RU2435101C2 - Горелка, турбинный двигатель и печь с такой горелкой - Google Patents

Горелка, турбинный двигатель и печь с такой горелкой Download PDF

Info

Publication number
RU2435101C2
RU2435101C2 RU2008152801/06A RU2008152801A RU2435101C2 RU 2435101 C2 RU2435101 C2 RU 2435101C2 RU 2008152801/06 A RU2008152801/06 A RU 2008152801/06A RU 2008152801 A RU2008152801 A RU 2008152801A RU 2435101 C2 RU2435101 C2 RU 2435101C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
swirler
air
fuel
air passage
swirl
Prior art date
Application number
RU2008152801/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008152801A (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 RU2008152801A publication Critical patent/RU2008152801A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2435101C2 publication Critical patent/RU2435101C2/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
    • 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
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Горелка, в частности горелка газовой турбины, содержит:
- по меньшей мере, один завихритель (2), при этом завихритель (2) имеет, по меньшей мере, одно воздушное входное отверстие, по меньшей мере, одно воздушное выходное отверстие, расположенное по потоку ниже воздушного входного отверстия, завихрительные лопасти (12), опору (13) завихрителя и, по меньшей мере, один воздушный проход (14) завихрителя, проходящий между смежными завихрительными лопастями (12), по меньшей мере, от одного воздушного входного отверстия (16), по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию (18), которое ограничено стенками (20, 22) воздушного прохода завихрителя, при этом стенки (20, 22) воздушного прохода содержат нижние по потоку секции стенок, примыкающие, по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию, где, по меньшей мере, нижняя по потоку секция выполнена волнистой; и
- систему впрыска топлива, которая содержит первые отверстия (26) впрыска топлива, расположенные, по меньшей мере, в одной завихрительной лопасти (12) для впрыска топлива в воздушный проход (14) завихрителя, и вторые отверстия (28) впрыска топлива, которые расположены в опоре (13) завихрителя; и при этом, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива и, по меньшей мере, одно второе отверстие (28) впрыска топлива расположены вблизи воздушного входного отверстия (16).
Противоположные стенки (20, 22) воздушного прохода завихрителя имеют волнистые профили, которые дополняют друг друга. По меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива расположено, по меньшей мере, в верхней по потоку части завихрительной лопасти (12), которая примыкает к воздушному входному отверстию. Опора (13) завихрителя имеет круговую форму, и, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива воздушного прохода (14) завихрителя расположено на определенном радиусе круговой опоры (13) завихрителя, и в которой, по меньшей мере, одно второе отверстие (28) впрыска топлива в воздушном проходе (14) завихрителя расположено, по меньшей мере, почти на том же радиусе, что и первое отверстие (26) впрыска топлива. Изобретение обеспечивает возможность тонкой настройки смешивания топлива и воздуха для получения гомогенной топливовоздушной смеси. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Данное изобретение относится к горелке, в частности горелке газовой турбины, имеющей воздушный входной канал и, по меньшей мере, один завихритель, расположенный в указанном воздушном входном канале.
В горелке газовой турбины сжигается топливо для создания сжатых отработавших газов, которые затем направляются в турбинную ступень, где они при одновременном расширении и охлаждении передают кинетическую энергию на турбинные лопатки, вызывая тем самым крутящий момент на роторе турбины. Затем механическую энергию турбинного ротора можно использовать для привода генератора для генерирования электрической энергии или для привода машины. Однако сгорание топлива приводит к образованию многочисленных загрязняющих окружающую среду веществ в отработавших газах, которые могут наносить вред окружающей среде. Поэтому прилагаются значительные усилия для возможного уменьшения содержания загрязняющих веществ. Одним видом загрязняющих веществ является оксид азота (NOx). Степень образования оксида азота экспоненциально зависит от температуры пламени сгорания. Поэтому предпринимались попытки уменьшения температуры пламени сгорания с целью возможного сдерживания образования оксида азота.
Имеются две основных меры, с помощью которых достигается уменьшение температуры пламени сгорания. Первая мера состоит в использовании бедной стехиометрии, т.е. смеси топлива и воздуха с малой долей топлива. Относительно небольшая доля топлива приводит к образованию пламени сгорания с низкой температурой. Вторая мера состоит в обеспечении тщательного смешивания топлива и воздуха перед сгоранием. Чем лучше смешивание, тем более равномерно топливо распределяется в зоне сгорания. Это помогает предотвращать горячие пятна в зоне сгорания, которые могут возникать вследствие локальных максимумов в отношении смешивания топлива и воздуха.
Поэтому в современных газовых турбинах используют концепцию предварительного смешивания воздуха и топлива с бедной стехиометрией перед сжиганием смеси топлива и воздуха. Обычно предварительное смешивание происходит посредством впрыска топлива в воздушный поток в зоне завихрения камеры сгорания по потоку перед зоной сгорания. Завихрение приводит к смешиванию топлива и воздуха перед входом смеси в зону сгорания.
В US 6513329 В1 приведено описание предварительного смешивания топлива и воздуха в смесительной камере камеры сгорания. Смесительная камера проходит вдоль и, по меньшей мере, частично закручивается вокруг продольной оси горелки. Два ряда каналов впрыска топлива расположены в наружной стенке по оси смесительной камеры. Выходное отверстие смесительной камеры образовано в виде щелей, проходящих параллельно продольной оси горелки. За счет такой конструкции топливовоздушная смесь, покидающая смесительную камеру, имеет дополнительно к осевой составляющей потока относительно оси горелки радиальную составляющую потока.
В US 2001/0052229 А1 приведено описание горелки с равномерным предварительным смешиванием топлива и воздуха для сгорания с низким уровнем выбросов. Горелка содержит воздушный входной канал и завихритель, расположенный в воздушном входном канале. Завихритель содержит завихрительные лопасти с первичными и вторичными газовыми проходами и соответствующими газовыми входными отверстиями. Управление потоком топлива через два газовых прохода к входным отверстиям осуществляется независимо и обеспечивает управление профилем радиального распределения топлива и воздуха от ступицы завихрителя до желоба завихрителя. Вторичные газовые входные отверстия расположены по потоку ниже первичных газовых входных отверстий.
С учетом указанного уровня техники задачей изобретения является создание горелки, в частности горелки газовой турбины, обеспечивающей возможность тонкой настройки смешивания топлива и воздуха для получения гомогенной топливовоздушной смеси.
Задача решена с помощью горелки согласно пункту 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения указаны предпочтительные модификации изобретения.
Горелка, согласно изобретению, содержит воздушный входной канал и, по меньшей мере, один завихритель, расположенный в указанном воздушном входном канале. Завихритель имеет, по меньшей мере, одно воздушное входное отверстие, по меньшей мере, одно воздушное выходное отверстие, расположенное по потоку ниже воздушного входного отверстия относительно направления потока воздуха, проходящего через воздушный входной канал, и, по меньшей мере, один воздушный проход завихрителя, проходящий, по меньшей мере, от одного воздушного входного отверстия, по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию. Завихритель ограничен стенками воздушного прохода завихрителя, которые могут быть образованы стенкой воздушного входного канала и/или лопастями завихрителя. При этом стенки воздушного прохода содержат нижние по потоку секции стенок, примыкающие, по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию. Дополнительно к этому, горелка, согласно изобретению, содержит систему впрыска топлива. Система впрыска топлива, которая в целом может быть предназначена для впрыска газообразного или жидкого топлива, содержит отверстия впрыска топлива, например сопла, которые расположены, по меньшей мере, в одной стенке воздушного прохода завихрителя, для впрыска топлива в воздушный проход завихрителя. По меньшей мере, нижняя по потоку секция стенки воздушного прохода выполнена волнистой.
За счет такой конструкции нижней по потоку секции стенки воздушного прохода обеспечивается управляемое расположение топлива у выхода воздушного прохода. За счет этого обеспечивается возможность тонкой настройки смешивания топлива и воздуха для улучшения выброса NOx. В частности, достигается лучшее распределение впрыскиваемого топлива в воздушном проходе завихрителя. Дополнительно к этому, можно увеличивать гомогенность топливовоздушной смеси на выходном конце завихрительного воздушного прохода.
В частном варианте выполнения горелки стенка воздушного прохода завихрительной лопасти имеет дольчатый профиль, который дополняет соседнюю стенку воздушного прохода соседней завихрительной лопасти. За счет этого топливовоздушную смесь можно направлять в заданном направлении и можно создавать заданные завихрения.
Особенно предпочтительно, когда, по меньшей мере, одно первое отверстие впрыска топлива расположено у входной секции завихрительной лопасти, которая примыкает к воздушному входному отверстию. Это обеспечивает длинный путь смешивания в воздушном проходе. Отверстие может быть соплом.
В другом предпочтительном варианте выполнения горелки, согласно изобретению, по меньшей мере, одно второе отверстие впрыска топлива расположено в опоре завихрителя. Отверстие может быть соплом. При таком расположении можно создавать завихрения с помощью входного потока воздуха в завихрителе, так что топливо смешивается с воздухом улучшенным образом.
Предпочтительно, опора завихрителя имеет круговую форму, и, по меньшей мере, одно первое отверстие впрыска топлива воздушного прохода завихрителя расположено на определенном радиусе круговой опоры завихрителя. Кроме того, по меньшей мере, одно второе отверстие воздушного прохода расположено, по меньшей мере, почти на том же радиусе, что и первое отверстие впрыска топлива. За счет этого распределения отверстий можно оптимизировать образование завихрений и, следовательно, смешивание топлива и воздуха.
В частном варианте выполнения горелки, согласно изобретению, стенка воздушного прохода каждой завихрительной лопасти сужается в направлении центрального отверстия в опоре завихрителя.
В другой модификации горелки, согласно изобретению, по меньшей мере, одно первое отверстие впрыска топлива и, по меньшей мере, одно второе отверстие впрыска топлива расположены вблизи воздушного входного отверстия. То есть отверстия впрыска топлива расположены вблизи верхнего по потоку конца воздушных проходов завихрителя, обеспечивая тем самым возможность раннего смешивания топлива и воздуха. За счет этого оптимизируется смешивание топлива и воздуха.
Горелку, согласно изобретению, можно использовать в турбинном двигателе, в частности в газотурбинном двигателе или в печи. Горелка, согласно изобретению, помогает уменьшать долю оксида азота в отработавших газах турбинного двигателя или печи, соответственно.
Другие признаки, свойства и преимущества данного изобретения следуют из приведенного ниже описания вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - продольный разрез камеры сгорания;
фиг.2 - завихритель, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг.3 - часть завихрителя, согласно фиг.2, на виде сверху;
фиг.4А - схема распределения топлива в воздушном потоке, проходящем через воздушный проход завихрителя, для горелки, согласно уровню техники, в сечении, перпендикулярном направлению потока;
фиг.4В - схема распределения топлива, согласно фиг.4А, для горелки, согласно изобретению, в первой конфигурации;
фиг.4С - схема распределения топлива, согласно фиг.4А, для горелки, согласно изобретению, во второй конфигурации;
фиг.4D - схема распределения топлива, согласно фиг.4А, для горелки, согласно изобретению, в третьей конфигурации;
фиг.4Е - схема распределения топлива, согласно фиг.4А, для горелки, согласно изобретению, в четвертой конфигурации.
На фиг.1 показана в продольном разрезе камера сгорания. Камера сгорания содержит в направлении потока последовательно горелку с завихрительной частью 2 и часть 1 головки горелки, прикрепленную к завихрительной части 2, переходную часть, называемую предварительной камерой 3 камеры сгорания, и основную камеру 4 сгорания. Основная камера 4 сгорания имеет диаметр, превышающий диаметр предварительной камеры 3. Основная камера 4 сгорания соединена с предварительной камерой через куполообразную часть 10, содержащую куполообразную пластину 11. В целом, переходная часть 3 может быть выполнена в виде одной части в продолжение горелки 1 в направлении камеры 4 сгорания, в виде одной части в продолжение камеры сгорания в направлении горелки 1 или же в виде отдельной части между горелкой 1 и камерой 4 сгорания. Узел горелки и камеры сгорания имеет вращательную симметрию вокруг продольной оси S симметрии.
Предусмотрен топливный канал 5 для направления газообразного или жидкого топлива к горелке, которое подлежит смешиванию с входным потоком воздуха в завихрителе 2. Затем топливовоздушная смесь 7 направляется в первичную зону 9 сгорания, где она сгорает с образованием горячих, сжатых отработавших газов, протекающих в направлении 8, обозначенном стрелкой, к турбине газотурбинного двигателя (не изображен).
Завихритель 2, согласно изобретению, детально показан на фиг.2. Он содержит двенадцать завихрительных лопастей, расположенных на опоре 13 для завихрительных лопастей. Завихрительные лопасти 12 могут быть закреплены на головке горелки (не изображена) с помощью их сторон, противоположных опоре 13 для завихрительных лопастей.
Между смежными завихрительными лопастями 12 образованы воздушные проходы 14. Воздушные проходы 14 проходят между воздушным входным отверстием 16 и воздушным выходным отверстием 18. Воздушные проходы 14 ограничены противоположными боковыми поверхностями 20, 22 смежных завихрительных лопастей 12, поверхностью 24 опоры 13 для завихрительных лопастей, которая обращена к головке горелки (не изображена), и поверхностью головки горелки, на которой закреплены завихрительные лопасти 12. Боковые поверхности 20, 22, поверхности опоры 13 для завихрительных лопастей и головка горелки образуют стенки воздушных проходов, ограничивающие воздушные проходы 14.
Боковые поверхности 20, 22 выполнены волнистыми в их нижних по потоку секциях для образования смесительных лепестков 23 на завихрительных лопастях 12. Волнистость на противоположных боковых поверхностях 20, 22 выполнена дополняющим друг друга образом для создания дополнительного завихрения в потоке топливовоздушной смеси и для управляемого расположения топлива в конце воздушного прохода.
Отверстия 26 впрыска топлива расположены в боковых поверхностях 20. Кроме того, отверстия 28 впрыска топлива расположены в опоре 13 завихрителя. Во время работы горелки воздух проходит в воздушные проходы 14 через воздушные входные отверстия 16. Внутри воздушных проходов 14 топливо впрыскивается в воздушный поток с использованием отверстий 26, 28 впрыска топлива. Затем топливовоздушная смесь покидает воздушные проходы 14 через воздушные выходные отверстия 18 и протекает через центральное отверстие 30 опоры 13 для завихрительных лопастей в предварительную камеру 3 (см. фиг.1). Из предварительной камеры 3 она протекает в зону 9 сгорания основной камеры 4 сгорания, где она сгорает. Как показано на фиг.2, в боковых поверхностях 20 завихрительных лопастей расположены два отверстия впрыска топлива для образования нижних и верхних первых отверстий впрыска топлива.
На фиг.3 показаны на виде сверху две завихрительные лопасти 12. Входной поток воздуха показан стрелками 32. Топливо впрыскивается в воздушный проход 14 через первые отверстия 26 впрыска топлива и вторые отверстия 28 впрыска топлива, где оно затем протекает вместе с входным воздушным потоком 32. За счет завихрений происходит смешивание топлива и воздуха в воздушном проходе 14.
Подходящую конфигурацию боковых поверхностей 20, 22 вместе с подходящим расположением отверстий впрыска топлива можно использовать для создания дополнительного завихрения в проходящем потоке топливовоздушной смеси и для управления характером смешивания топлива на выходе воздушного прохода 14 и, следовательно, уменьшением выброса NOx. Кроме того, можно улучшать динамические характеристики и управление шумами, в частности, для топлива, впрыскиваемого с помощью отверстий 28. На характеристики смешивания топлива оказывают влияние лепестковый профиль и положение отверстий впрыска топлива. Управление расположением топлива за счет использования этих параметров поясняется ниже.
На фиг.4А схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный проход завихрителя для горелки, согласно уровню техники, в которой нижние по потоку секции завихрительных лопастей не выполнены волнистыми, в сечении, перпендикулярном направлению течения. Доля 40 топлива верхнего первого отверстия 26 впрыска топлива не смешивается с долей 42а топлива нижнего первого отверстия 26 впрыска топлива, в то время как доля 44а топлива второго отверстия впрыска топлива имеет большое распределение в воздухе, проходящем через воздушный проход.
На фиг.4В схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный проход 14 завихрителя 2 для горелки, согласно изобретению, в первой конфигурации, которая соответствует показанной на фиг.2 конфигурации. Распределение показано в сечении, перпендикулярном направлению потока. Доля 40b топлива верхнего первого отверстия 26 впрыска топлива смешивается с долей 42b топлива нижнего первого отверстия 26 впрыска топлива. Доля 44b топлива второго отверстия 28 впрыска топлива распределена меньше в воздухе, проходящем через воздушный проход 14, чем на фиг.4А.
На фиг.4С схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный проход 14 завихрителя 2 для горелки, согласно изобретению, во второй конфигурации. Распределение показано в сечении, перпендикулярном направлению потока. В противоположность показанной на фиг.4В конфигурации, отверстия впрыска топлива расположены на левой боковой поверхности вместо правой боковой поверхности. Аналогично фиг.4В, доля 40с топлива верхнего первого отверстия 26 впрыска топлива смешивается с долей 42с топлива нижнего первого отверстия 26 впрыска топлива, но на левой стороне воздушного прохода, а не на правой стороне. Смешанные доли топлива не смещаются так далеко в направлении дна воздушного прохода, как на фиг.4В, поскольку лепесток препятствует такому смещению. Доля 44с топлива второго отверстия 28 впрыска топлива соответствует доле топлива, показанной на фиг.4В.
На фиг.4D схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный проход 14 завихрителя 2 для горелки, согласно изобретению, в третьей конфигурации. Распределение показано в сечении, перпендикулярном направлению потока. Лепесток повернут вправо, а не влево. Отверстия впрыска топлива расположены на той же боковой поверхности, что и на фиг.4В. Аналогично фиг.4В, доля 40d топлива верхнего первого отверстия 26 впрыска топлива смешивается с долей 42d топлива нижнего первого отверстия 26 впрыска топлива. Однако смешанные доли 40d, 42d топлива не смещаются так далеко в направлении дна воздушного прохода, как на фиг.4В, поскольку лепесток препятствует такому смещению. Кроме того, доля 44d топлива второго отверстия 28 впрыска топлива смещается дальше вверх на левой стороне воздушного прохода, чем на фиг.4В, поскольку лепесток не препятствует такому смещению, как он это делает на фиг.4В. Доля 44d топлива второго отверстия впрыска топлива не смешивается с долями 40d, 42d топлива первых отверстий 26 впрыска топлива.
На фиг.4Е схематично показано распределение топлива в потоке воздуха через воздушный проход 14 завихрителя 2 для горелки, согласно изобретению, в четвертой конфигурации. Распределение показано в сечении, перпендикулярном направлению потока. Аналогично фиг.4D, лепесток повернут вправо, а не влево. Первые отверстия 26 впрыска топлива расположены в левой боковой стенке, как и на фиг.4С. Доля 40е топлива верхнего первого отверстия 26 впрыска топлива смешивается с долей 42е топлива нижнего первого отверстия 26 впрыска топлива. Дополнительно к этому, смесь смещается дальше в направлении дна воздушного прохода, чем на фиг.4С, поскольку лепесток не препятствует такому смещению. Кроме того, доля 44е топлива второго отверстия 28 впрыска топлива смещается дальше вверх на левой стороне воздушного прохода, чем на фиг.4В, поскольку лепесток не препятствует такому смещению, как он это делает на фиг.4В и 4С. Как следствие, все доли 40е, 42е, 44е топлива соединяются вместе.
Из указанного выше можно видеть, что с помощью изменения лепестка и положения отверстий впрыска топлива можно сильно влиять на расположение топлива на выходе воздушного прохода 14. Это повышает возможности выбора места подачи топлива в горелку.
Хотя завихритель, согласно данному варианту выполнения изобретения, имеет двенадцать завихрительных лопастей и двенадцать воздушных проходов завихрителя, изобретение может быть реализовано с помощью завихрителя, имеющего другое число завихрительных лопастей и воздушных проходов завихрителя. Дополнительно к этому, можно изменять не только положения первых и вторых отверстий впрыска топлива, но также число первых и вторых отверстий впрыска топлива.
Первые отверстия впрыска топлива в показанном варианте выполнения расположены на одной боковой поверхности завихрительной лопасти. Однако можно располагать первые отверстия впрыска топлива также на обеих боковых поверхностях завихрительной лопасти.
Хотя в показанном варианте выполнения волнистая стенка воздушного прохода имеет лишь один лепесток, возможно также большее число лепестков в волнистой стенке воздушного прохода.

Claims (7)

1. Горелка, в частности горелка газовой турбины, содержащая:
- по меньшей мере, один завихритель (2), при этом завихритель (2) имеет, по меньшей мере, одно воздушное входное отверстие, по меньшей мере, одно воздушное выходное отверстие, расположенное по потоку ниже воздушного входного отверстия, завихрительные лопасти (12), опору (13) завихрителя и, по меньшей мере, один воздушный проход (14) завихрителя, проходящий между смежными завихрительными лопастями (12), по меньшей мере, от одного воздушного входного отверстия (16), по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию (18), которое ограничено стенками (20, 22) воздушного прохода завихрителя, при этом стенки (20, 22) воздушного прохода содержат нижние по потоку секции стенок, примыкающие, по меньшей мере, к одному воздушному выходному отверстию, где, по меньшей мере, нижняя по потоку секция выполнена волнистой; и
- систему впрыска топлива, которая содержит первые отверстия (26) впрыска топлива, расположенные, по меньшей мере, в одной завихрительной лопасти (12) для впрыска топлива в воздушный проход (14) завихрителя, и вторые отверстия (28) впрыска топлива, которые расположены в опоре (13) завихрителя; и
при этом, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива и, по меньшей мере, одно второе отверстие (28) впрыска топлива расположены вблизи воздушного входного отверстия (16).
2. Горелка по п.1, в которой противоположные стенки (20, 22) воздушного прохода завихрителя имеют волнистые профили, которые дополняют друг друга.
3. Горелка по любому из пп.1 или 2, в которой, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива расположено, по меньшей мере, в верхней по потоку части завихрительной лопасти (12), которая примыкает к воздушному входному отверстию.
4. Горелка по любому из пп.1 или 2, в которой опора (13) завихрителя имеет круговую форму, и, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива воздушного прохода (14) завихрителя расположено на определенном радиусе круговой опоры (13) завихрителя, и в которой, по меньшей мере, одно второе отверстие (28) впрыска топлива в воздушном проходе (14) завихрителя расположено, по меньшей мере, почти на том же радиусе, что и первое отверстие (26) впрыска топлива.
5. Горелка по п.3, в которой опора (13) завихрителя имеет круговую форму, и, по меньшей мере, одно первое отверстие (26) впрыска топлива воздушного прохода (14) завихрителя расположено на определенном радиусе круговой опоры (13) завихрителя, и в которой, по меньшей мере, одно второе отверстие (28) впрыска топлива в воздушном проходе (14) завихрителя расположено, по меньшей мере, почти на том же радиусе, что и первое отверстие (26) впрыска топлива.
6. Турбинный двигатель, содержащий горелку по любому из пп.1-5.
7. Печь, содержащая горелку по любому из пп.1-5.
RU2008152801/06A 2006-06-12 2007-02-27 Горелка, турбинный двигатель и печь с такой горелкой RU2435101C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06012058.1 2006-06-12
EP06012058A EP1867925A1 (en) 2006-06-12 2006-06-12 Burner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008152801A RU2008152801A (ru) 2010-07-20
RU2435101C2 true RU2435101C2 (ru) 2011-11-27

Family

ID=37478767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008152801/06A RU2435101C2 (ru) 2006-06-12 2007-02-27 Горелка, турбинный двигатель и печь с такой горелкой

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8316644B2 (ru)
EP (2) EP1867925A1 (ru)
CN (1) CN101466980B (ru)
RU (1) RU2435101C2 (ru)
WO (1) WO2007144209A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715129C1 (ru) * 2016-09-28 2020-02-25 Сименс Акциенгезелльшафт Завихритель, блок камеры сгорания и газовая турбина с улучшенным смешиванием топливо/воздух
RU2716951C1 (ru) * 2016-04-22 2020-03-17 Сименс Акциенгезелльшафт Завихритель для смешивания топлива с воздухом в двигателе сгорания

Families Citing this family (47)

* 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
US20090249789A1 (en) * 2008-04-08 2009-10-08 Baifang Zuo Burner tube premixer and method for mixing air and gas in a gas turbine engine
EP2154432A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Swirler for mixing fuel and air
EP2169312A1 (en) 2008-09-25 2010-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Stepped swirler for dynamic control
US8220270B2 (en) * 2008-10-31 2012-07-17 General Electric Company Method and apparatus for affecting a recirculation zone in a cross flow
US8517719B2 (en) * 2009-02-27 2013-08-27 Alstom Technology Ltd Swirl block register design for wall fired burners
EP2239501B1 (en) * 2009-04-06 2012-01-04 Siemens Aktiengesellschaft Swirler, combustion chamber, and gas turbine with improved swirl
EP2246617B1 (en) * 2009-04-29 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft A burner for a gas turbine engine
CN102414513B (zh) * 2009-05-05 2015-05-06 西门子公司 旋流器、燃烧腔以及改进混合的燃气涡轮
DE102009045950A1 (de) * 2009-10-23 2011-04-28 Man Diesel & Turbo Se Drallerzeuger
EP2325542B1 (en) * 2009-11-18 2013-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Swirler vane, swirler and burner assembly
US9435537B2 (en) * 2010-11-30 2016-09-06 General Electric Company System and method for premixer wake and vortex filling for enhanced flame-holding resistance
RU2550370C2 (ru) * 2011-05-11 2015-05-10 Альстом Текнолоджи Лтд Центробежная форсунка с выступающими частями
US20120312890A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 General Electric Company Fuel Nozzle with Swirling Vanes
US20130255261A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 General Electric Company Swirler for combustion chambers
EP3060850B1 (en) 2013-10-24 2020-05-13 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
KR102083928B1 (ko) * 2014-01-24 2020-03-03 한화에어로스페이스 주식회사 연소기
EP2905535A1 (en) 2014-02-06 2015-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Combustor
EP3026344B1 (en) * 2014-11-26 2019-05-22 Ansaldo Energia Switzerland AG Burner of a gas turbine
EP3076081A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Swirler, burner and combustor for a gas turbine engine
USD787041S1 (en) * 2015-09-17 2017-05-16 Whirlpool Corporation Gas burner
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
US10502425B2 (en) 2016-06-03 2019-12-10 General Electric Company Contoured shroud swirling pre-mix fuel injector assembly
US10337738B2 (en) 2016-06-22 2019-07-02 General Electric Company Combustor assembly for a turbine engine
US10197279B2 (en) 2016-06-22 2019-02-05 General Electric Company Combustor assembly for a turbine engine
US11022313B2 (en) 2016-06-22 2021-06-01 General Electric Company Combustor assembly for a turbine engine
US11020758B2 (en) * 2016-07-21 2021-06-01 University Of Louisiana At Lafayette Device and method for fuel injection using swirl burst injector
US10724740B2 (en) 2016-11-04 2020-07-28 General Electric Company Fuel nozzle assembly with impingement purge
US10352569B2 (en) 2016-11-04 2019-07-16 General Electric Company Multi-point centerbody injector mini mixing fuel nozzle assembly
US10465909B2 (en) 2016-11-04 2019-11-05 General Electric Company Mini mixing fuel nozzle assembly with mixing sleeve
US10295190B2 (en) 2016-11-04 2019-05-21 General Electric Company Centerbody injector mini mixer fuel nozzle assembly
US10393382B2 (en) 2016-11-04 2019-08-27 General Electric Company Multi-point injection mini mixing fuel nozzle assembly
US10634353B2 (en) 2017-01-12 2020-04-28 General Electric Company Fuel nozzle assembly with micro channel cooling
US10969107B2 (en) * 2017-09-15 2021-04-06 General Electric Company Turbine engine assembly including a rotating detonation combustor
US10808934B2 (en) 2018-01-09 2020-10-20 General Electric Company Jet swirl air blast fuel injector for gas turbine engine
US10890329B2 (en) 2018-03-01 2021-01-12 General Electric Company Fuel injector assembly for gas turbine engine
US11181269B2 (en) 2018-11-15 2021-11-23 General Electric Company Involute trapped vortex combustor assembly
US10935245B2 (en) 2018-11-20 2021-03-02 General Electric Company Annular concentric fuel nozzle assembly with annular depression and radial inlet ports
US11286884B2 (en) 2018-12-12 2022-03-29 General Electric Company Combustion section and fuel injector assembly for a heat engine
US11073114B2 (en) 2018-12-12 2021-07-27 General Electric Company Fuel injector assembly for a heat engine
US11156360B2 (en) 2019-02-18 2021-10-26 General Electric Company Fuel nozzle assembly
CN111006244B (zh) * 2019-12-03 2021-02-19 哈尔滨工程大学 可变旋流的烟气回流燃烧室
US11280495B2 (en) * 2020-03-04 2022-03-22 General Electric Company Gas turbine combustor fuel injector flow device including vanes
US11761632B2 (en) * 2021-08-05 2023-09-19 General Electric Company Combustor swirler with vanes incorporating open area
CN114674011B (zh) * 2022-03-14 2023-04-25 中国航空发动机研究院 一种旋流器和动力系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251447A (en) * 1992-10-01 1993-10-12 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor
JPH09119641A (ja) * 1995-06-05 1997-05-06 Allison Engine Co Inc ガスタービンエンジン用低窒素酸化物希薄予混合モジュール
GB2305498B (en) * 1995-09-25 2000-03-01 Europ Gas Turbines Ltd Fuel injector arrangement for a combustion apparatus
GB2324147B (en) * 1997-04-10 2001-09-05 Europ Gas Turbines Ltd Fuel-injection arrangement for a gas turbine combuster
US6176087B1 (en) 1997-12-15 2001-01-23 United Technologies Corporation Bluff body premixing fuel injector and method for premixing fuel and air
GB2332509B (en) * 1997-12-19 2002-06-19 Europ Gas Turbines Ltd Fuel/air mixing arrangement for combustion apparatus
US6141967A (en) * 1998-01-09 2000-11-07 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor
DE69916911T2 (de) 1998-02-10 2005-04-21 Gen Electric Brenner mit gleichmässiger Brennstoff/Luft Vormischung zur emissionsarmen Verbrennung
GB9818160D0 (en) * 1998-08-21 1998-10-14 Rolls Royce Plc A combustion chamber
GB2432655A (en) * 2005-11-26 2007-05-30 Siemens Ag Combustion apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716951C1 (ru) * 2016-04-22 2020-03-17 Сименс Акциенгезелльшафт Завихритель для смешивания топлива с воздухом в двигателе сгорания
US10876731B2 (en) 2016-04-22 2020-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Swirler for mixing fuel with air in a combustion engine
RU2715129C1 (ru) * 2016-09-28 2020-02-25 Сименс Акциенгезелльшафт Завихритель, блок камеры сгорания и газовая турбина с улучшенным смешиванием топливо/воздух
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

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008152801A (ru) 2010-07-20
US20090272117A1 (en) 2009-11-05
WO2007144209A1 (en) 2007-12-21
CN101466980A (zh) 2009-06-24
CN101466980B (zh) 2011-08-10
EP2027415A1 (en) 2009-02-25
US8316644B2 (en) 2012-11-27
EP2027415B1 (en) 2015-10-28
EP1867925A1 (en) 2007-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2435101C2 (ru) Горелка, турбинный двигатель и печь с такой горелкой
RU2429413C2 (ru) Горелка газовой турбины и способ смешивания топлива и воздуха в зоне завихрения в горелке газовой турбины
RU2548521C2 (ru) Завихритель, камера сгорания и газовая турбина с улучшенным перемешиванием
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
US7950233B2 (en) Combustor
CA2422192A1 (en) Counter swirl annular combustor
CN1704574A (zh) 具有撞击冷却的中心体的预混合燃烧器和冷却中心体的方法
EP1918638A1 (en) Burner, in particular for a gas turbine
RU2690598C2 (ru) Завихритель, горелка и система сгорания для газотурбинного двигателя
RU2467253C2 (ru) Завихритель
JPH11248159A (ja) ガスタービン用予混合式燃焼室
JPH06213450A (ja) 燃料噴射ノズル
JPH02293512A (ja) バーナ
US8596074B2 (en) Gas turbine combustor
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors
RU2200250C2 (ru) Форсунка с двухпоточным тангенциальным входом
JP2004162959A (ja) アニュラ型渦巻き拡散火炎燃焼器
JP2008082590A (ja) ガスタービン燃焼器
KR20230024027A (ko) 연소기의 혼합도 향상을 위한 노즐 구조
JPH06193879A (ja) 燃焼器
JP2007225232A (ja) 混合気形成噴射器

Legal Events

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

Effective date: 20180228