RU2292471C1 - Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions) - Google Patents

Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2292471C1
RU2292471C1 RU2005137289/06A RU2005137289A RU2292471C1 RU 2292471 C1 RU2292471 C1 RU 2292471C1 RU 2005137289/06 A RU2005137289/06 A RU 2005137289/06A RU 2005137289 A RU2005137289 A RU 2005137289A RU 2292471 C1 RU2292471 C1 RU 2292471C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
additional
main
supplying
turbine engine
Prior art date
Application number
RU2005137289/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Григорьевич Павлюков (RU)
Владимир Григорьевич Павлюков
Екатерина Владимировна Павлюкова (RU)
Екатерина Владимировна Павлюкова
Галина Владимировна Шимберева (RU)
Галина Владимировна Шимберева
Владимир Александрович Павлюков (RU)
Владимир Александрович Павлюков
Евгений Иванович Пономарев (LV)
Евгений Иванович Пономарев
Григорий Николаевич Павлюков (RU)
Григорий Николаевич Павлюков
Михаил Федорович Ларьков (RU)
Михаил Федорович Ларьков
Original Assignee
Владимир Григорьевич Павлюков
Екатерина Владимировна Павлюкова
Галина Владимировна Шимберева
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 Владимир Григорьевич Павлюков, Екатерина Владимировна Павлюкова, Галина Владимировна Шимберева filed Critical Владимир Григорьевич Павлюков
Priority to RU2005137289/06A priority Critical patent/RU2292471C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292471C1 publication Critical patent/RU2292471C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: proposed method comes to simultaneous delivery of main and additional fuel into combustion chamber. At nominal cruising duties, methane, propane or butane or liquid fuel-diesel fuel or gasoline is used as main fuel, and as additional fuel, liquid fuel - dimethyl ether or kerosene initiating burning and featuring higher combustion speed than main fuel. Additional fuel is fed, being atomized by ejection of air or steam at lower consumption as compared with consumption of main fuel. At transient conditions, delivery of additional fuel is increased by adjusting its flow rate depending on temperature of working gases at power turbine output. According to second design version, at nominal cruising duties, used as main fuel is heavy liquid fuel-dimethyl ether , diesel fuel or kerosene and hydrogen is used as additional fuel initiating burning and delivered at reduced flow rate as compared with consumption of main fuel. Hydrogen is obtained by its gasification from cryogenic state or by means of carry-on electrolyzer connected to power source. Invention makes it possible to increase efficiency of conversion of potential energy of working gases into useful work owing to provision of directed action onto-liberating process at combustion of delivered fuel at steady-state and unsteady conditions of gas0turbine engine and for matching the latter in time with position of working members of engine, for instance, turbine blades, nozzle, etc.
EFFECT: improved efficiency of conversion of potential energy into work.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для использования в двигателях и установках внутреннего сгорания, работающих одновременно на нескольких видах топлива (в том числе на жидком и газообразном топливах), преимущественно в газотурбинных двигателях (ГТД) различного назначения (наземных, воздушных и морских силовых установках).The invention relates to the field of engine building and is intended for use in engines and internal combustion engines operating simultaneously on several types of fuel (including liquid and gaseous fuels), mainly in gas turbine engines (GTE) for various purposes (ground, air and marine power plants )

Известен способ подачи топлива в газотурбинный двигатель, заключающийся в одновременной подаче в камеру сгорания основного и дополнительного топлива (см. патент США №5012638, МПК F 02 К 7/16, опубл. 1991).A known method of supplying fuel to a gas turbine engine, which consists in simultaneously supplying primary and secondary fuel to the combustion chamber (see US patent No. 5012638, IPC F 02 K 7/16, publ. 1991).

Однако в известном способе невысокая эффективность сгорания топлива и, как следствие, узкий диапазон работы газотурбинного двигателя.However, in the known method, the low efficiency of fuel combustion and, as a consequence, a narrow range of operation of a gas turbine engine.

Известна система подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащая топливный бак основного топлива, регулятор подачи основного топлива и связанную с ним топливопроводом форсунку, размещенную в камере сгорания газотурбинного двигателя, подсистему подачи дополнительного, жидкого топлива с наиболее высокой скоростью сгорания, чем основное топливо, имеющую бак дополнительного топлива, топливный насос для подачи дополнительного топлива, связанную с ним нагнетательную топливную магистраль (см. патент РФ №2138661, МПК F 02 С 3/20, опубл. 1999).A known system for supplying fuel to a gas turbine engine containing a primary fuel tank, a main fuel supply regulator and a nozzle connected to it by a fuel pipe arranged in a combustion chamber of a gas turbine engine, an additional liquid fuel supply subsystem with a higher combustion rate than the main fuel having a tank additional fuel, a fuel pump for supplying additional fuel, an associated fuel injection line (see RF patent No. 2138661, IPC F 02 C 3/20, publ. 1999).

Однако в вышеуказанном техническом решении не предусматривается обеспечение работы ГТД при широком диапазоне изменения скоростных и нагрузочных режимов исходя из специфики применения последнего. В то же время ГТД должен работать в довольно широком диапазоне изменения скоростного и нагрузочного режимов, в том числе и при переходных процессах, что является следствием недостаточной эффективности преобразования потенциальной энергии рабочих газов в полезную работу.However, the above technical solution does not provide for the operation of a gas turbine engine with a wide range of changes in speed and load conditions based on the specifics of the latter. At the same time, a gas turbine engine must operate in a rather wide range of changes in speed and load conditions, including during transient processes, which is a consequence of the insufficient efficiency of converting the potential energy of working gases into useful work.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности преобразования потенциальной энергии рабочих газов в полезную работу за счет обеспечения возможности направленного воздействия на процесс тепловыделения при сгорании всего подаваемого топлива на установившихся и неустановившихся режимах работы ГТД и для согласования последнего по времени с положением рабочих органов последнего (например, лопаток турбины, сопла и др.).The problem to which the present invention is directed is to increase the efficiency of converting the potential energy of working gases into useful work by providing the possibility of a directed influence on the heat generation process during the combustion of all supplied fuel at steady-state and unsteady gas-turbine engine operation modes and to coordinate the latter with the working position organs of the latter (for example, turbine blades, nozzles, etc.).

Поставленная задача в части первого варианта способа решается за счет того, что в способе подачи топлива в газотурбинный двигатель, заключающемся в одновременной подаче в камеру сгорания основного и дополнительного топлив, согласно изобретению на номинальных, крейсерских режимах в качестве основного топлива используют газ метан, пропан или бутан, или жидкое топливо дизельное топливо или бензин, а в качестве дополнительного - жидкое топливо диметилэфир или керосин, инициирующее горение, имеющее более высокую скорость сгорания, чем основное топливо, и подаваемое распыленным за счет эжекции воздуха или водяного пара и с меньшим расходом по сравнению с расходом основного топлива, при этом на переходных режимах увеличивают подачу дополнительного топлива, регулируя его расход в зависимости от температуры рабочих газов на выходе из силовой турбины.The problem in part of the first variant of the method is solved due to the fact that in the method of supplying fuel to a gas turbine engine, which consists in simultaneously supplying primary and secondary fuels to the combustion chamber, according to the invention, in nominal cruising modes, methane, propane or butane, or liquid fuel, diesel fuel or gasoline, and as an additional liquid fuel, dimethylether or kerosene, initiating combustion, which has a higher combustion rate than fuel supplied by atomized by ejection of air or water vapor and with a lower consumption compared to the consumption of the main fuel, while in transient conditions, the supply of additional fuel is increased, adjusting its consumption depending on the temperature of the working gases at the outlet of the power turbine.

Поставленная задача в части первого варианта способа решается также за счет того, что часть дополнительного топлива могут подавать на вход компрессора газотурбинного двигателя.The problem in part of the first variant of the method is also solved due to the fact that part of the additional fuel can be fed to the compressor input of a gas turbine engine.

Поставленная задача в части первого варианта устройства решается за счет того, что в системе подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащей топливный бак основного топлива, связанную с ним топливопроводом форсунку, размещенную в камере сгорания газотурбинного двигателя, регулятор подачи основного топлива, основной топливный насос и подсистему подачи дополнительного жидкого топлива с более высокой скоростью сгорания, чем основное топливо, имеющую бак дополнительного топлива, топливный насос для подачи дополнительного топлива, связанную с ним нагнетательную топливную магистраль, согласно изобретению нагнетательная топливная магистраль выполнена в виде трех ветвей, одна из которых, основная, снабжена последовательно установленными первым регулятором расхода дополнительного топлива, обратным клапаном, эжектором для подачи воздуха или водяного пара в поток дополнительного топлива и дополнительной форсункой для подачи в камеру сгорания смеси дополнительного топлива с воздухом, или водяным паром, вторая ветвь выполнена в виде байпаса, снабженного электроклапаном и вторым регулятором расхода топлива для увеличения расхода дополнительного топлива при переходных процессах разгона газотурбинного двигателя, вход которого соединен с выходом топливного насоса для подачи дополнительного топлива, а выход подключен к основной ветви между первым регулятором расхода топлива и обратным клапаном, а третья ветвь выполнена в виде топливопровода для подачи части дополнительного топлива из основной ветви на вход воздушного компрессора газотурбинного двигателя и снабжена последовательно установленными вторым электроклапаном и третьим регулятором расхода топлива, при этом бак дополнительного топлива выполнен с вместимостью, равной 5-7% от вместимости бака основного топлива.The problem in part of the first embodiment of the device is solved due to the fact that in the system of supplying fuel to the gas turbine engine containing the main fuel tank, the nozzle connected to it by the fuel line, located in the combustion chamber of the gas turbine engine, the main fuel supply regulator, the main fuel pump and the subsystem supplying additional liquid fuel with a higher combustion rate than the main fuel having an additional fuel tank, a fuel pump for supplying additional fuel, s the fuel line connected to it; according to the invention, the fuel line is made in the form of three branches, one of which, the main one, is equipped with a first additional fuel flow regulator, a check valve, an ejector for supplying air or water vapor to the additional fuel flow and an additional nozzle for supplying a mixture of additional fuel with air or water vapor to the combustion chamber, the second branch is made in the form of a bypass equipped with an electric valve ohm and a second fuel consumption regulator to increase the consumption of additional fuel during transient accelerations of a gas turbine engine, the input of which is connected to the output of the fuel pump for supplying additional fuel, and the output is connected to the main branch between the first fuel consumption regulator and the check valve, and the third branch is made in in the form of a fuel line for supplying part of the additional fuel from the main branch to the inlet of the air compressor of the gas turbine engine and equipped with sequentially installed torym electrovalve and the third fuel flow control valve, wherein the auxiliary fuel tank is formed with a capacity equal to 5-7% of the capacity of the main fuel tank.

Поставленная задача в части первого варианта устройства решается также за счет того, что система подачи топлива может быть снабжена трубопроводом, подключенным на входе к выходу из компрессора газотурбинного двигателя, а на выходе к эжектору.The task in part of the first embodiment of the device is also solved due to the fact that the fuel supply system can be equipped with a pipeline connected at the inlet to the outlet of the compressor of the gas turbine engine, and at the outlet to the ejector.

Поставленная задача в части первого варианта устройства решается также за счет того, что система подачи топлива может быть снабжена трубопроводом, подключенным на входе к источнику водяного пара, а на выходе к эжектору.The task in part of the first embodiment of the device is also solved due to the fact that the fuel supply system can be equipped with a pipeline connected at the inlet to the source of water vapor, and at the outlet to the ejector.

Поставленная задача в части второго варианта способа решается за счет того, что в способе подачи топлива в газотурбинном двигателе, заключающемся в одновременной подаче в камеру сгорания основного и дополнительного топлив, согласно изобретению на номинальных, крейсерских режимах в качестве основного топлива используют тяжелое жидкое топливо диметилэфир, дизельное топливо или керосин, а в качестве дополнительного топлива, инициирующего горение и подаваемого с меньшим расходом по сравнению с расходом основного топлива, используют водород, при этом на переходных режимах увеличивают подачу водорода, регулируя его расход в зависимости от температуры рабочих газов на выходе из силовой турбины, водород получают, газифицируя его из криогенного состояния или при помощи бортового электролизера, подключенного к источнику электрического тока.The problem in part of the second variant of the method is solved due to the fact that in the method of supplying fuel in a gas turbine engine, which consists in simultaneously supplying the main and additional fuels to the combustion chamber, according to the invention in nominal cruising modes, heavy liquid fuel is used dimethylether, diesel fuel or kerosene, and as an additional fuel, initiating combustion and supplied with a lower consumption compared to the consumption of the main fuel, use water genus, while in transient conditions, the hydrogen supply is increased by adjusting its flow rate depending on the temperature of the working gases at the outlet of the power turbine, hydrogen is obtained by gasifying it from a cryogenic state or by using an on-board electrolyzer connected to an electric current source.

Поставленная задача в части второго варианта устройства решается за счет того, что в системе подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащей топливный бак основного топлива, связанную с ним топливопроводом форсунку, размещенную в камере сгорания газотурбинного двигателя, регулятор подачи основного топлива, топливный насос, подсистему подачи дополнительного топлива, имеющую бак дополнительного топлива, и соединенный с ним посредством топливной магистрали топливный насос для подачи дополнительного топлива, согласно изобретению при использовании в газотурбинном двигателе в качестве основного тяжелого жидкого топлива подсистема снабжена источником водорода, выполненным в виде криогенного бака с запасами последнего с установленным на его выходе газификатором для получения газообразного водорода, или в виде бортового электролизера для получения газообразного водорода, подключенного к источнику электрического тока, последовательно после газификатора или электролизера в топливной магистрали установлены регулятор расхода водорода, пламяпреградитель, газожидкостной струйный насос и форсунка для подачи дополнительного топлива в камеру сгорания, при этом струйный насос снабжен топливопроводом для подачи жидкого топлива путем отбора последнего из топливопровода основного топлива.The problem in part of the second variant of the device is solved due to the fact that in the system for supplying fuel to a gas turbine engine containing a fuel tank of the main fuel, a nozzle connected to it by a fuel line, located in the combustion chamber of a gas turbine engine, a regulator for supplying the main fuel, a fuel pump, a feed subsystem additional fuel having an additional fuel tank, and connected to it through the fuel line, a fuel pump for supplying additional fuel, according to the invention When used in a gas turbine engine as the main heavy liquid fuel, the subsystem is equipped with a hydrogen source made in the form of a cryogenic tank with the reserves of the latter with a gasifier installed at its outlet to produce hydrogen gas, or in the form of an on-board electrolyzer to produce hydrogen gas connected to an electric current source , sequentially after a gasifier or an electrolyzer, a hydrogen flow regulator, a flame arrester, a gas-liquid are installed in the fuel line the rest of the jet pump and nozzle for supplying additional fuel to the combustion chamber, while the jet pump is equipped with a fuel line for supplying liquid fuel by selecting the latter from the main fuel line.

На фиг.1 представлена предлагаемая система подачи топлива в газотурбинный двигатель по первому варианту.Figure 1 presents the proposed system for supplying fuel to a gas turbine engine according to the first embodiment.

На фиг.2 - система подачи топлива в газотурбинный двигатель по второму варианту, с подачей в качестве дополнительного топлива водорода, газифицированного из криогенного состояния.Figure 2 is a system for supplying fuel to a gas turbine engine according to the second embodiment, with the supply of hydrogen gasified from a cryogenic state as additional fuel.

На фиг.3 - система подачи в газотурбинный двигатель по второму варианту, с подачей в качестве дополнительного топлива водорода, полученного при помощи бортового электролизера, подключенного к источнику электрического тока.Figure 3 - supply system in a gas turbine engine according to the second embodiment, with the supply of hydrogen as an additional fuel obtained using an on-board electrolyzer connected to an electric current source.

Система подачи топлива в ГТД по первому варианту (фиг.1) содержит топливный бак основного топлива, соединенные с ним последовательно подкачивающий и основной топливный насосы двигателя, регулятор подачи основного топлива (не показаны) и связанную с топливным баком основного топлива при помощи топливопровода 1 форсунку 2, которая размещена в камере сгорания 3. В качестве основного топлива ГТД используется газ метан, пропан или бутан, или жидкое топливо дизельное топливо или бензин. Вход камеры сгорания 3 воздушными каналами 4 соединен с выходом воздушного компрессора 5 через теплообменник 6. Выход из камеры сгорания 3 сообщен последовательно сначала с компрессорной турбиной 7, а затем с силовой турбиной 8, имеющей регулируемые направляющие лопатки 9. Выход из силовой турбины 8 сообщен через теплообменник 6 с выпускным окном 10 для отработавших газов. Для отбора мощности ГТД снабжен шестеренчатым редуктором 11, а также редуктором 12 для отбора мощности на привод вспомогательного оборудования 13. Система подачи топлива в ГТД включает также подсистему подачи дополнительного жидкого топлива с более высокой скоростью сгорания, чем основное топливо, которая имеет бак 14 дополнительного топлива диметилэфира или керосина, вместимостью, равной 5-7% вместимости бака основного топлива, нагнетательную топливную магистраль 15 с фильтром 16 и топливным насосом 17, выполненную в виде трех ветвей, одна из которых, основная 18, снабжена последовательно установленными первым регулятором 19 расхода дополнительного топлива, обратным клапаном 20, эжектором (струйным насосом) 21 для подачи воздуха в поток дополнительного топлива при помощи трубопровода 22 из воздушного канала (воздуховода) 4 на выходе из воздушного компрессора 5 и дополнительной форсункой 23 для подачи в камеру сгорания ГТД смеси топлива с воздухом. Вторая ветвь 24 выполнена в виде байпаса, снабженного электроклапаном 25 и вторым регулятором расхода топлива 26 для увеличения расхода дополнительного топлива при переходных процессах разгона ГТД, вход которого соединен с выходом топливного насоса 17, а выход подключен к основной ветви 18 между первым регулятором расхода 19 и обратным клапаном 20. Третья ветвь 27 выполнена в виде топливопровода для подачи части дополнительного топлива из основной ветви 18 на вход воздушного компрессора 5 и снабжена последовательно установленными вторым электроклапаном 28 и третьим регулятором расхода топлива 29. Система подачи топлива может быть снабжена трубопроводом, подключенным на входе к источнику водяного пара (не показан), а на выходе к эжектору 21.The fuel supply system in the gas turbine engine according to the first embodiment (Fig. 1) comprises a main fuel tank, a fuel pump and a main fuel pump connected to it in series, a main fuel supply regulator (not shown) and an injector connected to the main fuel tank using a fuel line 1 2, which is located in the combustion chamber 3. As the main fuel of the gas turbine engine, methane, propane or butane gas, or liquid fuel, diesel fuel or gasoline is used. The input of the combustion chamber 3 through the air channels 4 is connected to the output of the air compressor 5 through the heat exchanger 6. The output from the combustion chamber 3 is communicated in series with the compressor turbine 7, and then with the power turbine 8 having adjustable guide vanes 9. The output from the power turbine 8 is communicated through heat exchanger 6 with exhaust port 10 for exhaust gases. For power take-off, the gas turbine engine is equipped with a gear reducer 11, as well as a gear 12 for power take-off to drive auxiliary equipment 13. The fuel delivery system in the gas turbine engine also includes a subsystem for supplying additional liquid fuel with a higher combustion rate than the main fuel, which has an additional fuel tank 14 dimethyl ether or kerosene, with a capacity equal to 5-7% of the capacity of the main fuel tank, the injection fuel line 15 with a filter 16 and a fuel pump 17, made in the form of three branches, one of otory, the main 18, is equipped with sequentially installed the first regulator 19 for the consumption of additional fuel, a check valve 20, an ejector (jet pump) 21 for supplying air to the stream of additional fuel using a pipe 22 from the air channel (duct) 4 at the outlet of the air compressor 5 and an additional nozzle 23 for supplying a mixture of fuel and air to the gas turbine engine combustion chamber. The second branch 24 is made in the form of a bypass, equipped with an electrovalve 25 and a second fuel consumption regulator 26 to increase the consumption of additional fuel during transient acceleration of the turbine engine, the input of which is connected to the output of the fuel pump 17, and the output is connected to the main branch 18 between the first flow regulator 19 and non-return valve 20. The third branch 27 is made in the form of a fuel line for supplying part of the additional fuel from the main branch 18 to the inlet of the air compressor 5 and is equipped with a second electronically installed valve 28 and the third fuel flow control valve 29. The fuel supply system may be provided with a conduit connected to the inlet to the steam source (not shown) and output to the ejector 21.

Согласно второму варианту система подачи основного топлива в ГТД (фиг.2) выполнена так же, как и по первому, а преимущественно при использовании в двигателе с жидким основным топливом, имеющим относительно высокую скорость сгорания по сравнению с бензином, нефтяным газом, метаном и т.п., подсистема содержит источник водорода, выполненный в виде криогенного бака 30, в топливной магистрали на выходе из которого последовательно установлены электроклапан 31, газификатор 32 для получения газообразного водорода, регулятор расхода водорода 33, пламяпреградитель 34, газожидкостный струйный насос 35 и форсунка 23. Струйный насос 35 снабжен топливопроводом с последовательно установленными электроклапаном 36 и расходомером 37 для подачи жидкого топлива путем отбора последнего из топливопровода 1.According to the second option, the main fuel supply system in the gas turbine engine (Fig. 2) is made in the same way as in the first, but mainly when used in an engine with liquid main fuel having a relatively high combustion rate compared to gasoline, oil gas, methane, and t .p., the subsystem contains a hydrogen source, made in the form of a cryogenic tank 30, in the fuel line at the outlet of which an electrovalve 31, a gasifier 32 for producing hydrogen gas, a hydrogen flow regulator 33, a flame are sequentially installed regraditel 34, the gas-liquid jet pump 35 and the nozzle 23. The jet pump 35 is provided in series with the fuel line established by solenoid 36 and flow meter 37 for supplying liquid fuel by the selection of the last one of the fuel.

Отличие системы подачи топлива в ГТД по фиг.3 от системы подачи топлива по фиг.2 состоит в том, что источник водорода выполнен в виде электролизера 39, снабженного емкостью 38 с запасами электролита и блоком управления 40 для подачи электропитания от двигательного электрического источника (не показан). В топливной магистрали на выходе из электролизера 39 установлен накопитель газообразного водорода 41.The difference between the fuel supply system in the gas turbine engine in Fig. 3 and the fuel supply system in Fig. 2 is that the hydrogen source is made in the form of an electrolyzer 39 equipped with a capacity 38 with electrolyte reserves and a control unit 40 for supplying power from a motor electric source (not shown). In the fuel line at the outlet of the electrolyzer 39, a hydrogen gas storage unit 41 is installed.

Система подачи топлива в газотурбинный двигатель работает следующим образом.The system for supplying fuel to a gas turbine engine operates as follows.

Основное топливо (фиг.1), преимущественно газовое метан, пропан или бутан, или жидкое топливо дизельное топливо, бензин, лигроин или мазут, имеющее сравнительно низкую скорость сгорания, подают по топливопроводу 1 через форсунку 2 в камеру сгорания 3. Одновременно с основным топливом в двигатель подают дополнительное жидкое топливо с относительно высокой скоростью сгорания, чем основное топливо, например диметилэфир, керосин и т.п. Подачу дополнительного топлива производят из бака 14 по нагнетательной топливной магистрали 15 при помощи топливного насоса 17, причем основная часть дополнительного топлива подается по основной ветви 18 через регулятор расхода 19, обратный клапан 20, эжектор 21 в дополнительную форсунку 23, а из нее в камеру сгорания 3. За счет эжекции воздуха улучшается распыливание дополнительного топлива и в целом процесс смесеобразования. Часть дополнительного топлива поступает по третьей ветви 27 на вход воздушного компрессора 5 и вместе с воздухом также попадает в камеру сгорания 3.The main fuel (Fig. 1), mainly gas methane, propane or butane, or liquid fuel, diesel fuel, gasoline, naphtha or fuel oil, having a relatively low combustion rate, is fed through the fuel pipe 1 through the nozzle 2 to the combustion chamber 3. Simultaneously with the main fuel additional liquid fuel is supplied to the engine with a relatively high combustion rate than the main fuel, for example dimethylether, kerosene, etc. The additional fuel is supplied from the tank 14 via the injection fuel line 15 using the fuel pump 17, the main part of the additional fuel being supplied through the main branch 18 through the flow regulator 19, the check valve 20, the ejector 21 to the additional nozzle 23, and from it to the combustion chamber 3. Due to air ejection, atomization of additional fuel and, in general, the process of mixture formation are improved. Part of the additional fuel enters through the third branch 27 to the inlet of the air compressor 5 and, together with the air, also enters the combustion chamber 3.

При переходных процессах, например, разгонах ГТД открывается электроклапан 25 и подача топлива по второй ветви 24 дополнительно увеличивает расход дополнительного топлива через дополнительную форсунку 23, в результате чего сокращается длительность неустановившихся режимов работы. Предварительно подогретое топливо, поданное по третьей ветви 27 через воздушный компрессор 5, усиливает эффект управления скоростью сгорания всей массы подаваемого в ГТД топлива и тем самым повышается эффективность рабочего процесса двигателя.During transients, for example, acceleration of a gas turbine engine, an electrovalve 25 opens and the fuel supply through the second branch 24 additionally increases the consumption of additional fuel through an additional nozzle 23, as a result of which the duration of transient operation modes is reduced. The preheated fuel supplied through the third branch 27 through the air compressor 5 enhances the effect of controlling the rate of combustion of the entire mass of fuel supplied to the gas turbine engine and thereby increases the efficiency of the engine's working process.

При использовании в ГТД в качестве основного тяжелых топлив диметилэфира, дизельного топлива или керосина, имеющих сравнительно высокую скорость сгорания (чем метан, нефтяной газ, бензин и т.п.), в качестве дополнительного топлива, инициирующего горение и подаваемого с меньшим расходом по сравнению с расходом основного топлива, используют водород, скорость сгорания которого существенно выше вышеуказанных, тяжелых топлив. Такое применение может быть реализовано при помощи технических решений, показанных на фиг.2 и 3. Водород из его источника, выполненного в виде криогенного бака 30 или электролизера 39, подается в камеру сгорания 3 через форсунку 23 при помощи струйного насоса 35. Работа электролизера 39 обеспечивается за счет отбора небольшой мощности от ГТД. Такое получение дополнительного топлива может быть с достаточно высокой эффективностью использовано и в других силовых установках (например, в дизеле, двигателе с внешним смесеобразованием и т.п., а также в установках для получения тепла в котельных агрегатах).When used in gas turbine engines as the main heavy fuel, dimethylether, diesel fuel or kerosene, which have a relatively high combustion rate (than methane, oil gas, gasoline, etc.), as an additional fuel that initiates combustion and is supplied at a lower consumption compared to with the consumption of the main fuel, hydrogen is used, the combustion rate of which is significantly higher than the above, heavy fuels. This application can be implemented using technical solutions shown in figures 2 and 3. Hydrogen from its source, made in the form of a cryogenic tank 30 or electrolyzer 39, is fed into the combustion chamber 3 through the nozzle 23 using the jet pump 35. The operation of the electrolyzer 39 provided by the selection of small capacity from the gas turbine engine. Such obtaining additional fuel can be used with quite high efficiency in other power plants (for example, in a diesel engine, an engine with external mixture formation, etc., as well as in plants for generating heat in boiler units).

Claims (7)

1. Способ подачи топлива в газотурбинный двигатель, заключающийся в одновременной подаче в камеру сгорания основного и дополнительного топлив, отличающийся тем, что на номинальных крейсерских режимах в качестве основного топлива используют газ метан, пропан или бутан, или жидкое топливо-дизельное топливо или бензин, а в качестве дополнительного - жидкое топливо диметилэфир или керосин, инициирующее горение, имеющее более высокую скорость сгорания, чем основное топливо, и подаваемое распыленным за счет эжекции воздуха или водяного пара и с меньшим расходом по сравнению с расходом основного топлива, при этом на переходных режимах увеличивают подачу дополнительного топлива, регулируя его расход в зависимости от температуры рабочих газов на выходе из силовой турбины.1. The method of supplying fuel to a gas turbine engine, which consists in simultaneously supplying primary and secondary fuels to the combustion chamber, characterized in that methane, propane or butane gas, or liquid diesel fuel or gasoline is used as the main fuel in nominal cruising modes and as an additional, liquid fuel is dimethylether or kerosene, initiating combustion, having a higher combustion rate than the main fuel, and supplied by atomized by ejection of air or water vapor and with a lower consumption compared with the consumption of the main fuel, while in transient conditions increase the supply of additional fuel, adjusting its consumption depending on the temperature of the working gases at the outlet of the power turbine. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть дополнительного топлива подают на вход компрессора газотурбинного двигателя.2. The method according to claim 1, characterized in that part of the additional fuel is fed to the compressor inlet of the gas turbine engine. 3. Система подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащая топливный бак основного топлива, связанную с ним топливопроводом форсунку, размещенную в камере сгорания газотурбинного двигателя, регулятор подачи основного топлива и топливный насос, подсистему подачи дополнительного жидкого топлива с более высокой скоростью сгорания, чем основное топливо, имеющую бак дополнительного топлива, топливный насос для подачи дополнительного топлива, связанную с ним нагнетательную топливную магистраль, отличающаяся тем, что нагнетательная топливная магистраль выполнена в виде трех ветвей, одна из которых, основная, снабжена последовательно установленными первым регулятором расхода дополнительного топлива, обратным клапаном, эжектором для подачи воздуха или водяного пара в поток дополнительного топлива и дополнительной форсункой для подачи в камеру сгорания смеси дополнительного топлива с воздухом или водяным паром, вторая ветвь выполнена в виде байпаса, снабженного электроклапаном и вторым регулятором расхода дополнительного топлива для увеличения его расхода при переходных процессах разгона газотурбинного двигателя, вход которого соединен с выходом топливного насоса для подачи дополнительного топлива, а выход подключен к основной ветви между первым регулятором расхода топлива и обратным клапаном, а третья ветвь выполнена в виде топливопровода для подачи части дополнительного топлива из основной ветви на вход воздушного компрессора газотурбинного двигателя и снабжена последовательно установленными вторым электроклапаном и третьим регулятором расхода дополнительного топлива, при этом бак дополнительного топлива выполнен с вместимостью, равной 5-7% от вместимости бака основного топлива.3. A system for supplying fuel to a gas turbine engine, comprising a main fuel tank, an injector connected to it by a fuel line, located in a combustion chamber of a gas turbine engine, a main fuel supply regulator and a fuel pump, an additional liquid fuel supply subsystem with a higher combustion rate than the main fuel having an additional fuel tank, a fuel pump for supplying additional fuel, an associated fuel supply line, characterized in that the injection the fuel line is made in the form of three branches, one of which, the main one, is equipped with sequentially installed the first regulator of the consumption of additional fuel, a check valve, an ejector for supplying air or water vapor to the stream of additional fuel and an additional nozzle for supplying a mixture of additional fuel with air to the combustion chamber or water vapor, the second branch is made in the form of a bypass, equipped with an electrovalve and a second regulator of the consumption of additional fuel to increase its consumption during running processes of acceleration of a gas turbine engine, the input of which is connected to the output of the fuel pump for supplying additional fuel, and the output is connected to the main branch between the first fuel consumption regulator and the check valve, and the third branch is made in the form of a fuel line for supplying part of the additional fuel from the main branch to the input of an air compressor of a gas turbine engine and is equipped with a second electrovalve and a third regulator of additional fuel consumption sequentially installed, while the tank has additional body fuel is made with a capacity equal to 5-7% of the capacity of the main fuel tank. 4. Система подачи топлива по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена трубопроводом, подключенным на входе к выходу из компрессора газотурбинного двигателя, а на выходе к эжектору.4. The fuel supply system according to claim 3, characterized in that it is equipped with a pipeline connected at the inlet to the outlet of the compressor of the gas turbine engine, and at the outlet to the ejector. 5. Система подачи топлива по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена трубопроводом, подключенным на входе к источнику водяного пара, а на выходе к эжектору.5. The fuel supply system according to claim 3, characterized in that it is equipped with a pipeline connected at the inlet to the source of water vapor, and at the outlet to the ejector. 6. Способ подачи топлива в газотурбинный двигатель, заключающийся в одновременной подаче в камеру сгорания основного и дополнительного топлив, отличающийся тем, что на номинальных крейсерских режимах в качестве основного топлива используют тяжелое жидкое топливо-диметилэфир, дизельное топливо или керосин, а в качестве дополнительного топлива, инициирующего горение и подаваемого с меньшим расходом по сравнению с расходом основного топлива, используют водород, при этом на переходных режимах увеличивают подачу водорода, регулируя его расход в зависимости от температуры рабочих газов на выходе из силовой турбины, водород получают, газифицируя его из криогенного состояния или при помощи бортового электролизера, подключенного к источнику электрического тока.6. The method of supplying fuel to a gas turbine engine, which consists in simultaneously supplying primary and secondary fuels to the combustion chamber, characterized in that in nominal cruising modes, heavy liquid fuel-dimethylether, diesel fuel or kerosene is used as the main fuel, and as additional fuel , which initiates combustion and is supplied at a lower consumption compared with the consumption of the main fuel, use hydrogen, while in transition modes increase the flow of hydrogen, regulating its course depending on the temperature of working gas at the outlet of the power turbine, hydrogen obtained by gasifying it from cryogenic conditions or using the vehicle electrolyzer connected to the electric power source. 7. Система подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащая топливный бак основного топлива, связанную с ним топливопроводом форсунку, размещенную в камере сгорания газотурбинного двигателя, регулятор подачи основного топлива, топливный насос, подсистему подачи дополнительного топлива, имеющую бак дополнительного топлива и соединенный с ним при помощи топливной магистрали топливный насос для подачи дополнительного топлива, отличающаяся тем, что при использовании в газотурбинном двигателе в качестве основного тяжелого жидкого топлива подсистема снабжена источником водорода, выполненным в виде криогенного бака с запасами последнего с установленным на его выходе газификатором для получения газообразного водорода или в виде бортового электролизера для получения газообразного водорода, подключенного к источнику электрического тока, последовательно после газификатора или электролизера в топливной магистрали установлены регулятор расхода водорода, пламяпреградитель, газожидкостной струйный насос и форсунка для подачи дополнительного топлива в камеру сгорания, при этом струйный насос снабжен топливопроводом для подачи жидкого топлива путем отбора последнего из топливопровода основного топлива.7. A system for supplying fuel to a gas turbine engine, comprising a main fuel tank, a nozzle connected to it by a fuel line, located in a combustion chamber of a gas turbine engine, a main fuel supply regulator, a fuel pump, an additional fuel supply subsystem having an additional fuel tank and connected to it when using the fuel line, a fuel pump for supplying additional fuel, characterized in that when used in a gas turbine engine as the main heavy liquid, the subsystem is equipped with a hydrogen source made in the form of a cryogenic tank with the reserves of the latter with a gasifier installed at its output to produce hydrogen gas or in the form of an on-board electrolyzer to produce hydrogen gas connected to an electric current source, a regulator is installed in series after the gasifier or electrolyzer in the fuel line hydrogen flow rate, flame arrestor, gas-liquid jet pump and nozzle for supplying additional fuel to the combustion chamber , Wherein a jet pump is provided with a fuel pipe for supplying liquid fuel by the selection of the last of the main fuel of the fuel.
RU2005137289/06A 2005-12-01 2005-12-01 Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions) RU2292471C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005137289/06A RU2292471C1 (en) 2005-12-01 2005-12-01 Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005137289/06A RU2292471C1 (en) 2005-12-01 2005-12-01 Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2292471C1 true RU2292471C1 (en) 2007-01-27

Family

ID=37773481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005137289/06A RU2292471C1 (en) 2005-12-01 2005-12-01 Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292471C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611543C2 (en) * 2012-12-03 2017-02-28 Сименс Акциенгезелльшафт Method and device for fuel supply into gas turbine
RU2699322C2 (en) * 2018-02-05 2019-09-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
RU2699323C2 (en) * 2018-02-05 2019-09-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Fuel supply system to afterburner combustion chamber
RU2777154C1 (en) * 2021-12-21 2022-08-01 Алексей Васильевич Корнеенко Energy complex

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611543C2 (en) * 2012-12-03 2017-02-28 Сименс Акциенгезелльшафт Method and device for fuel supply into gas turbine
US9909509B2 (en) 2012-12-03 2018-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine fuel supply method and arrangement
RU2699322C2 (en) * 2018-02-05 2019-09-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of fuel supply into afterburner combustion chamber
RU2699323C2 (en) * 2018-02-05 2019-09-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Fuel supply system to afterburner combustion chamber
RU2777154C1 (en) * 2021-12-21 2022-08-01 Алексей Васильевич Корнеенко Energy complex

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2378097B1 (en) Engine
CN104995393B (en) Fuel gas for the enriched air of internal combustion engine directly sprays
USRE45413E1 (en) Multi fuel co-injection system for internal combustion and turbine engines
US8490406B2 (en) Method and apparatus for controlling a heating value of a low energy fuel
US20130145771A1 (en) System and method using low emissions gas turbine cycle with partial air separation
RU2427724C1 (en) Cryogenic fuel supply system for engine feed
CN102149915A (en) Gas turbine operation-controlling device
US9347376B2 (en) Liquified fuel backup fuel supply for a gas turbine
JP6280338B2 (en) Gas turbine engine with multi-fuel supply system
US10538712B2 (en) Micro-gasifier array networking
CN110816800B (en) Diesel-fuel combined power device, hydrogen fuel cell hybrid power system and fuel supply method thereof
RU2292471C1 (en) Method of and system for fuel delivery into gas-turbine engine (versions)
CN109028150A (en) For rotating the effervesce atomization structure and operating method of pinking propulsion system
WO2007104046A2 (en) Method and apparatus for supply of low-btu gas to an engine generator
CN103512047A (en) Radial rotational flow double fuel nozzle for chemical regenerative cycle
US20110314833A1 (en) Additive injection system for use with a turbine engine and methods of assembling same
RU135000U1 (en) HYDROCARBON RECTANGULAR ENGINE
CN109268169A (en) A kind of clean energy resource water circulation zero-discharging rocket engine burner electricity generation system
EP3336330A1 (en) Methods for startup and operation of gas turbine combined cycle power plants using nmhc fuels
US20100037586A1 (en) Method and system for feeding a gas-turbine engine with liquid fuel
RU2010152951A (en) COMBINED ENERGY SYSTEM
RU2811851C1 (en) Method for supplying and mixing ammonia with air before supplying it to cylinders of diesel engine and device for its implementation
RU2573857C2 (en) Method of start and gas supply to electrical green gas turbine plant and device for its realisation
RU158108U1 (en) GAS TURBINE DRIVE
RU189276U1 (en) Device for supplying water to a gas-diesel engine

Legal Events

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

Effective date: 20081202