RU2429413C2 - Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины - Google Patents

Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины Download PDF

Info

Publication number
RU2429413C2
RU2429413C2 RU2008136860/06A RU2008136860A RU2429413C2 RU 2429413 C2 RU2429413 C2 RU 2429413C2 RU 2008136860/06 A RU2008136860/06 A RU 2008136860/06A RU 2008136860 A RU2008136860 A RU 2008136860A RU 2429413 C2 RU2429413 C2 RU 2429413C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
fuel
swirler
burner
swirl
Prior art date
Application number
RU2008136860/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008136860A (ru
Inventor
Найджел УИЛБРЭХЭМ (GB)
Найджел УИЛБРЭХЭМ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2008136860A publication Critical patent/RU2008136860A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2429413C2 publication Critical patent/RU2429413C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07001—Air swirling vanes incorporating fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14021—Premixing burners with swirling or vortices creating means for fuel or air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14701—Swirling means inside the mixing tube or chamber to improve premixing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Горелка, в частности горелка газовой турбины, содержит по меньшей мере один завихритель, имеющий по меньшей мере одно входное воздушное отверстие, по меньшей мере одно выходное воздушное отверстие, расположенное ниже по потоку относительно входного воздушного отверстия, и по меньшей мере один воздушный канал завихрителя, проходящий от указанного по меньшей мере одного входного воздушного отверстия до указанного по меньшей мере одного выходного воздушного отверстия и ограниченный стенками воздушного канала завихрителя, систему впрыскивания топлива, содержащую отверстия для впрыскивания топлива, выполненные по меньшей мере в одной стенке воздушного канала завихрителя таким образом, чтобы впрыскивать топливо в воздушный канал завихрителя, и систему впрыскивания воздуха, содержащую отверстия для впрыскивания воздуха, выполненные по меньшей мере в одной стенке воздушного канала завихрителя и расположенные ниже по потоку относительно отверстий для впрыскивания топлива, для впрыскивания воздуха в воздушный канал завихрителя. Стенки (20, 120) воздушного канала образованы по меньшей мере частично торцами лопаток (12) завихрителя, а отверстия (28, 130, 132) для впрыскивания воздуха выполнены в лопатках завихрителя. Система впрыскивания воздуха содержит множество отверстий (28, 130, 132) для впрыскивания воздуха для каждого воздушного канала (14) завихрителя, причем отверстия для впрыскивания распределены по меньшей мере по одной стенке (20, 120) воздушного канала (14) завихрителя. Система впрыскивания воздуха содержит механизм регулирования для контроля подачи воздуха к распределенным входным воздушным отверстиям (28, 130, 132). Изобретение позволяет получить гомогенную топливовоздушную смесь. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к горелке газовой турбины, имеющей входной воздуховод и по меньшей мере один завихритель, расположенный в указанном входном воздуховоде. Кроме того, изобретение относится к способу смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины.
В горелке газовой турбины топливо сгорает с образованием горячих находящихся под давлением отработавших газов, которые затем подают на ступень турбины, где они, расширяясь и охлаждаясь, передают крутящий момент лопастям турбины, сообщая, таким образом, вращательное движение ротору турбины. Механическое усилие ротора турбины затем может быть использовано для приведения в действие генератора для производства электрической энергии или для приведения в действие машины. Однако горение топлива приводит к образованию определенного числа нежелательных загрязнений в отработавших газах, что может нанести вред окружающей среде. Поэтому требуется значительное усилие, чтобы число загрязняющих веществ было насколько это возможно низким. Одним из загрязнителей является закись азота (NOx). Степень образования закиси азота экспоненциально зависит от температуры пламени горения. Поэтому сделана попытка уменьшить температуру над пламенем горения с целью оставить образование закиси азота на возможно более низком уровне.
Существует два основных способа, с помощью которых достигается снижение температуры пламени горения. Первый способ - это использовать обедненную стехиометрию, т.е. топливно-воздушную смесь с низкой фракцией топлива. Относительно малая фракция топлива приводит к получению низкой температуры пламени горения. Второй способ - это осуществить тщательное смешивание топлива и воздуха перед началом горения. Чем лучше произведено смешивание, тем более равномерно распределено топливо в зоне горения. Это помогает предотвратить образование участков местного перегрева в зоне горения, которые будут являться результатом местного максимального значения в соотношении компонентов горючей топливно-воздушной смеси.
Поэтому в современных газотурбинных двигателях используют принцип предварительного смешивания воздуха и топлива в обедненной стехиометрии перед сжиганием топливно-воздушной смеси. Обычно предварительное смешивание происходит за счет впрыскивания топлива в воздушный поток в зоне завихрения в камере сгорания, которая расположена выше по потоку относительно зоны горения. Завихрение приводит к смешиванию топлива и воздуха, перед тем как смесь попадает в зону горения.
В заявке США 6513329 В1 описано предварительное смешивание топлива и воздуха в камере смешивания камеры сгорания. Камера смешивания расположена вдоль и по меньшей мере частично обвивает вокруг продольную ось горелки. Два ряда каналов впрыскивания топлива размещены во внешней стенке оси камеры смешивания. Выходное отверстие камеры смешивания образовано канавками, расположенными параллельно продольной оси горелки. За счет такой конструкции топливно-воздушная смесь, покидающая камеру смешивания, имеет в дополнение к осевой составляющей потока относительно оси горелки радиальную составляющую потока.
В заявке США 2001/0052229 A1 описана горелка с равномерным предварительным смешиванием топлива и воздуха для получения низких выбросов загрязняющих продуктов горения. Горелка содержит входной воздуховод и завихритель, расположенный во входном воздуховоде. Завихритель включает в себя лопатки завихрителя с первичным и вторичным газовыми каналами и соответствующими входными газовыми отверстиями. Поток топлива через два газовых канала к входным отверстиям контролируется независимо и позволяет осуществить контроль над радиальным профилем распределения концентрации топлива и воздуха, начиная от основания канавки завихрения до ее верха. Вторичные газовые входные отверстия расположены ниже по потоку относительно первичных газовых входных отверстий.
Относительно указанного существующего уровня техники целью настоящего изобретения является горелка, в частности горелка газовой турбины, и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке, в частности горелке газовой турбины, которая имеет преимущества в получении гомогенной топливно-воздушной смеси.
Указанная цель достигается в горелке по п.1 и способе по п.5. Зависимые пункты формулы изобретения описывают преимущественные варианты осуществления изобретения.
Горелка согласно настоящему изобретению содержит входной воздуховод и по меньшей мере один завихритель, расположенный в указанном входном воздуховоде. Завихритель имеет: по меньшей мере одно входное воздушное отверстие; по меньшей мере одно выходное воздушное отверстие, расположенное ниже по потоку от входного воздушного отверстия относительно направления потока воздуха, проходящего через входной воздуховод, и по меньшей мере один воздушный канал завихрителя, проходящий от указанного по меньшей мере одного входного воздушного отверстия до указанного по меньшей мере одного выходного воздушного отверстия. Воздушный канал завихрителя ограничен стенками воздушного канала завихрителя, которые могут быть образованы стенкой входного воздуховода и/или лопатками завихрителя. Дополнительно, горелка, согласно настоящему изобретению содержит систему впрыскивания, которая в общем случае может быть приспособлена для впрыскивания газообразного или жидкого топлива и которая содержит отверстия для впрыскивания топлива, например сопла, которые выполнены в стенке по меньшей мере одного воздушного канала завихрителя, таким образом, чтобы впрыскивать топливо в воздушный канал завихрителя. Система впрыскивания воздуха содержит отверстия для впрыскивания воздуха, например сопла, которые выполнены по меньшей мере в одной стенке воздушного канала завихрителя и расположены для впрыскивания воздуха в воздушный канал завихрителя ниже по потоку относительно отверстия для впрыскивания топлива.
Отверстия для впрыскивания воздуха внутри воздушных каналов завихрителя используют для создания дополнительной турбулентности в среде потока, которая, в свою очередь, помогает увеличить степень смешивания топлива и воздуха в воздушных каналах завихрителя. Следовательно, может быть достигнуто лучшее распределение впрыскиваемого топлива по сечению воздушного канала завихрителя. Кроме того, может быть увеличена однородность смеси топливо/воздух по области сечения.
В частном варианте осуществления горелки согласно настоящему изобретению стенки воздушных каналов образованы по меньшей мере частично торцами лопаток завихрителя, и отверстия для впрыскивания воздуха выполнены в лопатках завихрителя. Как и в горелках для газотурбинных двигателей, отверстия для впрыскивания топлива часто размещены в лопатках завихрителя, размещение отверстий для впрыскивания воздуха также в лопатках завихрителя позволяет впрыскивать воздух в более или менее том же направлении, что и топливо, в частности перпендикулярно направлению потока воздуха, протекающего в воздушных каналах. Однако в общем случае возможны и различные направления впрыскивания воздуха и топлива.
При дополнительной разработке горелки согласно настоящему изобретению система впрыскивания воздуха включает в себя множество отверстий для впрыскивания воздуха для каждого воздушного канала завихрителя, которые расположены по меньшей мере по одной стенке воздушного канала завихрителя. За счет распределения отверстий для впрыскивания воздуха по меньшей мере по одной стенке воздушного канала завихрителя может быть оптимизировано образование турбулентностей и, как следствие, улучшено смешивание топлива и воздуха. Если система впрыскивания воздуха содержит механизм регулирования для контроля распределения воздуха к входным отверстиям подаваемого воздуха, то возможно адаптировать впрыскивание воздуха к различным режимам работы горелки. Это способствует гибкому контролю размещения топлива в зависимости от широкого спектра режима работы горелки. Система сгорания будет способна, таким образом, обеспечивать изменения в плотности воздуха и скоростях потока, испытываемые, например, при внештатных режимах работы, более полно, нежели это возможно при существующих системах горелки. Кроме того, изменяя сочетание отверстий для впрыскивания, используемых для создания турбулентностей, смесь топливо/воздух может быть повернута, например, к началу течения потока или к концу течения потока в воздушном канале завихрителя.
Газотурбинный двигатель согласно настоящему изобретению содержит горелку согласно настоящему изобретению. Горелка согласно настоящему изобретению помогает уменьшить фракцию закиси азота в отработанных газах газотурбинного двигателя.
В способе смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения горелки согласно настоящему изобретению, в частности в горелке газовой турбины, топливо впрыскивают в поток воздуха, протекающий через воздушный канал завихрителя. Дополнительный воздух, т.е. воздух, который является дополнительным к воздушному потоку, протекающему через воздушный канал завихрителя, впрыскивают в поток топливно-воздушной смеси, протекающий через воздушный канал завихрителя, ниже по потоку относительно зоны впрыскивания топлива.
За счет впрыскивания дополнительного воздуха в среду потока может быть получена дополнительная турбулентность, которая помогает улучшить смешивание воздуха и топлива, а также гомогенность/однородность смеси. Это, в свою очередь, уменьшает образование участков местного перегрева, являющихся основным местом образования закиси азота. И, как следствие, уменьшение числа и температуры участков местного перегрева уменьшает выделение закиси азота из горелки.
Впрыскивание воздуха по меньшей мере в двух различных местах в среду потока, протекающего по воздушному каналу завихрителя, вызывает дополнительную степень свободы, которая может быть использована для получения оптимального смешивания топлива и воздуха, а также оптимальной гомогенности смеси.
Если подачу дополнительного воздуха по меньшей мере в два различных места выполняют в зависимости от одного или двух режимов работы горелки, то возможно адаптировать впрыскивание дополнительного воздуха к изменениям этого одного или более режимов работы горелки. Если, например, способ согласно настоящему изобретению применяют в горелке газотурбинного двигателя, подача может быть осуществлена на основе режимов загрузки газовой турбины.
Горелка согласно настоящему изобретению, в частности, адаптирована для осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Дополнительные признаки, свойства и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и сопровождающих чертежей.
На фиг.1 показан разрез горелки согласно настоящему изобретению и узел камеры сгорания.
На фиг.2 показан общий вид завихрителя.
На фиг.3 показан разрез, в направлении потока воздуха, через воздушный канал завихрителя, согласно первому варианту осуществления горелки согласно настоящему изобретению.
На фиг.4а схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный канал завихрителя для горелки, согласно существующему уровню техники, в разрезе, перпендикулярном направлению потока.
На фиг.4b схематично показано распределение топлива согласно фиг.4а в горелке согласно настоящему изобретению.
На фиг.5 показан второй вариант осуществления горелки согласно настоящему изобретению в разрезе в направлении потока воздуха через воздушный канал завихрителя.
На фиг 1. показан продольный разрез горелки и узла камеры сгорания для газотурбинного двигателя. Головка горелки 1 с завихрителем для смешивания воздуха и топлива прикреплена к верхнему концу камеры сгорания, содержащей, последовательно, предварительную камеру 3 сгорания и основную камеру 4 сгорания. Горелка и узел камеры сгорания демонстрируют ротационную симметрию относительно продольной оси симметрии S. Топливный канал 5 выполнен для подачи газообразного или жидкого топлива в горелку, которое затем смешивают с протекающим внутри завихрителя 2 воздухом. Топливно-воздушная смесь 7 затем направляется в зону первичного сгорания 9, где сжигается с образованием горячих, находящихся под давлением, отработавших газов, протекающих в направлении 8, указанном стрелками, к турбине газотурбинного двигателя (не показан).
Завихритель 2 подробно показан на фиг.2. Завихритель содержит основание лопатки 10 завихрителя, несущее шесть лопаток 12 завихрителя. Лопатки 12 завихрителя могут быть прикреплены к головке горелки 1 своими сторонами, противоположными по отношению к основанию 10 лопаток завихрителя.
Между соседними лопатками 12 завихрителя выполнены воздушные каналы 14, каждый из которых расположен между входным воздушным отверстием 16 и выходным воздушным отверстием 18. Воздушные каналы 14 ограничены противоположными торцами 20, 22 соседних лопаток 12 завихрителя, поверхностью 24 основания лопаток завихрителя, которая смотрит на головку горелки 1, и поверхностью головки горелки, к которой прикреплены лопатки 12 завихрителя. Торцы 20, 22, поверхности основания 10 лопаток завихрителя и поверхность головки горелки 1 образуют стенки воздушного канала, ограничивающие воздушные каналы 14.
В торцах 20 находятся отверстия 26 для впрыскивания топлива и отверстия 28 для впрыскивания воздуха. Во время работы горелки воздух поступает в воздушные каналы 14 завихрителя через входные воздушные отверстия 16. Внутри воздушных каналов 14 топливо впрыскивают в поток воздуха путем использования отверстий 26 для впрыскивания топлива. Дополнительно, воздух впрыскивают в протекающую топливно-воздушную смесь ниже по потоку относительно отверстий 26 впрыскивания топлива через отверстия 28 впрыскивания воздуха. Затем топливно-воздушная смесь покидает воздушные каналы 14 через выходные воздушные отверстия 18 и протекает через центральное отверстие 30 основания 10 лопаток завихрителя в предварительную камеру 3 (см. фиг.1). Из предварительной камеры 3 поток течет в зону сгорания 9 основной камеры 4, где и сгорает.
На фиг.3 показан торец 20 лопатки 12 завихрителя. Находящийся внутри поток воздуха показан стрелками 32. Топливо 34, впрыснутое через отверстия 26 впрыскивания топлива, затем течет вместе с протекающим внутри воздухом 32. Геометрия завихрителя накладывает радиальную составляющую скорости к протекающей топливно-воздушной смеси относительно центральной оси симметрии S горелки. Это уже распределяет введенное топливо в направлении, перпендикулярном направлению потока воздуха. Такое распределение топлива 36 показано в качестве примера на фиг.4а, на которой, в свою очередь, показан воздушный канал 14 в разрезе по линии А-А, как показано на фиг.2.
В горелке согласно настоящему изобретению дополнительный воздух 38, впрыснутый через отверстия 28 для впрыскивания воздуха, приводит к дополнительной турбулентности в потоке топливно-воздушной смеси. Результатом такой дополнительной турбулентности является то, что топливо, впрыснутое через отверстия 26 для впрыскивания топлива, будет перемещаться далее вдоль воздушного канала 14, уже без дополнительной турбулентности. Распределение топлива 40, вызванное дополнительным воздухом 38, впрыснутым через отверстия 28 впрыскивания воздуха, показано в качестве примера на фиг.4b, где представлен разрез воздушного канала 14 согласно виду в разрезе на фиг.4а. За счет размещения отверстий 28 для впрыскивания воздуха относительно отверстий 26 для впрыскивания топлива может быть задана скорость смешивания топлива и воздуха по длине воздушного канала 14 завихрителя.
На фиг.5 показан торец 120 согласно второму варианту осуществления завихрителя, применяемого в горелке согласно настоящему изобретению. Завихритель сам по себе отличается от завихрителя 2, показанного на фиг.2, только конструкцией торца 120. По сравнению с торцом 20 по первому варианту осуществления изобретения имеется больше отверстий 130, 132 для впрыскивания воздуха далее ниже по потоку относительно отверстий 26 для впрыскивания топлива в дополнение к отверстиям 28 для впрыскивания воздуха. За счет отверстий 130, 132 для впрыскивания дополнительного воздуха уровень создания турбулентности путем впрыскивания дополнительного воздуха может быть дополнительно увеличен. Кроме того, возможно контролировать распределение впрыснутого воздуха путем регулирования подачи воздуха к различным отверстиям для впрыскивания воздуха. Это может быть выполнено за счет индивидуальных воздуховодов, подающих воздух к различным отверстиям 28, 130, 132 для впрыскивания воздуха. Лопатки с различными лопаточными отверстиями могут быть выполнены в индивидуальных воздуховодах с возможностью осуществления индивидуального контроля. Путем индивидуальной регулировки лопаточных отверстий может быть задано количество воздуха, впрыскиваемого различными отверстиями для впрыскивания воздуха. В другом варианте давление воздуха в индивидуальных воздуховодах может быть проконтролировано с целью проконтролировать количество воздуха, впрыскиваемого через различные отверстия для впрыскивания воздуха.
Согласно второму варианту осуществления изобретения использование всех или части отверстий 28, 130, 132 для впрыскивания воздуха при различных режимах загрузки двигателя позволяет осуществлять гибкий контроль над подачей топлива в зависимости от широкого спектра условий работы двигателя. Это позволит системе сгорания нивелировать изменения в плотности воздуха и скоростях потока, испытываемые при внештатных условиях работы, более полно, нежели это возможно в горелках согласно существующему уровню техники. Например, при режимах низкой загрузки, при которых плотность воздуха мала, прохождение топлива через воздушные каналы 14 завихрителя будет ограничено в горелках согласно существующему уровню техники. За счет использования отверстий для впрыскивания воздуха проникновение топлива может быть увеличено. Для повышения проникновения топлива при режимах низкой загрузки необходима более высокая степень турбулентности, вызываемая впрыскиваемым дополнительным воздухом, нежели турбулентность при условиях высокой загрузки, когда плотность воздуха высока. При высокой плотности воздуха одна и та же степень проникновения топлива может быть достигнута с помощью меньшей турбулентности.
Хотя завихритель согласно настоящим вариантам осуществления изобретения имеет шесть лопаток завихрителя и шесть воздушных каналов завихрителя, изобретение может относиться и к завихрителю, имеющему различное число лопаток и воздушных каналов. Кроме того, отверстия для впрыскивания топлива и/или отверстия для впрыскивания воздуха необязательно должны быть расположены в торцах. Они могут быть, в общем случае, дополнительно или альтернативно расположены в торцах 22 и/или на поверхности основания лопаток завихрителя и/или на поверхности головки горелки, ограничивая воздушные каналы завихрителя.
Поток воздуха через отверстия для впрыскивания воздуха должен быть очень большим так долго, чтобы создать достаточный поток для получения вниз по течению турбулентного следа, чтобы топливо могло быть смешано с воздухом.

Claims (8)

1. Горелка, в частности горелка газовой турбины, содержащая:
- по меньшей мере один завихритель, имеющий по меньшей мере одно входное воздушное отверстие, по меньшей мере одно выходное воздушное отверстие, расположенное ниже по потоку относительно входного воздушного отверстия, и по меньшей мере один воздушный канал завихрителя, проходящий от указанного по меньшей мере одного входного воздушного отверстия до указанного по меньшей мере одного выходного воздушного отверстия и ограниченный стенками воздушного канала завихрителя;
- систему впрыскивания топлива, содержащую отверстия для впрыскивания топлива, выполненные по меньшей мере в одной стенке воздушного канала завихрителя таким образом, чтобы впрыскивать топливо в воздушный канал завихрителя; и
- систему впрыскивания воздуха, содержащую отверстия для впрыскивания воздуха, выполненные по меньшей мере в одной стенке воздушного канала завихрителя и расположенные ниже по потоку относительно отверстий для впрыскивания топлива, для впрыскивания воздуха в воздушный канал завихрителя.
2. Горелка по п.1, в которой стенки (20, 120) воздушного канала образованы по меньшей мере частично торцами лопаток (12) завихрителя, а отверстия (28, 130, 132) для впрыскивания воздуха выполнены в лопатках завихрителя.
3. Горелка по п.2, в которой система впрыскивания воздуха содержит множество отверстий (28, 130, 132) для впрыскивания воздуха для каждого воздушного канала (14) завихрителя, причем отверстия для впрыскивания распределены по меньшей мере по одной стенке (20, 120) воздушного канала (14)завихрителя.
4. Горелка по п.3, в которой система впрыскивания воздуха содержит механизм регулирования для контроля подачи воздуха к распределенным входным воздушным отверстиям (28, 130, 132).
5. Способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрений в горелке, в частности горелке газовой турбины, в котором топливо впрыскивают в поток воздуха, протекающий через воздушный канал (14) завихрителя, а дополнительный воздух впрыскивают ниже по потоку относительно впрыснутого топлива в поток топливно-воздушной смеси, протекающий через воздушный канал (14) завихрителя.
6. Способ по п.5, в котором дополнительный воздух впрыскивают по меньшей мере в два различных места впрыскивания воздушного канала (14) завихрителя.
7. Способ по п.6, в котором распределение дополнительного воздуха по указанным по меньшей мере двум различным местам выполняют в зависимости от одного или более режимов работы горелки.
8. Способ по п.7, который применяют в горелке газотурбинного двигателя и в котором распределение выполняют в зависимости от условий загрузки газотурбинного двигателя.
RU2008136860/06A 2006-02-15 2006-12-28 Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины RU2429413C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06003056A EP1821035A1 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Gas turbine burner and method of mixing fuel and air in a swirling area of a gas turbine burner
EP06003056.6 2006-02-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136860A RU2008136860A (ru) 2010-03-20
RU2429413C2 true RU2429413C2 (ru) 2011-09-20

Family

ID=36581807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136860/06A RU2429413C2 (ru) 2006-02-15 2006-12-28 Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8117846B2 (ru)
EP (2) EP1821035A1 (ru)
CN (1) CN101375101B (ru)
RU (1) RU2429413C2 (ru)
WO (1) WO2007093248A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733568C1 (ru) * 2019-06-10 2020-10-05 Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ "Турбопневматик" Горелка для газовой турбины
US11421882B2 (en) 2016-09-28 2022-08-23 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Swirler, combustor assembly, and gas turbine with improved fuel/air mixing

Families Citing this family (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4626251B2 (ja) * 2004-10-06 2011-02-02 株式会社日立製作所 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法
EP2023041A1 (de) * 2007-07-27 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Vormischbrenner und Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners
MY153097A (en) 2008-03-28 2014-12-31 Exxonmobil Upstream Res Co Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
CA2934541C (en) 2008-03-28 2018-11-06 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
EP2169304A1 (en) 2008-09-25 2010-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Swirler vane
CA2737133C (en) 2008-10-14 2017-01-31 Exxonmobil Upstream Research Company Methods and systems for controlling the products of combustion
US8517719B2 (en) * 2009-02-27 2013-08-27 Alstom Technology Ltd Swirl block register design for wall fired burners
EP2427696B1 (en) 2009-05-05 2014-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Swirler, combustion chamber, and gas turbine with improved mixing
US20100281869A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Mark Allan Hadley Airblown Syngas Fuel Nozzle With Diluent Openings
DE102009045950A1 (de) * 2009-10-23 2011-04-28 Man Diesel & Turbo Se Drallerzeuger
CA2777768C (en) 2009-11-12 2016-06-07 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
FR2958015B1 (fr) * 2010-03-24 2013-07-05 Snecma Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine, comprenant des moyens d'injection de carburant entre deux flux d'air coaxiaux
BR112012031153A2 (pt) 2010-07-02 2016-11-08 Exxonmobil Upstream Res Co sistemas e métodos de geração de energia de triplo-ciclo de baixa emissão
AU2011271634B2 (en) 2010-07-02 2016-01-28 Exxonmobil Upstream Research Company Stoichiometric combustion with exhaust gas recirculation and direct contact cooler
AU2011271636B2 (en) 2010-07-02 2016-03-17 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation systems and methods
JP5906555B2 (ja) 2010-07-02 2016-04-20 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 排ガス再循環方式によるリッチエアの化学量論的燃焼
CA2805089C (en) 2010-08-06 2018-04-03 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for optimizing stoichiometric combustion
TWI593872B (zh) 2011-03-22 2017-08-01 艾克頌美孚上游研究公司 整合系統及產生動力之方法
TWI564474B (zh) 2011-03-22 2017-01-01 艾克頌美孚上游研究公司 於渦輪系統中控制化學計量燃燒的整合系統和使用彼之產生動力的方法
TWI563165B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Power generation system and method for generating power
TWI563166B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Integrated generation systems and methods for generating power
US20120266602A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 General Electric Company Aerodynamic Fuel Nozzle
CN104428490B (zh) 2011-12-20 2018-06-05 埃克森美孚上游研究公司 提高的煤层甲烷生产
US20130189632A1 (en) * 2012-01-23 2013-07-25 General Electric Company Fuel nozzel
EP2629008A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Inclined fuel injection of fuel into a swirler slot
US9353682B2 (en) 2012-04-12 2016-05-31 General Electric Company Methods, systems and apparatus relating to combustion turbine power plants with exhaust gas recirculation
US9784185B2 (en) 2012-04-26 2017-10-10 General Electric Company System and method for cooling a gas turbine with an exhaust gas provided by the gas turbine
US10273880B2 (en) 2012-04-26 2019-04-30 General Electric Company System and method of recirculating exhaust gas for use in a plurality of flow paths in a gas turbine engine
US9599070B2 (en) 2012-11-02 2017-03-21 General Electric Company System and method for oxidant compression in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9611756B2 (en) 2012-11-02 2017-04-04 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US10138815B2 (en) 2012-11-02 2018-11-27 General Electric Company System and method for diffusion combustion in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9803865B2 (en) 2012-12-28 2017-10-31 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US9574496B2 (en) 2012-12-28 2017-02-21 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US10215412B2 (en) 2012-11-02 2019-02-26 General Electric Company System and method for load control with diffusion combustion in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9869279B2 (en) 2012-11-02 2018-01-16 General Electric Company System and method for a multi-wall turbine combustor
US9631815B2 (en) 2012-12-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US10107495B2 (en) 2012-11-02 2018-10-23 General Electric Company Gas turbine combustor control system for stoichiometric combustion in the presence of a diluent
US9708977B2 (en) 2012-12-28 2017-07-18 General Electric Company System and method for reheat in gas turbine with exhaust gas recirculation
US10208677B2 (en) 2012-12-31 2019-02-19 General Electric Company Gas turbine load control system
US9581081B2 (en) 2013-01-13 2017-02-28 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9512759B2 (en) 2013-02-06 2016-12-06 General Electric Company System and method for catalyst heat utilization for gas turbine with exhaust gas recirculation
TW201502356A (zh) 2013-02-21 2015-01-16 Exxonmobil Upstream Res Co 氣渦輪機排氣中氧之減少
US9938861B2 (en) 2013-02-21 2018-04-10 Exxonmobil Upstream Research Company Fuel combusting method
RU2637609C2 (ru) 2013-02-28 2017-12-05 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Система и способ для камеры сгорания турбины
US20140250945A1 (en) 2013-03-08 2014-09-11 Richard A. Huntington Carbon Dioxide Recovery
JP6143895B2 (ja) 2013-03-08 2017-06-07 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 発電及びメタンハイドレートからのメタン回収
TW201500635A (zh) 2013-03-08 2015-01-01 Exxonmobil Upstream Res Co 處理廢氣以供用於提高油回收
US9618261B2 (en) 2013-03-08 2017-04-11 Exxonmobil Upstream Research Company Power generation and LNG production
US9347378B2 (en) * 2013-05-13 2016-05-24 Solar Turbines Incorporated Outer premix barrel vent air sweep
US9631542B2 (en) 2013-06-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for exhausting combustion gases from gas turbine engines
US9835089B2 (en) 2013-06-28 2017-12-05 General Electric Company System and method for a fuel nozzle
TWI654368B (zh) 2013-06-28 2019-03-21 美商艾克頌美孚上游研究公司 用於控制在廢氣再循環氣渦輪機系統中的廢氣流之系統、方法與媒體
US9617914B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 General Electric Company Systems and methods for monitoring gas turbine systems having exhaust gas recirculation
US9903588B2 (en) 2013-07-30 2018-02-27 General Electric Company System and method for barrier in passage of combustor of gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9587510B2 (en) 2013-07-30 2017-03-07 General Electric Company System and method for a gas turbine engine sensor
US9951658B2 (en) 2013-07-31 2018-04-24 General Electric Company System and method for an oxidant heating system
WO2015108583A2 (en) 2013-10-24 2015-07-23 United Technologies Corporation Circumferentially and axially staged annular combustor for gas turbine engine combustor
EP3060851B1 (en) 2013-10-24 2019-11-27 United Technologies Corporation Circumferentially and axially staged can combustor for gas turbine engine
US10030588B2 (en) 2013-12-04 2018-07-24 General Electric Company Gas turbine combustor diagnostic system and method
US9752458B2 (en) 2013-12-04 2017-09-05 General Electric Company System and method for a gas turbine engine
US10227920B2 (en) 2014-01-15 2019-03-12 General Electric Company Gas turbine oxidant separation system
US9915200B2 (en) 2014-01-21 2018-03-13 General Electric Company System and method for controlling the combustion process in a gas turbine operating with exhaust gas recirculation
US9863267B2 (en) 2014-01-21 2018-01-09 General Electric Company System and method of control for a gas turbine engine
US10079564B2 (en) 2014-01-27 2018-09-18 General Electric Company System and method for a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US10047633B2 (en) 2014-05-16 2018-08-14 General Electric Company Bearing housing
US10655542B2 (en) 2014-06-30 2020-05-19 General Electric Company Method and system for startup of gas turbine system drive trains with exhaust gas recirculation
US10060359B2 (en) 2014-06-30 2018-08-28 General Electric Company Method and system for combustion control for gas turbine system with exhaust gas recirculation
US9885290B2 (en) 2014-06-30 2018-02-06 General Electric Company Erosion suppression system and method in an exhaust gas recirculation gas turbine system
US9819292B2 (en) 2014-12-31 2017-11-14 General Electric Company Systems and methods to respond to grid overfrequency events for a stoichiometric exhaust recirculation gas turbine
US9869247B2 (en) 2014-12-31 2018-01-16 General Electric Company Systems and methods of estimating a combustion equivalence ratio in a gas turbine with exhaust gas recirculation
US10788212B2 (en) 2015-01-12 2020-09-29 General Electric Company System and method for an oxidant passageway in a gas turbine system with exhaust gas recirculation
US10316746B2 (en) 2015-02-04 2019-06-11 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10094566B2 (en) 2015-02-04 2018-10-09 General Electric Company Systems and methods for high volumetric oxidant flow in gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US10253690B2 (en) 2015-02-04 2019-04-09 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10267270B2 (en) 2015-02-06 2019-04-23 General Electric Company Systems and methods for carbon black production with a gas turbine engine having exhaust gas recirculation
US10145269B2 (en) 2015-03-04 2018-12-04 General Electric Company System and method for cooling discharge flow
US10480792B2 (en) 2015-03-06 2019-11-19 General Electric Company Fuel staging in a gas turbine engine
EP3184898A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Combustor for a gas turbine
US10234142B2 (en) * 2016-04-15 2019-03-19 Solar Turbines Incorporated Fuel delivery methods in combustion engine using wide range of gaseous fuels
US11761632B2 (en) * 2021-08-05 2023-09-19 General Electric Company Combustor swirler with vanes incorporating open area

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1139004A (en) * 1966-02-28 1969-01-08 Mini Of Technology Improvements in or relating to combustion devices
SU1310581A1 (ru) 1985-08-29 1987-05-15 Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов Газова горелка
SU1636631A1 (ru) 1988-01-05 1991-03-23 Южный Филиал Всесоюзного Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского Паромеханическа форсунка
US6220034B1 (en) * 1993-07-07 2001-04-24 R. Jan Mowill Convectively cooled, single stage, fully premixed controllable fuel/air combustor
US5816049A (en) * 1997-01-02 1998-10-06 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US6176087B1 (en) 1997-12-15 2001-01-23 United Technologies Corporation Bluff body premixing fuel injector and method for premixing fuel and air
EP0936406B1 (en) 1998-02-10 2004-05-06 General Electric Company Burner with uniform fuel/air premixing for low emissions combustion
EP1096201A1 (de) * 1999-10-29 2001-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Brenner
DE60122415T2 (de) * 2000-04-01 2006-12-21 Alstom Technology Ltd. Einspritzdüsen für flüssigen Brennstoff
FR2824625B1 (fr) * 2001-05-10 2003-08-15 Inst Francais Du Petrole Dispositif et procede d'injection d'un combustible liquide dans un flux d'air pour une chambre de combustion
ITMI20012780A1 (it) * 2001-12-21 2003-06-21 Nuovo Pignone Spa Dispositivo di iniezione principale di combustibile liquido per camera di combustione singola dotata di camera di pre-miscelamento di una tu
US6735949B1 (en) 2002-06-11 2004-05-18 General Electric Company Gas turbine engine combustor can with trapped vortex cavity

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11421882B2 (en) 2016-09-28 2022-08-23 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Swirler, combustor assembly, and gas turbine with improved fuel/air mixing
RU2733568C1 (ru) * 2019-06-10 2020-10-05 Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ "Турбопневматик" Горелка для газовой турбины

Also Published As

Publication number Publication date
EP1821035A1 (en) 2007-08-22
EP1984674A1 (en) 2008-10-29
WO2007093248A1 (en) 2007-08-23
US20100223932A1 (en) 2010-09-09
EP1984674B1 (en) 2011-07-27
RU2008136860A (ru) 2010-03-20
US8117846B2 (en) 2012-02-21
CN101375101B (zh) 2013-05-29
CN101375101A (zh) 2009-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2429413C2 (ru) Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины
US8316644B2 (en) Burner having swirler with corrugated downstream wall sections
US20110016866A1 (en) Apparatus for fuel injection in a turbine engine
RU2309329C2 (ru) Вспенивающая аэродинамическая система инжектирования топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины, камера сгорания турбомашины и турбомашина
RU2537109C2 (ru) Входное устройство для предварительного смешивания топлива и воздуха, а также узел, содержащий такое устройство, систему выделения/преобразования энергии и газовую турбину (варианты)
US5590529A (en) Air fuel mixer for gas turbine combustor
JP4368112B2 (ja) 燃焼室用の、液体燃料を空気流れ中に噴射する装置および方法
RU2569137C2 (ru) Горелочное устройство промежуточного подогрева и способ работы газотурбинной установки с последовательным сгоранием
KR101627523B1 (ko) 희석 가스 혼합기를 갖는 연속 연소
US20120017595A1 (en) Swirler, combustion chamber, and gas turbine with improved swirl
EP1918638A1 (en) Burner, in particular for a gas turbine
US20100126174A1 (en) Gas turbine combustion chamber
WO2011054771A2 (en) Premixed burner for a gas turbine combustor
RU2746490C1 (ru) Сжигающее устройство газотурбинной установки
RU2746489C1 (ru) Сжигающее устройство газотурбинной установки
US6834506B2 (en) Main liquid fuel injection device for a single combustion chamber, having a premixing chamber, of a gas turbine with low emission of pollutants
RU2325588C2 (ru) Устройство для регулирования низкоэмиссионной камеры сгорания газовой турбины
US8596074B2 (en) Gas turbine combustor
JPH08135970A (ja) ガスタービン燃焼器
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors
EP2825823B1 (en) Gas turbine combustion system and method of flame stabilization in such a system
JP2005188776A (ja) 熱風発生装置および制御方法
RU2761713C1 (ru) Способ сжигания предварительно подготовленной "бедной" топливовоздушной смеси жидкого и (или) газообразного топлива и воздуха в трехконтурной малоэмиссионной горелке (варианты)
KR101041466B1 (ko) 다수 연료혼합장치가 구비된 가스터빈 저공해 연소기
KR101518609B1 (ko) 연소 장치 및 방법

Legal Events

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

Effective date: 20191229