RU2378576C1 - Combustion chamber burner device of gas turbine equipment - Google Patents
Combustion chamber burner device of gas turbine equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378576C1 RU2378576C1 RU2008112301/06A RU2008112301A RU2378576C1 RU 2378576 C1 RU2378576 C1 RU 2378576C1 RU 2008112301/06 A RU2008112301/06 A RU 2008112301/06A RU 2008112301 A RU2008112301 A RU 2008112301A RU 2378576 C1 RU2378576 C1 RU 2378576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- combustion chamber
- nozzles
- gas turbine
- burner device
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, в частности к горелочным устройствам, и может быть использовано для розжига камеры сгорания в энергетических установках различного типа, а также для регулирования подвода первичного воздуха в секции камеры сгорания в процессе работы установки, организации предварительного смешения воздуха и топлива, воспламенения топливовоздушной смеси и стабилизации процесса горения.The invention relates to energy, in particular to burners, and can be used to ignite the combustion chamber in various types of power plants, as well as to regulate the supply of primary air to the sections of the combustion chamber during operation of the installation, the organization of preliminary mixing of air and fuel, ignition of the fuel-air mixtures and stabilization of the combustion process.
Известно горелочное устройство камеры сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха, содержащее жаровую трубу с окнами в ее стенке, перекрываемыми размещенным в месте расположения окон подвижным элементом, соединенным через систему рычагов с приводом, при этом подвижный элемент выполнен в виде гибкой ленты, охватывающей жаровую трубу и имеющей не менее одного разреза, кроме того, с системой рычагов соединены разрезы ленты, и она обеспечивает радиальное перемещение ленты (патент RU №2163991 С2, 7МПК F23R 3/26, приоритет от 19.12.1995 г., опубл. 10.03.2001 г.).A burner device of a combustion chamber of a gas turbine engine with an adjustable air distribution is known, comprising a flame tube with windows in its wall overlapped by a movable element located at the location of the windows connected via a lever system with a drive, the movable element being made in the form of a flexible tape covering the flame tube and having at least one cut, in addition, cuts of the tape are connected to the system of levers, and it provides radial movement of the tape (patent RU No. 2163991 C2, 7 IPC F23R 3/26, priority dated 12/19/1995, published on 03/10/2001).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является горелочное устройство камеры сгорания газотурбинной установки, содержащее кожух, внутри которого расположена жаровая труба с фронтовым устройством, снабженным отверстиями под топливные форсунки, соединенными с газовым коллектором, воздушный коллектор, регуляторы перепуска воздуха в виде вращающихся заслонок, снабженных приспособлениями для их вращения (патент RU №2162988 С2, 7МПК F23R 3/42, приоритет от 22.02.1999 г., опубл. 10.02.2001 г.).The closest technical solution, selected as a prototype, is a burner device of the combustion chamber of a gas turbine installation, containing a casing, inside which there is a flame tube with a front device equipped with holes for fuel nozzles connected to a gas manifold, an air collector, air bypass regulators in the form of rotating shutters equipped with devices for their rotation (patent RU No. 2162988 C2, 7 IPC F23R 3/42, priority dated 02.22.1999, published on 02.10.2001).
Недостатком известных конструкций горелочных устройств камеры сгорания является то, что подача и регулирование воздуха обеспечивается посредством подвижных механических узлов в виде системы рычагов, дроссельных или вращающихся заслонок, требующих установки дополнительных механических приводов в камере сгорания, что усложняет ее конструкцию. Однако из-за возможных поломок и отказов подвижных механических узлов горелочного устройства надежность работы камеры сгорания снижается. При этом замена вышедших из строя механических узлов на уже действующих газотурбинных установках невозможна без разборки камеры сгорания, что требует остановки работы газотурбинного двигателя. Кроме того, при работе газотурбинной установки на различных нагрузках расход воздуха, поступающий в камеру сгорания, постоянен, а расход газа изменяется в зависимости от требуемой мощности установки, то получить оптимальное соотношение воздух-газ в газовоздушной смеси на выходе из топливных форсунок на частичных нагрузках не представляется возможным, что может привести к недожогу топлива и повышенному содержанию оксида азота в продуктах сгорания. Для снижения содержания оксида азота в продуктах сгорания необходимо обеспечить подбор размеров отверстий в стенке жаровой трубы, а следовательно, и соответствующие им систему рычагов и вращающихся заслонок для их перекрывания, в результате чего надежность работы камеры сгорания.A disadvantage of the known designs of the burner devices of the combustion chamber is that the supply and regulation of air is provided by moving mechanical units in the form of a system of levers, throttle or rotary dampers, requiring the installation of additional mechanical drives in the combustion chamber, which complicates its design. However, due to possible breakdowns and failures of the movable mechanical components of the burner device, the reliability of the combustion chamber is reduced. At the same time, the replacement of failed mechanical units on existing gas turbine plants is impossible without disassembling the combustion chamber, which requires a shutdown of the gas turbine engine. In addition, when a gas turbine installation is operated at various loads, the air flow entering the combustion chamber is constant, and the gas flow varies depending on the required power of the installation, it is not possible to obtain the optimum air-gas ratio in the gas-air mixture at the outlet of the fuel nozzles at partial loads it seems possible, which can lead to underburning of fuel and an increased content of nitric oxide in the combustion products. To reduce the content of nitric oxide in the combustion products, it is necessary to select the size of the holes in the wall of the flame tube, and consequently, the corresponding system of levers and rotary dampers for their overlap, resulting in reliable operation of the combustion chamber.
Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции горелочного устройства при сохранении надежности его работы, обеспечение возможности замены устройства на уже действующих газотурбинных установках.The technical task of this invention is to simplify the design of the burner device while maintaining the reliability of its operation, providing the possibility of replacing the device on existing gas turbine plants.
Для решения поставленной задачи в горелочном устройстве камеры сгорания газотурбинной установки, содержащем жаровую трубу с фронтовым устройством, расположенными в кожухе камеры сгорания, фронтовое устройство снабжено отверстиями под топливные форсунки, соединенными с газовым коллектором, воздушный коллектор, устройство дополнительно снабжено воздушными форсунками, установленными радиально в межстеночном пространстве жаровой трубы и кожуха, при этом воздушные форсунки соединены одним общим воздушным коллектором, расположенным в корпусе горелочного устройства.To solve the problem in the burner device of the combustion chamber of a gas turbine installation containing a flame tube with a front device located in the casing of the combustion chamber, the front device is provided with holes for fuel nozzles connected to the gas manifold, an air manifold, the device is additionally equipped with air nozzles mounted radially in the inter-wall space of the flame tube and the casing, while the air nozzles are connected by one common air collector located in orpuse burner.
Снабжение горелочного устройства воздушными форсунками, радиальное расположение их в межстеночном пространстве жаровой трубы и кожуха камеры сгорания, а также соединение воздушных форсунок с общим одним для всех воздушным коллектором и расположение его в корпусе горелочного устройства упрощает конструкцию горелочного устройства, а следовательно, и камеры сгорания в целом, при этом надежность работы устройства сохраняется из-за отсутствия поломок и отказов его составных элементов. Это достигается за счет исключения подвижных рычажных механических узлов, заслонок, а также дополнительных приводов, необходимых для их работы. Кроме того, обеспечивается возможность регулирования подачи воздуха и получение оптимального соотношения воздух-газ в газовоздушной смеси на выходе из топливных форсунок на различных нагрузках. Регулирование достигается путем перераспределения воздуха, поступающего к топливным форсункам и через отверстия жаровой трубы. Во время работы газотурбинной установки воздух подается через воздушные форсунки в межстеночное пространство жаровой трубы и кожуха, который и создает сопротивление воздуху компрессора, проходящему в обратном направлении к топливным форсункам. При этом часть воздуха, идущая на топливные форсунки, отсекается и попадает в отверстия жаровой трубы, что приводит к изменению расхода воздуха, поступающего к топливным форсункам. Возможность регулирования расхода воздуха в процессе работы камеры сгорания позволяет получить оптимальные значения выбросов оксидов азота и окислов углерода в продуктах сгорания, что улучшает экологические характеристики газотурбинной установки.The supply of the burner device with air nozzles, their radial arrangement in the inter-wall space of the flame tube and the casing of the combustion chamber, as well as the connection of the air nozzles with a common air collector common to all and its location in the body of the burner device simplifies the design of the burner device and, therefore, the combustion chamber in overall, while the reliability of the device is maintained due to the absence of breakdowns and failures of its constituent elements. This is achieved by eliminating the movable lever mechanical units, dampers, as well as additional actuators necessary for their operation. In addition, it is possible to control the air supply and obtain the optimal air-gas ratio in the gas-air mixture at the outlet of the fuel nozzles at various loads. Regulation is achieved by redistributing the air entering the fuel nozzles and through the openings of the flame tube. During operation of the gas turbine unit, air is supplied through the air nozzles into the inter-wall space of the flame tube and the casing, which creates resistance to the compressor air passing in the opposite direction to the fuel nozzles. In this case, part of the air flowing to the fuel nozzles is cut off and enters the openings of the flame tube, which leads to a change in the flow rate of air entering the fuel nozzles. The ability to control air flow during the operation of the combustion chamber allows you to get the optimal values of the emissions of nitrogen oxides and carbon oxides in the combustion products, which improves the environmental characteristics of the gas turbine unit.
За счет того, что корпус горелочного устройства является несущей конструкцией и на ней закреплены все составные элементы горелочного устройства, обеспечивается возможность производить модернизацию камеры сгорания уже на действующих газотурбинных установках при ревизии или среднем ремонте в части регулирования первичного воздуха путем его замены.Due to the fact that the body of the burner device is a supporting structure and all the components of the burner device are fixed on it, it is possible to upgrade the combustion chamber already in existing gas turbine installations during revision or secondary repair in terms of primary air regulation by replacing it.
На чертеже представлен общий вид горелочного устройства, продольный разрез.The drawing shows a General view of the burner device, a longitudinal section.
Горелочное устройство содержит корпус 1, топливные форсунки 2, фронтовое устройство 3, трубу жаровую 4. Горелочное устройство входит в состав камеры сгорания газотурбинного двигателя. Корпус 1 является несущей конструкцией, на которой закреплены все составные элементы горелочного устройства. Фронтовое устройство 3 закреплено на корпусе 1 горелочного устройства с внутренней стороны и выполнено в виде диска с отверстиями под установку топливных форсунок 2. Жаровая труба 4 с фронтовым устройством 3 расположены внутри кожуха 5 камеры сгорания. Топливные форсунки 2 соединены с газовым кольцевым коллектором 6, по которому к ним поступает топливо. В межстеночном пространстве жаровой трубы 4 и кожуха 5 камеры сгорания радиально установлены воздушные форсунки 7. На жаровой трубе 4 выполнены радиальные отверстия 8. Воздушные форсунки 7 соединены с общим для всех кольцевым воздушным коллектором 9. Воздушный коллектор 9 расположен в корпусе 1 горелочного устройства. Воздушные форсунки 7 служат для перераспределения воздуха между топливными форсунками 2 и получения оптимального соотношения воздух-газ в газовоздушной смеси на выходе при поступлении воздуха в зону горения через отверстия 8 жаровой трубы 4.The burner device comprises a housing 1, fuel nozzles 2, a frontal device 3, a heat pipe 4. The burner device is part of the combustion chamber of a gas turbine engine. The housing 1 is a supporting structure on which all the constituent elements of the burner device are fixed. The front device 3 is mounted on the housing 1 of the burner device from the inside and is made in the form of a disk with holes for installing fuel nozzles 2. The flame tube 4 with the front device 3 are located inside the casing 5 of the combustion chamber. Fuel nozzles 2 are connected to a gas annular manifold 6, through which fuel is supplied to them. Air nozzles 7 are radially mounted in the inter-wall space of the flame tube 4 and the casing 5 of the combustion chamber 7. Radial holes are made on the flame tube 4. The air nozzles 7 are connected to a ring air collector common to all 9. The air collector 9 is located in the housing 1 of the burner device. Air nozzles 7 are used to redistribute air between the fuel nozzles 2 and to obtain the optimal ratio of air-gas in the gas-air mixture at the outlet when air enters the combustion zone through openings 8 of the flame tube 4.
Горелочное устройство работает следующим образом. Во время работы горелочного устройства воздух из кольцевого воздушного коллектора 9 подается на воздушные форсунки 7 и через них поступает в межстеночное пространство жаровой трубы 4 и кожуха 5. Выходящий из воздушных форсунок 7 воздух создает сопротивление в данном пространстве в виде заградительной воздушной завесы воздуху, поступающему от компрессора (на чертеже не показан) в обратном направлении к топливным форсункам 2 по этому же пространству. При этом часть воздуха от компрессора отсекается и попадает в отверстия жаровой трубы 4. Таким образом, изменяя давление воздуха в воздушных форсунках 7, изменяется расход поступающего к топливным форсункам 2 воздуха, что обеспечивает достижение оптимального соотношения воздух-газ в газовоздушной смеси и высококачественное сжигание топливовоздушной смеси.The burner device operates as follows. During operation of the burner device, air from the annular air manifold 9 is supplied to the air nozzles 7 and through them enters the inter-wall space of the flame tube 4 and the casing 5. The air exiting the air nozzles 7 creates resistance in this space in the form of a barrier air curtain to the air coming from compressor (not shown) in the opposite direction to the fuel nozzles 2 in the same space. In this case, part of the air from the compressor is cut off and enters the openings of the flame tube 4. Thus, by changing the air pressure in the air nozzles 7, the air flow to the fuel nozzles 2 changes, which ensures the achievement of the optimal air-gas ratio in the gas-air mixture and high-quality combustion of the fuel-air mixtures.
Таким образом, использование предлагаемого горелочного устройства обеспечивает возможность регулирования подачи воздуха к топливным форсункам путем изменения давление воздуха в воздушных форсунках, что упрощает конструкцию горелочного устройства, но при этом обеспечивает сохранение надежности его работы и одновременно уменьшает содержание оксида азота в продуктах сгорания и недожог топлива на частичных нагрузках камеры сгорания. Кроме того, обеспечивается возможность замены горелочного устройства на уже действующих газотурбинных установках, что приводит к снижению себестоимости его изготовления.Thus, the use of the proposed burner device provides the ability to control the air supply to the fuel nozzles by changing the air pressure in the air nozzles, which simplifies the design of the burner device, but at the same time ensures the reliability of its operation and at the same time reduces the content of nitric oxide in the combustion products and fuel underburning partial loads of the combustion chamber. In addition, it is possible to replace the burner device on existing gas turbine plants, which leads to a reduction in the cost of its manufacture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008112301/06A RU2378576C1 (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Combustion chamber burner device of gas turbine equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008112301/06A RU2378576C1 (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Combustion chamber burner device of gas turbine equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008112301A RU2008112301A (en) | 2009-10-10 |
| RU2378576C1 true RU2378576C1 (en) | 2010-01-10 |
Family
ID=41260278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008112301/06A RU2378576C1 (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Combustion chamber burner device of gas turbine equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2378576C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612231C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-03-03 | Николай Борисович Болотин | Gte combustion chamber and nozzle unit |
| RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
| RU2665605C1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-08-31 | Мицубиси Хитачи Пауэр Системс, Лтд. | Fuel injector of a gas turbine combustion chamber and method of its manufacture, and also gas turbine combustion chamber |
-
2008
- 2008-04-02 RU RU2008112301/06A patent/RU2378576C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612231C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-03-03 | Николай Борисович Болотин | Gte combustion chamber and nozzle unit |
| RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
| RU2665605C1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-08-31 | Мицубиси Хитачи Пауэр Системс, Лтд. | Fuel injector of a gas turbine combustion chamber and method of its manufacture, and also gas turbine combustion chamber |
| RU2665605C9 (en) * | 2016-07-01 | 2018-11-01 | Мицубиси Хитачи Пауэр Системс, Лтд. | Fuel nozzle of gas turbine combustor and manufacturing method thereof, and gas turbine combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008112301A (en) | 2009-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7513100B2 (en) | Systems for low emission gas turbine energy generation | |
| US8099941B2 (en) | Methods and systems for controlling a combustor in turbine engines | |
| EP0600041B1 (en) | Low emission combustion nozzle for use with a gas turbine engine | |
| KR200469253Y1 (en) | Premix Combustion Device of Gas Burner | |
| US9291350B2 (en) | System for providing a working fluid to a combustor | |
| US5309709A (en) | Low emission combustion system for a gas turbine engine | |
| US4944149A (en) | Combustor liner with air staging for NOx control | |
| EP0617779B1 (en) | Low emission combustion nozzle for use with a gas turbine engine | |
| CN106762158B (en) | System and method for operating a gas turbine while maintaining emissions standards | |
| US20110225947A1 (en) | System and methods for altering air flow in a combustor | |
| CN108458366A (en) | A kind of bush assembly of adjustable combustion area air mass flow | |
| RU2378576C1 (en) | Combustion chamber burner device of gas turbine equipment | |
| US5749217A (en) | Low emission combustion system for a gas turbine engine | |
| US9841189B2 (en) | Lean premix burner having center gas nozzle | |
| JP2018112389A (en) | Automatic heat sensitive valve passively controlling flow of fuel to shaft upper fuel stage of gas turbine | |
| US5673552A (en) | Fuel injection nozzle | |
| US20100221673A1 (en) | Swirl block register design for wall fired burners | |
| JP5458834B2 (en) | Multi-fuel burner device | |
| CN209084762U (en) | Burning spray head for burner | |
| US20170058770A1 (en) | System and method for decoupling steam production dependency from gas turbine load level | |
| WO2018059804A1 (en) | Gas turbine arrangement with controlled bleed air injection into combustor, and method of operation | |
| EP0572575B1 (en) | Low emission combustion system for a gas turbine engine | |
| US9360214B2 (en) | Catalytic combustion air heating system | |
| CN209084769U (en) | Gas burner and its burning spray head | |
| CN209084765U (en) | Burn spray head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100916 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130311 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150403 |