (en) Fuel nozzle for a gas turbine with radial swirler and axial swirler and gas turbine
CN205191573U (zh) 等径恒压管及引射式燃烧装置
RU2565737C1 (ru) Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива
WO2009019114A3 (de) Brenner für eine brennkammer einer turbogruppe
CN206531060U (zh) 一种燃烧机用预混装置

Legal Events

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

Effective date: 20211201