RU2212590C2 - Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2212590C2 RU2212590C2 RU2001123573A RU2001123573A RU2212590C2 RU 2212590 C2 RU2212590 C2 RU 2212590C2 RU 2001123573 A RU2001123573 A RU 2001123573A RU 2001123573 A RU2001123573 A RU 2001123573A RU 2212590 C2 RU2212590 C2 RU 2212590C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- air
- combustion chamber
- catalyst
- gas
- Prior art date
Links
Abstract
Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки включает в себя подачу в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха из-за компрессора. Часть топлива до подачи его в камеру сгорания пропускают через катализатор. Топливо перед подачей на катализатор смешивают с воздухом, нагревают катализатор и с его помощью осуществляют автотермическую воздушную конверсию с получением газовой смеси, содержащей водород и окись углерода. Устройство для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки содержит камеру сгорания и систему топливопитания с основной магистралью и параллельно ей линией с каталитическим реактором в ней. Дополнительная линия перед каталитическим реактором снабжена топливовоздушным смесителем. Полость над реактором соединена с источником горячего газа. Изобретение приводит к снижению вредных выбросов в продуктах сгорания. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных установок (далее ГТУ), работающим на жидком или газообразном углеводородном топливе и использующим в своей работе каталитические средства.
Известен способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающий подачу в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха из-за компрессора и сжигание этой топливовоздушной смеси в зоне каталитического реактора, занимающего часть объема камеры сгорании, и реализованный в устройстве, имеющем камеру сгорания с каталитическим реактором внутри нее и систему топливопитания [1].
В таких камерах сгорания горение происходит при Тг*=1100-1600 К, что обеспечивает низкие концентрации оксидов азота NOx и окиси углерода СО. Однако эти камеры имеют и существенные недостатки: узкий диапазон устойчивого горения, высокое гидравлическое сопротивление, низкую надежность и малый ресурс каталитических блоков, высокую стоимость катализаторов из-за применения редкоземельных металлов (платины, родия, палладия и др.). Кроме того, для замены каталитических блоков после выработки их ресурса требуется разборка камеры сгорания и ГТУ, что снижает эксплуатационную технологичность и надежность.
Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающий подачу в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха из-за компрессора с пропусканием при этом части топлива до подачи его в камеру сгорания через каталитический реактор, где исходное топливо с помощью катализатора, содержащего редкоземельные металлы, разлагается на легковоспламеняющиеся вещества, в частности на спирты, альдегиды, водород [2].
Устройство для реализации этого способа содержит камеру сгорания с системой топливопитания, включающей основную и параллельную ей дополнительную линии, при этом дополнительная линия снабжена каталитическим реактором [2].
Такое устройство за счет улучшения каталитического сжигания позволяет достичь низких концентраций оксидов азота NOx и высокого КПД из-за уменьшения гидравлического сопротивления.
Однако это устройство основано на каталитическом сжигании и, следовательно, сохраняет недостатки, присущие каталитическим камерам сгорания [1].
Задача изобретения - снижение вредных выбросов - оксидов азота NOx и СО в продуктах горения. Дополнительная задача - повышение устойчивости горения в камере сгорания.
Указанные задачи достигаются тем, что в способе подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающем подачу в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха из-за компрессора, при этом часть топлива до подачи его в камеру сгорания пропускают через катализатор, топливо перед подачей на катализатор смешивают с воздухом и с помощью катализатора для воздушно-кислородной конверсии получают газовую смесь.
Новым здесь является то, что топливо перед подачей на катализатор смешивают с воздухом и с помощью катализатора для воздушно-кислородной конверсии получают газовую смесь, содержащую, по меньшей мере, Н2 и СО.
Смешав топливо, подаваемое в каталитический реактор, с воздухом, мы имеем возможность осуществить с помощью катализатора топливовоздушную конверсию в реакторе и получить на выходе из реактора газ, содержащий НС, СО. Известно, что водород Н2 и окись углерода СО имеют более широкие концентрационные пределы воспламенения и высокую скорость горения, чем исходное топливо. Это позволяет при наличии Н2 и СО сжигать в камере сгорания очень "бедные" смеси с очень низкой температурой горения и значительно снизить вредные выбросы оксидов азота NOx и СО при условии широкого диапазона устойчивого горения. Кроме того, Н2 стимулирует дожигание СО в камере сгорании, что уменьшает ее концентрацию на выходе из камеры сгорания.
Наиболее целесообразно воздух для смешения с топливом отбирать за компрессором ГТУ.
Для создания оптимальных температурных условий для каталитической реакции в случае необходимости топливовоздушную смесь, подаваемую на катализатор, или сам катализатор нагревают.
Указанная задача достигается также тем, что в устройстве для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, содержащем камеру сгорания и систему топливопитания с основной магистралью и параллельной ей дополнительной линией с каталитическим реактором на ней, в нем дополнительная линия перед каталитическим реактором снабжена топливовоздушным смесителем, воздушный вход которого соединен с компрессором газотурбинной установки.
Новым здесь является то, что:
а) дополнительная линия перед каталитическим реактором снабжена топливовоздушным смесителем, воздушный вход которого соединен с компрессором газотурбинной установки;
б) воздушный вход смесителя соединен с компрессором газотурбинной установки.
а) дополнительная линия перед каталитическим реактором снабжена топливовоздушным смесителем, воздушный вход которого соединен с компрессором газотурбинной установки;
б) воздушный вход смесителя соединен с компрессором газотурбинной установки.
Смеситель, которым снабжена дополнительная линия перед каталитическим реактором, служит для подготовки равномерной топливовоздушной смеси определенного состава для последующей автотермической воздушной конверсии углеводородного топлива (например, метана) в каталитическом реакторе.
Катализатор конверсирует топливовоздушную смесь в газ, содержащий Н2 и СО. При этом для этой реакции можно использовать относительно недорогие и более долговечные катализаторы, например, никелевые.
Соединив воздушный вход смесителя с компрессором газотурбинной установки, мы используем относительно дешевый воздух для воздушно-кислородной конверсии углеводородного топлива.
Кроме того:
а) топливоздушный смеситель может быть выполнен заодно с каталитическим реактором, что дает выигрыш и в весе, и в габаритах;
б) полость над реактором или (и) над топливовоздушным смесителем может быть соединена с источником горячего газа, что позволяет иметь в зоне реактора оптимальную температуру для каталитической реакции, используя тепло ГТУ;
в) в качестве источника горячего газа может быть выбран газовоздушный тракт турбины, что повышает экономичность работы устройства.
а) топливоздушный смеситель может быть выполнен заодно с каталитическим реактором, что дает выигрыш и в весе, и в габаритах;
б) полость над реактором или (и) над топливовоздушным смесителем может быть соединена с источником горячего газа, что позволяет иметь в зоне реактора оптимальную температуру для каталитической реакции, используя тепло ГТУ;
в) в качестве источника горячего газа может быть выбран газовоздушный тракт турбины, что повышает экономичность работы устройства.
На чертеже представлено устройство для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки.
Устройство для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки содержит камеру сгорания 1 с системой топливопитания, включающей основную 5 и параллельную ей дополнительную 3 линии. Дополнительная линия 3 перед каталитическим реактором снабжена смесителем 5, соединенным своим вторым входом с компрессором 6. Полость 7 над корпусом 8 реактора 4 соединена с газовоздушным трактом турбины 9. Турбина 9 газодинамически соединена с силовой турбиной 10, на валу которой расположен привод.
Способ реализуют следующим образом. Подают в камеру сгорания 1 углеводородное топливо, например СН4 и воздух, из-за компрессора 5. Часть топлива до подачи в камеру сгорания 1 смешивают с воздухом в смесителе 5 и пропускают через катализатор в реакторе 4, в котором эту топливовоздушную смесь конверсируют в газ, содержащий Н2 и СО, которые сжигают в камере сгорания 1. Воздух для подачи в смеситель 5 отбирают за компрессором 6.
Источники информации
1. Патент РФ 2160415, МКИ F 23 R 3/40, опубл. 2000 г.
1. Патент РФ 2160415, МКИ F 23 R 3/40, опубл. 2000 г.
2. Патент РФ 2143643, МКИ F 23 R 3/40, опубл. 1999 г.
Claims (8)
1. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающий подачу в камеру сгорания углеводородного топлива и воздуха из-за компрессора, при этом часть топлива до подачи его в камеру сгорания пропускают через катализатор, отличающийся тем, что топливо перед подачей на катализатор смешивают с воздухом, нагревают катализатор и с его помощью осуществляют автотермическую воздушную конверсию с получением газовой смеси, содержащей водород и окись углерода.
2. Способ подготовки и сжигания топлива по п. 1, отличающийся тем, что воздух для смешения отбирают за компрессором газотурбинной установки.
3. Способ подготовки и сжигания топлива по п. 1, отличающийся тем, что топливовоздушную смесь, подаваемую на катализатор, нагревают.
4. Устройство для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, содержащее камеру сгорания и систему топливопитания с основной магистралью и параллельной ей дополнительной линией с каталитическим реактором в ней, отличающееся тем, что дополнительная линия перед каталитический реактором снабжена топливовоздушным смесителем, а полость над реактором соединена с источником горячего газа.
5. Устройство для подготовки и сжигания топлива по п. 4, отличающееся тем, что воздушный вход топливовоздушного смесителя соединен с компрессором газотурбинной установки.
6. Устройство для подготовки и сжигания топлива по п. 4, отличающееся тем, что топливовоздушный смеситель выполняют заодно с каталитическим реактором.
7. Устройство для подготовки и сжигания топлива по п. 4, отличающееся тем, что в качестве источника горячего газа выбран газовоздушный тракт турбины.
8. Устройство для подготовки и сжигания топлива по п. 6, отличающееся тем, что в качестве источника горячего газа выбран газовоздушный тракт турбины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123573A RU2212590C2 (ru) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123573A RU2212590C2 (ru) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001123573A RU2001123573A (ru) | 2003-05-10 |
RU2212590C2 true RU2212590C2 (ru) | 2003-09-20 |
Family
ID=29776890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123573A RU2212590C2 (ru) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2212590C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7444820B2 (en) | 2004-10-20 | 2008-11-04 | United Technologies Corporation | Method and system for rich-lean catalytic combustion |
RU2459095C1 (ru) * | 2008-06-13 | 2012-08-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Газотурбинная система с питанием обедненным топливом |
RU2626291C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-07-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ преобразования энергии |
RU2707780C1 (ru) * | 2018-12-20 | 2019-11-29 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки |
-
2001
- 2001-08-24 RU RU2001123573A patent/RU2212590C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7444820B2 (en) | 2004-10-20 | 2008-11-04 | United Technologies Corporation | Method and system for rich-lean catalytic combustion |
RU2459095C1 (ru) * | 2008-06-13 | 2012-08-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Газотурбинная система с питанием обедненным топливом |
RU2626291C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-07-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ преобразования энергии |
RU2707780C1 (ru) * | 2018-12-20 | 2019-11-29 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5207185A (en) | Emissions reduction system for internal combustion engines | |
US7594394B2 (en) | Catalytic reactor and method for the combustion of fuel-air mixtures by means of a catalytic reactor | |
US7464555B2 (en) | Catalytic combustor for integrated gasification combined cycle power plant | |
JP6520309B2 (ja) | 燃焼装置、ガスタービン及び発電装置 | |
EP1643116A2 (en) | System and method for reducing emission from a combustion engine | |
US7610761B2 (en) | Method and device for the combustion of hydrogen in a premix burner | |
US20070042301A1 (en) | Device and method for flame stabilization in a burner | |
EP0677707A1 (en) | Catalytic gas turbine combustor | |
JPH06507957A (ja) | 炭化水素燃料を燃焼する方法とシステム | |
JPH1047679A (ja) | ガス燃料の希薄直接噴射を有する予混合乾式ガスタービン燃焼器 | |
RU2011100841A (ru) | Газотурбинная система с питанием обедненным топливом | |
EP1650499A3 (en) | Method and system for rich-lean catalytic combustion | |
JPH10184392A (ja) | ガスターボ装置団の運転法 | |
ElKady et al. | Exhaust gas recirculation in DLN F-class gas turbines for post-combustion CO2 capture | |
EP0611433A1 (en) | LOW NO x COMBUSTION? PILOT LIGHTS WITH REDUCED NOx EMISSIONS. | |
RU2142566C1 (ru) | Газовая турбина для сжигания горючего газа | |
RU2212590C2 (ru) | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления | |
US11459926B2 (en) | Apparatus, system, and method for oxidizing methane in a lean-burn engine exhaust | |
EP2065570A2 (en) | Burner for generating reductive atmosphere of exhaust gas in engine cogeneration plant having denitrification process | |
JPS61237905A (ja) | 接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法 | |
CN102943710A (zh) | 使用oh基形成及用氢燃料分级和稀释剂添加以减小氧燃料烃燃烧系统中的co和o2排放 | |
NO840894L (no) | Katalysatoranlegg for tilfoersel av katalytisk materiale til en utvalgt sone i et forbrenningskammer | |
RU2499959C1 (ru) | Способ нагрева воздуха, устройство для его осуществления и способ регулирования нагрева воздуха | |
RU2052641C1 (ru) | Способ питания силовой энергетической установки | |
RU2383819C1 (ru) | Способ и устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070926 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090825 |