RU2289065C1 - Mixer of fuel components - Google Patents

Mixer of fuel components Download PDF

Info

Publication number
RU2289065C1
RU2289065C1 RU2005110252/06A RU2005110252A RU2289065C1 RU 2289065 C1 RU2289065 C1 RU 2289065C1 RU 2005110252/06 A RU2005110252/06 A RU 2005110252/06A RU 2005110252 A RU2005110252 A RU 2005110252A RU 2289065 C1 RU2289065 C1 RU 2289065C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
mixer
manifold
point
containing mixture
Prior art date
Application number
RU2005110252/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Васильев (RU)
Владимир Иванович Васильев
Дмитрий Игнатьевич Кустов (RU)
Дмитрий Игнатьевич Кустов
Валерий Николаевич Лавров (RU)
Валерий Николаевич Лавров
Александр Михайлович Постников (RU)
Александр Михайлович Постников
Нина Григорьевна Салманова (RU)
Нина Григорьевна Салманова
Александр Всеволодович Скворцов (RU)
Александр Всеволодович Скворцов
Юрий Ильич Цибизов (RU)
Юрий Ильич Цибизов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
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 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" filed Critical Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
Priority to RU2005110252/06A priority Critical patent/RU2289065C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2289065C1 publication Critical patent/RU2289065C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: devices for mixing of fuel components including gaseous and liquid fuel, water vapor and air before their supply to the combustion chamber.
SUBSTANCE: the mixer of fuel components has a fuel supply manifold and a system for preparation of the fuel-containing mixture including a device of multi-point fuel injection. The system for preparation of the fuel-containing mixture is made in the form of a single Venturi tube, the device of multi-point fuel injection installed in the Venturi tube up to its critical section is made in the form of a tore-shaped stream-lined manifold with openings on the outer and inner surfaces. The tore-shaped manifold of multi-point injection is tear-shaped.
EFFECT: simplified and lightened construction of the mixer, reduced friction loss.
2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам смешения топливных компонентов, таких, как газообразное или жидкое топливо с воздухом или водяным паром, перед подачей в камеру сгорания.The present invention relates to devices for mixing fuel components, such as gaseous or liquid fuel, with air or water vapor, before being fed into the combustion chamber.

Промышленные газотурбинные установки (ГТУ), используемые для выработки электроэнергии или в качестве промышленных энергетических установок, должны удовлетворять жестким правилам в отношении содержания в выхлопе вредных газов, прежде всего оксидов азота (NOx), оксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов. Чтобы минимизировать нежелательные выбросы, промышленные газовые турбины оснащаются форсунками с предварительным смешением, в которых топливо и воздух полностью смешиваются перед подачей их в камеру сгорания для сжигания. Полное предварительное смешение топлива и воздуха обеспечивает однородно низкую температуру пламени, что является обязательным условием подавления образования NOx и способствует полному сгоранию топлива.Industrial gas turbine plants (GTUs) used to generate electricity or as industrial power plants must comply with strict rules regarding the content of harmful gases in the exhaust, primarily nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons. To minimize unwanted emissions, industrial gas turbines are equipped with pre-mixed nozzles in which fuel and air are completely mixed before being fed into the combustion chamber for combustion. Complete preliminary mixing of fuel and air provides a uniformly low flame temperature, which is a prerequisite for suppressing the formation of NOx and contributes to the complete combustion of fuel.

Снижение температуры пламени, а следовательно, и уровня окислов азота NOx в выхлопных газах, также обеспечивается подачей в камеру сгорания топлива, смешанного с водяным паром.A decrease in the temperature of the flame, and therefore the level of nitrogen oxides NOx in the exhaust gases, is also provided by supplying fuel mixed with water vapor to the combustion chamber.

Известны смесительные устройства для подготовки топливовоздушной смеси (ТВС), подающие топливо в воздух, проходящий по специальным каналам.Known mixing device for the preparation of the air-fuel mixture (FA), supplying fuel to the air passing through special channels.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является смесительное устройство для подготовки топливовоздушной смеси [Тачтон, Шема, Катрок и др. Конструкция каталитической камеры сгорания для газовой турбины высокой мощности. Энергетические машины, т.105, №4, 1983. Стр.82-91], содержащее коллекторы подвода топливных компонентов и систему подготовки топливовоздушной смеси, включающую устройство многоточечного впрыска топлива, представляющее собой ряд струйных или центробежных форсунок, и параллельно расположенные на коллекторе подвода топлива трубки Вентури, а также камеру смешения для перемешивания отдельных потоков топливовоздушной смеси. При этом форсунки устройства многоточечного впрыска установлены в трубках Вентури таким образом, что распыл топлива осуществляется перед критическим сечением трубок Вентури. Топливо в отдельных трубах Вентури перемешивается в потоке воздуха, а после слияния потоков, продолжает перемешиваться в камере смешения.Closest to the proposed invention is a mixing device for preparing a fuel-air mixture [Touchton, Shema, Katrok and others. Design of a catalytic combustion chamber for a high power gas turbine. Energy machines, t. 105, No. 4, 1983. Pages 82-91], containing the manifolds for supplying fuel components and a system for preparing the air-fuel mixture, including a multi-point fuel injection device, which is a series of jet or centrifugal injectors, and parallel to the supply manifold fuel venturi, as well as a mixing chamber for mixing the individual flows of the air-fuel mixture. In this case, the nozzles of the multipoint injection device are installed in the venturi so that the fuel is sprayed before the critical section of the venturi. The fuel in individual venturi tubes is mixed in the air stream, and after the flows merge, it continues to mix in the mixing chamber.

Недостатком данного устройства является его конструктивная сложность (большое число труб), а следовательно, трудоемкость изготовления и обслуживания, и большой вес (особенно для ГТУ высокой мощности). К недостаткам также можно отнести значительные потери давления на трение из-за большой поверхности контакта топливовоздушной смеси со стенками в трубах Вентури.The disadvantage of this device is its structural complexity (a large number of pipes), and therefore, the complexity of manufacturing and maintenance, and high weight (especially for high-capacity gas turbines). The disadvantages also include significant frictional pressure losses due to the large contact surface of the air-fuel mixture with the walls in the venturi tubes.

Предлагаемое изобретение направлено на получение технического результата, заключающегося в упрощении и облегчении конструкции смесителя топливных компонентов и снижении потерь давления на трение.The present invention is aimed at obtaining a technical result, which consists in simplifying and facilitating the design of the fuel component mixer and reducing friction pressure losses.

Для достижения указанного технического результата в смесителе топливных компонентов, содержащем коллектор подвода топлива и систему подготовки топливосодержащей смеси, включающую устройство многоточечного впрыска топлива, в отличие от известного, система подготовки топливосодержащей смеси выполнена в виде одной трубы Вентури, при этом, установленное в трубе Вентури до ее критического сечения устройство многоточечного впрыска топлива выполнено в виде торообразного коллектора обтекаемой формы с отверстиями на наружной и внутренней поверхностях.To achieve the specified technical result in a fuel component mixer containing a fuel supply manifold and a fuel-containing mixture preparation system including a multi-point fuel injection device, unlike the known one, the fuel-containing mixture preparation system is made in the form of a single Venturi pipe, while installed in the Venturi pipe to of its critical section, the device of multipoint fuel injection is made in the form of a toroidal streamlined collector with holes on the external and internal surfaces.

В частности, торообразный коллектор многоточечного впрыска топлива может иметь каплевидную форму.In particular, the toroidal manifold of the multi-point fuel injection may have a teardrop shape.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - общий вид конструкции смесителя топливных компонентов,figure 1 is a General view of the design of the mixer of fuel components,

фиг.2 - проекция вида по стрелке А.figure 2 is a projection view in the direction of arrow A.

Смеситель топливных компонентов содержит трубу Вентури 1 с входным патрубком 2, на наружном корпусе которого расположен топливный коллектор 3, а внутри, в высокоскоростном потоке среды (воздуха или водяного пара), на полых пилонах 4 установлено устройство многоточечного впрыска топлива 5 в виде торообразного коллектора с обтекаемым, например каплевидным, профилем, в котором выполнены многочисленные отверстия 6 по нормали к наружной и внутренней поверхностям.The fuel component mixer contains a Venturi pipe 1 with an inlet pipe 2, on the outer casing of which there is a fuel manifold 3, and inside, in a high-speed flow of medium (air or water vapor), a multi-point fuel injection device 5 in the form of a toroidal manifold with streamlined, for example, a teardrop-shaped profile, in which numerous holes 6 are made normal to the outer and inner surfaces.

Средства подвода топлива, воздуха или водяного пара размещены на удалении от смесителя топливных компонентов.Means for supplying fuel, air or water vapor are located at a distance from the fuel component mixer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Воздух или водяной пар от удаленных источников по специальным каналам (не показаны) подается в смеситель топливных компонентов через патрубок 2, проходя через трубу Вентури 1, ускоряется до максимальной скорости в критическом сечении 7 и затем замедляется в процессе прохождения через диффузорную часть 8.Air or water vapor from remote sources through special channels (not shown) is supplied to the fuel component mixer through the nozzle 2, passing through the venturi 1, accelerates to a maximum speed in critical section 7 and then slows down while passing through the diffuser part 8.

Топливо из топливного коллектора 3 через пилоны 4 поступает в устройство многоточечного впрыска 5, инжектируется через многочисленные отверстия 6 в высокоскоростной поток среды (воздуха или водяного пара) перед критическим сечением 7 трубы Вентури 1, подвергается большому сдвигу и турбулентности, что в результате ведет к полному перемешиванию топлива и воздуха или пара на выходе из диффузорной части 8 трубы Вентури 1.Fuel from the fuel manifold 3 through the pylons 4 enters the multi-point injection device 5, is injected through multiple openings 6 into a high-speed flow of medium (air or water vapor) before the critical section 7 of the Venturi 1, undergoes a large shear and turbulence, which leads to complete mixing fuel and air or steam at the outlet of the diffuser part 8 of the venturi 1.

Таким образом, благодаря выполнению устройства многоточечного впрыска топлива в виде коллектора торообразной формы с удобообтекаемым профилем, с отверстиями на его внутренней и внешней поверхностях вместо индивидуальных форсунок, устанавливаемых в отдельных параллельно расположенных трубах Вснтури, удается организовать полное перемешивание топливосодержащей смеси в одной трубе Вентури большего диаметра. Это позволяет существенно упростить и облегчить устройство.Thus, due to the implementation of a multi-point fuel injection device in the form of a toroidal collector with a streamlined profile, with holes on its internal and external surfaces instead of individual nozzles installed in separate parallel Vsnturi pipes, it is possible to organize complete mixing of the fuel-containing mixture in one larger diameter Venturi pipe . This allows you to significantly simplify and facilitate the device.

Так как степень перемешивания топливных струй из форсунок или отверстий коллектора с воздухом или паром определяется отношением длины диффузорной части трубы Вентури к диаметру выходных отверстий струй, то предлагаемое смесительное устройство имеет длину, равную длине многотрубного смесителя. При этом, площадь контакта топливной смеси со стенками одной трубы Вентури в √n раз меньше, чем в многотрубном смесителе, следовательно, гидравлические потери на трение тоже уменьшаются в √n раз, где n - число параллельно расположенных труб Вентури в многотрубном смесителе.Since the degree of mixing of the fuel jets from nozzles or manifold openings with air or steam is determined by the ratio of the length of the diffuser part of the venturi to the diameter of the outlet of the jets, the proposed mixing device has a length equal to the length of the multi-tube mixer. Moreover, the contact area of the fuel mixture with the walls of one Venturi pipe is √n times smaller than in a multi-tube mixer, therefore, hydraulic friction losses also decrease by √n times, where n is the number of parallel venturi pipes in a multi-pipe mixer.

Claims (2)

1. Смеситель топливных компонентов, содержащий коллектор подвода топлива и систему подготовки топливосодержащей смеси, включающую устройство многоточечного впрыска топлива, отличающийся тем, что система подготовки топливосодержащей смеси выполнена в виде одной трубы Вентури, при этом установленное в трубе Вентури до ее критического сечения устройство многоточечного впрыска топлива выполнено в виде торообразного коллектора обтекаемой формы с отверстиями на наружной и внутренней поверхностях.1. A fuel component mixer comprising a fuel supply manifold and a fuel-containing mixture preparation system including a multi-point fuel injection device, characterized in that the fuel-containing mixture preparation system is made in the form of a single Venturi pipe, with a multi-point injection device installed in the Venturi pipe to its critical section fuel is made in the form of a toroidal streamlined collector with holes on the outer and inner surfaces. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что торообразный коллектор многоточечного впрыска имеет каплевидную форму.2. The mixer according to claim 1, characterized in that the toroidal manifold of multipoint injection has a teardrop shape.
RU2005110252/06A 2005-04-08 2005-04-08 Mixer of fuel components RU2289065C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110252/06A RU2289065C1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 Mixer of fuel components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110252/06A RU2289065C1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 Mixer of fuel components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2289065C1 true RU2289065C1 (en) 2006-12-10

Family

ID=37665652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005110252/06A RU2289065C1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 Mixer of fuel components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2289065C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020117205A1 (en) * 2018-12-04 2020-06-11 Llc Look For The Power Rotary internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020117205A1 (en) * 2018-12-04 2020-06-11 Llc Look For The Power Rotary internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101041705B1 (en) High expansion fuel injection slot jet and method for enhancing mixing in premixing devices
US4845940A (en) Low NOx rich-lean combustor especially useful in gas turbines
RU2457397C2 (en) Mixer of fuel with air for combustion chambers
JP5638613B2 (en) Inlet premixer for combustion equipment
JP5331327B2 (en) Triple ring reversal swirler
JP2011169573A (en) Multi-tube premixing injector
JPH09119641A (en) Low nitrogen-oxide dilution premixing module for gas-turbineengine
JP5614893B2 (en) Gas turbine combustor and coal gasification combined power plant
RU2009105952A (en) AIR COOLED VORTEX NOZZLE HEAD
CN101813315A (en) Coaxial type fuel-air mixer for gas turbine burner
US20160061452A1 (en) Corrugated cyclone mixer assembly to facilitate reduced nox emissions and improve operability in a combustor system
RU2015139817A (en) TWO STEP VACUUM BURNER
RU2014110628A (en) TUBULAR-RING COMBUSTION CHAMBER WITH STEPS AND TANGENTIAL FUEL AND AIR INJECTORS FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES
EA200501731A1 (en) COMBUSTION CAMERA (OPTIONS) AND METHOD OF USING THE COMBUSTION CAMERA
RU2349840C1 (en) Annular combustion chamber of gas-turbine engine
JPS6126774Y2 (en)
RU2289065C1 (en) Mixer of fuel components
JP5965648B2 (en) Fuel injector
RU2347144C1 (en) Annular combustion chamber of gas turbine engine and method of its operation
RU2386082C1 (en) Device for preparing air-and-fuel mixture to be supplied to combustion chamber
RU2454605C1 (en) Technological vortex ejection gas burner
RU2343356C1 (en) Annular combustion chamber of gas-turbine engine and method of its operation
RU66009U1 (en) TWO-FLOW GAS BURNER
RU2270402C1 (en) Fuel burner
RU2324117C1 (en) System for combustion of liquid and/or aeriform fuel in gas turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110409