RU2456510C1 - Continuous-action combustion chamber - Google Patents
Continuous-action combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456510C1 RU2456510C1 RU2011106140/06A RU2011106140A RU2456510C1 RU 2456510 C1 RU2456510 C1 RU 2456510C1 RU 2011106140/06 A RU2011106140/06 A RU 2011106140/06A RU 2011106140 A RU2011106140 A RU 2011106140A RU 2456510 C1 RU2456510 C1 RU 2456510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- mixing chamber
- combustion chamber
- chamber
- mixing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для одновременного или попеременного непрерывного пламенного сжигания подготовленных топливовоздушных смесей (ТВС) жидкого и газообразного углеводородных топлив в камерах сгорания газотурбинных двигателей (ГТД), газотурбинных установок (ГТУ), печах, котлах и других типов энергоустановок.The invention relates to a power system and can be used for simultaneous or alternating continuous flame combustion of prepared air-fuel mixtures (FAs) of liquid and gaseous hydrocarbon fuels in the combustion chambers of gas turbine engines (GTE), gas turbine units (GTU), furnaces, boilers and other types of power plants.
В настоящее время актуальной задачей является создание камер сгорания ГТД и ГТУ, которые могут работать на различных видах топлив, включая жидкое и газообразное. Это связано с исчерпанием запасов нефти, удорожанием ее добычи и необходимостью использования в одной конструкции камеры сгорания имеющихся в наличии разных видов топлив.Currently, the urgent task is to create gas turbine and gas turbine combustion chambers that can operate on various types of fuels, including liquid and gaseous. This is due to the exhaustion of oil reserves, the cost of its production and the need to use different types of fuels available in the same combustion chamber design.
Кроме того, ухудшение экологического состояния окружающей среды и ужесточение норм на вредные выбросы требуют разработки экологически «чистых» камер сгорания ГТД и ГТУ, что обязывает разработчиков совершенствовать процессы распыла жидкого или вдува газообразного топлив в заданные зоны камеры сгорания и процессы гомогенизации ТВС.In addition, the deterioration of the ecological state of the environment and the tightening of standards for harmful emissions require the development of ecologically “clean” gas turbine and gas turbine combustion chambers, which obliges developers to improve the processes of spraying liquid or blowing gaseous fuels into predetermined zones of the combustion chamber and the FA homogenization processes.
Известна разработанная фирмой СНЕКМА МОТОРС (FR) система многорежимной подачи ТВС в камеру сгорания ГТД (Патент РФ №2303199 С2, F23R 3/28, 05.03.2003). Система содержит топливоподающие средства, расположенные между первыми и вторыми каналами подачи воздуха во внутренней кольцевой полости Вентури, которая образована ближней осевой и дальней радиальной по направлению потока стенками. Топливоподающие средства содержат первый контур, снабженный, по меньшей мере, одним отверстием впрыска топлива, и несколько вторых топливоподающих контуров. Вторые топливоподающие контуры независимы от первых контуров и оснащены каждый, по меньшей мере, одним отверстием впрыска топлива для обеспечения возможности реализации нескольких независимых режимов подачи ТВС в соответствии с определенными режимами работы двигателя. Отверстие впрыска топлива первого контура выполнено в ближней стенке устройства Вентури в направлении, перпендикулярном направлению воздушного потока. Отверстия впрыска топлива вторых топливоподающих контуров выполнены в дальней стенке устройства Вентури в направлении, перпендикулярном направлению воздушного потока. Изобретение позволяет обеспечить подвод ТВС в разные зоны камеры сгорания, несколько снизить вредные выбросы в продуктах сгорания топлива, уменьшить риск коксования и устранить обратные токи топлива. Однако локальный впрыск жидкого топлива в воздушные потоки характеризуется наличием близко расположенных зон «богатых» и «бедных» ТВС, что не обеспечивает достаточную гомогенизацию ТВС. Это приводит к повышенному выбросу окислов азота или требует увеличения длины воздушных каналов системы смешения. Кроме того, небольшие размеры зон рециркуляционной стабилизации горения приводят к сближению границ богатого и бедного срыва пламени.A well-known system developed by SNECMA MOTORS (FR) is a multi-mode fuel assembly system for supplying fuel assemblies to a gas turbine engine (RF Patent No. 2303199 C2, F23R 3/28, 03/05/2003). The system contains fuel supply means located between the first and second air supply channels in the inner annular Venturi cavity, which is formed by the proximal axial and distant radial walls in the direction of flow. Fuel supply means comprise a first circuit provided with at least one fuel injection hole and several second fuel supply circuits. The second fuel supply circuits are independent of the first circuits and are equipped with at least one fuel injection hole to enable the implementation of several independent fuel supply modes in accordance with certain engine operating modes. The primary fuel injection hole is provided in the proximal wall of the venturi device in a direction perpendicular to the direction of air flow. The fuel injection holes of the second fuel supply circuits are made in the far wall of the Venturi device in the direction perpendicular to the direction of the air flow. The invention allows for the supply of fuel assemblies to different zones of the combustion chamber, to slightly reduce harmful emissions in the fuel combustion products, to reduce the risk of coking, and to eliminate reverse currents of fuel. However, local injection of liquid fuel into the air flows is characterized by the presence of closely located zones of “rich” and “poor” fuel assemblies, which does not provide sufficient homogenization of fuel assemblies. This leads to an increased emission of nitrogen oxides or requires an increase in the length of the air channels of the mixing system. In addition, the small size of the zones of recirculation stabilization of combustion leads to a convergence of the boundaries of rich and poor flame outs.
Известна камера сгорания непрерывного действия (Патент РФ на полезную модель №98538, МПК F23С 1/08, F23R 3/36, F23D 17/00, 24.05.2010). Камера содержит корпус с коническим диффузором на входе, устройство зажигания и пристыкованную к диффузору по оси горелку. Горелка включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, состоящие каждая из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе. Причем коллектор газообразного топлива сообщается с форсунками через каналы в смесительных трубках. Каждая смесительная трубка выполнена в виде лопатки аэродинамического профиля со скругленной передней кромкой и утоненной задней кромкой, направленной вдоль канала подачи воздуха в камеру смешения. При запуске камеры в горелку подают воздух и жидкое и/или газообразное топливо, которое распыливают или вдувают с получением топливовоздушной смеси. Полученную смесь подают в камеру сгорания и поджигают. Полезная модель позволяет снизить уровень дымления и эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания ГТУ и ТРД. Однако выбранная конструктивная схема горелки имеет дополнительные возможности получения качественных топливовоздушных смесей, что обеспечивает дальнейшее снижение уровня дымления и эмиссии вредных веществ в продуктах сгорания камеры сгорания непрерывного действия.A continuous combustion chamber is known (RF Patent for Utility Model No. 98538, IPC
Наиболее близким аналогом по назначению и конструкции, что и заявляемое техническое решение, является устройство для сжигания топлива (Патент РФ №2270402, МПК F23R 3/00, 06.08.2004). Устройство содержит цилиндрический корпус с коническим диффузором на входе, установленное на стенке камеры устройство зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору на входе горелку. Горелка включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, состоящие каждая из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе. По оси горелки размещена центральная труба с каналами подвода в камеру сгорания жидкого и газообразного топлив вспомогательных контуров через форсунки на свободном торце трубы. Коаксиально центральной трубе расположена кольцевая камера смешения жидкого и газообразного топлив основных контуров и воздуха. Камера смешения ограничена снаружи стенкой, соединенной с входом диффузора камеры сгорания, спереди крышкой с радиальным каналом подачи воздуха на вход в камеру смешения и сзади каналом подачи топливовоздушной смеси на вход в диффузор камеры сгорания. Канал образован конусообразным стабилизатором пламени с торцевой стенкой по большому основанию на свободном конце центральной трубы и входной частью диффузора камеры сгорания. Камера смешения на выходе снабжена устройством воздействия на топливовоздушную смесь в виде завихрителя, установленном на центральной трубе. Коллектор подачи жидкого топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на торце передней крышки камеры смешения и сообщается с камерой смешения через кольцевой канал с форсунками в центральной трубе. Форсунки расположены в камере смешения по окружности. Коллектор подачи газообразного топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на периферии передней крышки камеры смешения и сообщается через топливные каналы и форсунки в смесительных трубках, расположенных по окружности соосно оси горелки между передней крышкой и наружной стенкой камеры смешения на входе в камеру смешения. Оси форсунок в смесительных трубках расположены под прямым углом к продольной оси камеры смешения. Коллектор подачи газообразного топлива вспомогательного контура выполнен кольцевым, размещен снаружи на торцевой стенке коллектора подачи жидкого топлива основного контура и сообщается кольцевым каналом в центральной трубе с форсунками, расположенными по окружности на периферии торца стабилизатора пламени.The closest analogue in purpose and design, as the claimed technical solution, is a device for burning fuel (RF Patent No. 2270402, IPC
Устройство позволяет обеспечить снижение эмиссии вредных выбросов NOx и СО при реализации двухтопливной (на жидком и газообразном топливе) схемы сжигания топлива без ухудшения основных характеристик работы камеры сгорания. Однако работа камеры сгорания с такой горелкой на основных низкоэмиссионных режимах горения при подаче жидкого топлива не удовлетворяет требованиям ГОСТ по эмиссии вредных веществ (не более 25 ppm), а при подаче газообразного топлива требует снижения эмиссии в соответствии с отдельными региональными ограничениями до значения 5 ppm. Кроме того, в рассматриваемой камере на переходных режимах работы при подаче топлива непосредственно в зону рециркуляции полнота сгорания топлива снижается до неприемлемо низких значений при значительном росте эмиссии СО.The device allows to reduce the emission of harmful emissions of NO x and CO when implementing a dual-fuel (liquid and gaseous fuel) fuel combustion scheme without compromising the basic characteristics of the combustion chamber. However, the operation of the combustion chamber with such a burner at the main low-emission combustion modes when supplying liquid fuel does not meet the requirements of GOST for the emission of harmful substances (no more than 25 ppm), and when supplying gaseous fuel it requires a reduction in emission in accordance with individual regional restrictions to 5 ppm. In addition, in the chamber under consideration in transient modes of operation, when the fuel is supplied directly to the recirculation zone, the completeness of fuel combustion decreases to unacceptably low values with a significant increase in СО emission.
В основу изобретения для авиационных ГТД и наземных ГТУ положено решение задач снижения эмиссии вредных веществ (NOx и СО) в продуктах сгорания на основных режимах при работе на газообразном горючем до значений 5 ppm, а при работе на жидком горючем до значения 25 ppm при исключении падения полноты сгорания на переходных режимах.The basis of the invention for aviation gas turbine engines and ground gas turbines is the solution of the problems of reducing the emission of harmful substances (NO x and CO) in the combustion products in the main modes when working on gaseous fuel to 5 ppm, and when working on liquid fuel to 25 ppm with the exception a decrease in the completeness of combustion in transient conditions.
Поставленные задачи решаются тем, что камера сгорания непрерывного действия содержит цилиндрический корпус с коническим диффузором на входе, установленное на стенке камеры устройство зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору на входе горелку. Горелка включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, состоящие каждая из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе. По оси горелки размещены коллектор с каналом жидкого топлива и центральная труба с каналом газообразного топлива вспомогательных контуров подвода топлив в камеру сгорания соответственно через форсунки по оси и на свободном торце трубы.The tasks are solved in that the continuous combustion chamber comprises a cylindrical body with a conical diffuser at the inlet, a fuel-air mixture ignition device mounted on the chamber wall and a burner connected coaxially to the diffuser at the inlet. The burner includes a system for supplying liquid and gaseous fuels, consisting of each of the auxiliary and main circuits, equipped with fuel supply manifolds at the inlet and nozzles at the outlet. A collector with a liquid fuel channel and a central pipe with a gaseous fuel channel of auxiliary circuits for supplying fuel to the combustion chamber, respectively, through the nozzles along the axis and at the free end of the pipe, are placed along the axis of the burner.
Коаксиально центральной трубе расположена кольцевая камера смешения жидкого и газообразного топлив основных контуров и воздуха. Камера смешения ограничена снаружи стенкой, соединенной с входом диффузора камеры сгорания, а на входе передней крышкой с радиальным. Камера смешения ограничена снаружи стенкой, соединенной с входом диффузора камеры сгорания, а на входе передней крышкой с радиальным каналом подачи воздуха на вход в камеру смешения и на выходе каналом подачи топливовоздушной смеси на вход в диффузор камеры сгорания. Канал образован конусообразным стабилизатором пламени с торцевой стенкой по большому основанию на свободном конце центральной трубы и входной частью диффузора камеры сгорания. К тому же камера смешения на выходе снабжена устройством воздействия на топливовоздупшую смесь, установленным на центральной трубе.Coaxial to the central tube is an annular chamber for mixing liquid and gaseous fuels of the main circuits and air. The mixing chamber is bounded externally by a wall connected to the entrance of the diffuser of the combustion chamber, and at the entrance by a front cover with a radial cover. The mixing chamber is bounded externally by a wall connected to the inlet of the combustion chamber diffuser, and at the inlet by the front cover with a radial channel for supplying air to the entrance to the mixing chamber and at the outlet by the channel for supplying air-fuel mixture to the entrance to the diffuser of the combustion chamber. The channel is formed by a cone-shaped flame stabilizer with an end wall on a large base at the free end of the central pipe and the inlet part of the combustion chamber diffuser. In addition, the mixing chamber at the outlet is equipped with a device for influencing the fuel-inflated mixture mounted on the central pipe.
Коллектор подачи жидкого топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на торце передней крышки камеры смешения и сообщается с камерой смешения через кольцевой канал с форсунками в центральной трубе. При этом форсунки расположены в камере смешения на трубе по окружности.The primary fuel liquid fuel supply manifold is circular, located externally at the end of the front cover of the mixing chamber and communicates with the mixing chamber through an annular channel with nozzles in the central pipe. In this case, the nozzles are located in the mixing chamber on the pipe around the circumference.
Коллектор подачи газообразного топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на периферии передней крышки камеры смешения и сообщается через топливные каналы с форсунками в смесительных трубках. Трубки расположены по окружности соосно оси горелки между передней крышкой и наружной стенкой камеры смешения на входе в камеру смешения, причем оси форсунок в смесительных трубках расположены под прямым углом к продольной оси камеры смешения.The gaseous fuel supply manifold of the main circuit is circular, is located externally on the periphery of the front cover of the mixing chamber and communicates through the fuel channels with nozzles in the mixing tubes. The tubes are arranged circumferentially coaxially with the axis of the burner between the front cover and the outer wall of the mixing chamber at the entrance to the mixing chamber, the nozzle axes in the mixing tubes being at right angles to the longitudinal axis of the mixing chamber.
Коллектор подачи газообразного топлива вспомогательного контура выполнен кольцевым, размещен снаружи на торце коллектора подачи жидкого топлива основного контура и сообщается кольцевым каналом в центральной трубе с форсунками, расположенными по окружности на периферии торца стабилизатора пламени.The auxiliary fuel gas supply manifold is annular, placed externally on the end of the main fuel oil supply manifold, and is communicated by an annular channel in the central pipe with nozzles arranged circumferentially on the periphery of the end of the flame stabilizer.
Новым в камере сгорания является то, что устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными треугольными волнистыми складками ∩-образного профиля в поперечном сечении. Складки равнорасположены по окружности стабилизатора пламени и закреплены каждая одной стороной треугольника на наружной конусообразной поверхности стабилизатора пламени.Причем торцы ∩-образных складок размещены радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени.New in the combustion chamber is that the device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal triangular wavy folds of a ∩-shaped profile in cross section. The folds are equally spaced around the circumference of the flame stabilizer and each is fixed by one side of the triangle on the outer conical surface of the flame stabilizer. Moreover, the ends of the ∩-shaped folds are placed radially in the plane of the end face of the conical flame stabilizer.
Воздействие на топливовоздушную смесь продольными треугольными волнистыми складками ∩-образного профиля в поперечном сечении обеспечивает исключение падения полноты сгорания на переходных режимах и снижение эмиссии вредных веществ в продуктах сгорания на основных режимах работы.The impact on the air-fuel mixture with longitudinal triangular wavy folds of the ∩-shaped profile in the cross section eliminates the drop in the completeness of combustion in transient conditions and reduces the emission of harmful substances in the combustion products in the main modes of operation.
Равномерное расположение треугольных волнистых складок по окружности стабилизатора пламени и закрепление каждой складки одной стороной треугольника на наружной конусообразной поверхности стабилизатора позволяет интенсифицировать горение как на переходных режимах, так и на основных режимах работы камеры сгорания и, тем самым, повысить полноту сгорания топлива и снизить эмиссию NOx и СО.The uniform arrangement of triangular wavy folds around the flame stabilizer and fixing each fold with one side of the triangle on the outer cone-shaped surface of the stabilizer makes it possible to intensify combustion both in transition modes and in the main modes of operation of the combustion chamber and, thereby, increase the completeness of combustion of fuel and reduce NO emission x and CO.
Размещение торцев ∩-образных складок радиально в плоскости торца конусообразного стабилизатора пламени обеспечивает исключение падения полноты сгорания на переходных режимах, снижение эмиссии вредных веществ в продуктах сгорания при оптимальном температурном состоянии материала конструкции предлагаемых складок.Placing the ends of the ∩-shaped folds radially in the plane of the end face of the cone-shaped flame stabilizer ensures the exclusion of a decrease in the completeness of combustion during transient conditions, reduction of emission of harmful substances in the combustion products at the optimum temperature state of the material of construction of the proposed folds.
Существенные признаки изобретения могут иметь развитие и продолжение.The essential features of the invention may be developed and continued.
Максимальная высота ∩-образной складки может составлять от 0,5 до 1,0 высоты канала на выходе из камеры смешения. Это решение является оптимальным для интенсификации смешения при минимизации потерь полного давления.The maximum height of the ∩-shaped fold can be from 0.5 to 1.0 of the height of the channel at the outlet of the mixing chamber. This solution is optimal for intensifying mixing while minimizing the loss of total pressure.
Ширина ∩-образной складки и расстояние между смежными складками у основания должны быть равны. Это позволяет полностью использовать площадь поперечного сечения смесителя для интенсификации смешения топлива с воздухом.The width of the ∩-shaped fold and the distance between adjacent folds at the base should be equal. This allows you to fully use the cross-sectional area of the mixer to intensify the mixing of fuel with air.
Длина стороны складки контактирующей с конусообразной поверхностью стабилизатора пламени может составлять от 1 до 3 величин максимальной высоты ∩-образного профиля на выходе из камеры смешения. Это минимизирует потери полного давления при обтекании складки потоком топливовоздушной смеси.The length of the fold side in contact with the conical surface of the flame stabilizer can be from 1 to 3 values of the maximum height of the ∩-shaped profile at the outlet of the mixing chamber. This minimizes the loss of total pressure when the stream flows around the fold of the air-fuel mixture.
Ось каждой форсунки вспомогательного контура газообразного топлива расположена в плоскости, проходящей через продольную ось горелки и ось симметрии ∩-образного профиля складки в плоскости торца стабилизатора. Это позволяет улучшить полноту сгорания топлива и уменьшить неравномерность полей температур на переходных режимах работы камеры.The axis of each nozzle of the auxiliary circuit of the gaseous fuel is located in a plane passing through the longitudinal axis of the burner and the axis of symmetry of the ∩-shaped profile of the fold in the plane of the end face of the stabilizer. This allows you to improve the completeness of fuel combustion and reduce the unevenness of the temperature fields in transient modes of operation of the chamber.
Продольные треугольные волнистые складки ∩-образного профиля должны быть расположены относительно продольной оси горелки радиально. Это позволяет улучшить эффективность смешения струй топлива и воздуха.The longitudinal triangular wavy folds of the ∩-shaped profile should be located radially relative to the longitudinal axis of the burner. This allows you to improve the efficiency of mixing jets of fuel and air.
Внутренняя полость каждой ∩-образной складки может быть сообщена отверстием в стенке конусообразного стабилизатора центральной трубы с кольцевым каналом вспомогательного контура газообразного топлива. Это позволяет охлаждать материал складки газообразным топливом и дополнительно улучшить качество смешения топлива с воздухом.The internal cavity of each ∩-shaped fold can be communicated by an opening in the wall of the conical stabilizer of the central pipe with the annular channel of the auxiliary circuit of the gaseous fuel. This allows you to cool the crease material with gaseous fuel and further improve the quality of mixing the fuel with air.
Таким образом, решены поставленные в изобретении для авиационных ГТД и наземных ГТУ задачи. Предложенная камера сгорания непрерывного действия позволяет:Thus, the tasks set in the invention for aviation gas turbine engines and ground gas turbine engines are solved. The proposed continuous combustion chamber allows you to:
- снизить эмиссию вредных веществ (NOx и СО) в продуктах сгорания на основных режимах при работе на газообразном горючем до значений 5 ppm, а при работе на жидком горючем до значений 25 ppm;- reduce the emission of harmful substances (NO x and CO) in the combustion products in the main modes when working on gaseous fuel to values of 5 ppm, and when working on liquid fuel to values of 25 ppm;
- исключить падение полноты сгорания топлива на переходных режимах.- to exclude a drop in the completeness of fuel combustion in transient conditions.
- исключить падение полноты сгорания топлива на переходных режимах.- to exclude a drop in the completeness of fuel combustion in transient conditions.
Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием камеры сгорания непрерывного действия и ее работы со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг.1-3, где:The present invention is illustrated by the following detailed description of the continuous combustion chamber and its operation with reference to the illustrations presented in figures 1-3, where:
на фиг.1 изображен продольный разрез камеры сгорания с горелкой;figure 1 shows a longitudinal section of a combustion chamber with a burner;
на фиг.2 - вид А на фиг.1 со стороны выхода камеры сгорания на торец стабилизатора пламени и торцы волнистых складок ∩-образного профиля смесителя топлива и воздуха горелки;in Fig.2 is a view A in Fig.1 from the exit side of the combustion chamber to the end of the flame stabilizer and the ends of the wavy folds of the ∩-shaped profile of the fuel and burner air mixer;
на фиг.3 - продольный разрез Б-Б стабилизатора пламени на фиг.2 по плоскости симметрии профиля ∩-образной складки смесителя.figure 3 is a longitudinal section bB of the flame stabilizer in figure 2 along the plane of symmetry of the profile of the ∩-shaped folds of the mixer.
Камера сгорания непрерывного действия содержит (см. фиг.1) цилиндрический корпус 1 с коническим диффузором 2 на входе, установленное на стенке 3 камеры устройство 4 зажигания топливовоздушной смеси и пристыкованную соосно к диффузору 2 на входе горелку 5. Горелка 5 включает системы подачи жидкого и газообразного топлив, состоящие каждая, из вспомогательного и основного контуров, снабженных коллекторами подачи топлив на входе и форсунками на выходе. По оси горелки 5 размещены коллектор с каналом 6 жидкого топлива (не показано) и центральная труба 7 с каналом 8 газообразного топлива вспомогательных контуров подвода топлив в камеру сгорания соответственно через форсунки 9 по оси и 10 на свободном торце 11 трубы 7.The continuous combustion chamber contains (see Fig. 1) a
Коаксиально центральной трубе 7 расположена кольцевая камера 12 смешения жидкого и газообразного топлив основных контуров и воздуха. Камера 12 ограничена снаружи стенкой 13, соединенной со стенкой 3 входа диффузора 2 камеры сгорания, а на входе передней крышкой 14 с радиальным каналом 15 подачи воздуха на вход в камеру смешения 12 и на выходе каналом 16 подачи топливовоздушной смеси на вход в диффузор 2 камеры сгорания. Канал 16 образован конусообразным стабилизатором 17, к тому же камера 12 смешения на выходе снабжена устройством воздействия на топливовоздушную смесь, установленным на конусообразном стабилизаторе 17 пламени.Coaxial to the central pipe 7 is an annular chamber 12 for mixing liquid and gaseous fuels of the main circuits and air. The chamber 12 is bounded externally by a wall 13 connected to the
Коллектор 18 подачи жидкого топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на торце передней крышки 14 камеры смешения 12 и сообщается с камерой смешения 12 через кольцевой канал 19 с форсунками 20 в центральной трубе 7. При этом форсунки 20 расположены в камере смешения 12 на трубе 7 по окружности.The manifold 18 for supplying liquid fuel to the main circuit is circular, is located externally on the end of the front cover 14 of the mixing chamber 12 and communicates with the mixing chamber 12 through the annular channel 19 with nozzles 20 in the central pipe 7. Moreover, the nozzles 20 are located in the mixing chamber 12 on the pipe 7 around the circumference.
Коллектор 21 подачи газообразного топлива основного контура выполнен кольцевым, расположен снаружи на периферии передней крышки 14 камеры смешения 12. Коллектор 21 сообщается через топливные каналы (не показано) с форсунками 22 в смесительных трубках 23. Смесительные трубки 23 расположены по окружности соосно оси горелки 5 между передней крышкой 14 и наружной стенкой 13 камеры смешения 12 в канале 15 на входе в камеру смешения 12. Оси форсунок 22 в смесительных трубках 23 расположены под прямым углом к продольной оси камеры смешения 12.The collector 21 for supplying gaseous fuel to the main circuit is circular, located outside the periphery of the front cover 14 of the mixing chamber 12. The collector 21 communicates via fuel channels (not shown) with nozzles 22 in the mixing tubes 23. The mixing tubes 23 are arranged circumferentially coaxially with the axis of the
Коллектор 24 подачи газообразного топлива вспомогательного контура выполнен кольцевым, размещен снаружи на торце коллектора 18 подачи жидкого топлива основного контура и сообщается кольцевым каналом 8 в центральной трубе 7 с форсунками 10, расположенными по окружности на периферии торца 11 стабилизатора пламени 17.The auxiliary gas gaseous fuel supply manifold 24 is annular, placed externally at the end of the main fuel oil supply manifold 18, and is communicated by an annular channel 8 in the central pipe 7 with
Устройство воздействия на топливовоздушную смесь на выходе камеры смешения выполнено в виде смесителя с продольными треугольными волнистыми складками 25 ∩-образного профиля в поперечном сечении, равнорасположенными по окружности стабилизатора 17 пламени и закрепленными каждая одной стороной треугольника на наружной конусообразной поверхности стабилизатора 17. Причем торцы ∩-образных складок 25 размещены радиально в плоскости торца 11 конусообразного стабилизатора 17 пламени.The device for influencing the air-fuel mixture at the outlet of the mixing chamber is made in the form of a mixer with longitudinal triangular wavy folds of a 25 ∩-shaped cross-section, equally spaced around the circumference of the flame stabilizer 17 and each fixed by one side of the triangle on the outer conical surface of the stabilizer 17. Moreover, the ends ∩- shaped
Следует отметить, что камера сгорания может иметь отдельные дополнения:It should be noted that the combustion chamber may have separate additions:
- максимальная высота h складки 25 ∩-образного стабилизатора 17 составляет от 0,5 до 1,0 высоты Н канала 16 на выходе из камеры смешения 12.- the maximum height h of the folds of the 25 ∩-shaped stabilizer 17 is from 0.5 to 1.0 of the height H of the channel 16 at the outlet of the mixing chamber 12.
- ширина ∩-образной складки и расстояние между смежными складками у основания в плоскости торца 11 стабилизатора 17 равны.- the width of the ∩-shaped folds and the distance between adjacent folds at the base in the plane of the end face 11 of the stabilizer 17 are equal.
- длина L стороны складки 25 контактирующей с конусообразной поверхностью стабилизатора 17 пламени составляет от 1 до 3 величин максимальной высоты ∩-образного профиля на выходе из камеры смешения.- the length L of the side of the
- ось каждой форсунки вспомогательного контура газообразного топлива расположена в плоскости, проходящей через продольную ось горелки 5 и ось симметрии ∩-образного профиля складки 25 в плоскости торца 11 стабилизатора 17.- the axis of each nozzle of the auxiliary circuit of the gaseous fuel is located in a plane passing through the longitudinal axis of the
- продольные треугольные волнистые складки 25 ∩-образного профиля расположены относительно продольной оси горелки 5 радиально.- longitudinal triangular wavy folds 25 ∩-shaped profile located relative to the longitudinal axis of the
- внутренняя полость каждой ∩-образной складки 25 сообщена отверстием 26 в стенке конусообразного стабилизатора 17 центральной трубы 7 с кольцевым каналом 8 вспомогательного контура газообразного топлива.- the inner cavity of each ∩-shaped
Камера сгорания работает следующим образом. Воздух через радиальный канал 15 горелки подается в камеру 12 смешения воздуха и топлива, а через канал 16, диффузор 2 в камеру сгорания и далее в атмосферу. При наличии ∩-образных складок 25 на стабилизаторе 17 пламени воздушный поток в канале 16 разделяется на отдельные равновеликие струи, в которых улучшаются характеристики смешения газа с воздухом. Для случая повернутых под углом к продольной оси горелки ∩-образных складок 25 воздушный поток в канале 16 получает вращательно-поступательное движение. Это является другим направлением улучшения характеристик смешения газа с воздухом.The combustion chamber operates as follows. Air through the radial channel 15 of the burner is supplied to the chamber 12 for mixing air and fuel, and through the channel 16, the diffuser 2 into the combustion chamber and further into the atmosphere. In the presence of ∩-shaped
При обтекании воздухом стабилизатора 17 за торцом 11 трубы 7 образуется зона рециркуляционного течения, которая сохраняется примерно до середины камеры сгорания. Зона рециркуляционного течения используется для стабилизации пламени при работе камеры. При подаче газообразного топлива из коллектора 24 вспомогательного контура через кольцевой канал 8 в центральной трубе 7 и форсунки 10 в зону рециркуляции за торцом 11 стабилизатора 17 образуется топливовоздушная смесь. После включения устройства зажигания 4 топливовоздушная смесь в зоне рециркуляции воспламеняется и создает очаг горения. Для выхода на режим низкоэмиссионного горения в коллектор 21 основного контура подают газообразное топливо. Из коллектора 21 топливо через топливные каналы (не показано) и форсунки 22 в смесительных трубках 23 подают через радиальный канал 15 в камеру 12, где смешивают с воздухом и создают гомогенную топливовоздушную смесь. Эту смесь через канал 16, в котором установлен смеситель с ∩-образными складками 25, направляют в камеру сгорания. В зоне рециркуляции за стабилизатором 17 топливовоздушную смесь воспламеняют от факела в очаге горения газообразного топлива вспомогательного контура. После воспламенения топливововоздушной смеси основного контура и выхода на заданный режим подачу газообразного топлива в коллектор 24 вспомогательного контура уменьшают до минимума или отключают.When air flows around the stabilizer 17 behind the end 11 of the pipe 7, a recirculation flow zone is formed, which remains approximately until the middle of the combustion chamber. The recirculation flow zone is used to stabilize the flame during camera operation. When gaseous fuel is supplied from the auxiliary circuit collector 24 through an annular channel 8 in the central pipe 7 and the
Камера сгорания на жидком топливе работает следующим образом. Воздух через радиальный канал 15 горелки 5 подают по тракту в камеру сгорания, а далее в атмосферу. При обтекании воздухом стабилизатора 17 за торцом 11 трубы 7 образуется зона рециркуляционного течения, используемая для стабилизации пламени. Жидкое топливо по каналу 6 вспомогательного контура (не показано) через форсунку 9 подают в осевую зону за торцом 11 стабилизатора 17, смешивают его с воздухом и создают гомогенную топливовоздушную смесь. После включения устройства зажигания 4 топливовоздушную смесь в зоне рециркуляции воспламеняют и создают очаг горения. Для выхода на режим низкоэмиссионного горения в коллектор 18 основного контура подают жидкое топливо. Из коллектора 18 топливо по каналу 19 и форсунки 20 подают в камеру смешения 12, где распыливают, испаряют и создают гомогенную топливовоздушную смесь основного жидкого топлива. Эту смесь через канал 16, в котором установлен смеситель с ∩-образными складками 25, направляют в камеру сгорания. В зоне рециркуляции за торцом 11 стабилизатора 17 топливовоздушную смесь основного топлива воспламеняют от факела в очаге горения жидкого топлива вспомогательного контура. По мере увеличения расхода жидкого топлива основного контура и вывода камеры сгорания на режим низкоэмиссионного горения уменьшают и отключают расход жидкого топлива вспомогательного контура. Эффективная работа камеры сгорания на жидком топливе достигается за счет интенсивного испарения и смешения жидкого топлива с воздухом до попадания в камеру сгорания.The combustion chamber on liquid fuel operates as follows. Air through the radial channel 15 of the
Переход с газообразного топлива на жидкое или обратно осуществляют обычно на дроссельных режимах работы камеры при подаче некоторого количества вспомогательного топлива. Возможна одновременная работа камеры сгорания на газообразном и жидком топливах.The transition from gaseous to liquid fuel or vice versa is usually carried out in the throttle modes of the chamber when a certain amount of auxiliary fuel is supplied. Simultaneous operation of the combustion chamber on gaseous and liquid fuels is possible.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106140/06A RU2456510C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Continuous-action combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106140/06A RU2456510C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Continuous-action combustion chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456510C1 true RU2456510C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011106140/06A RU2456510C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Continuous-action combustion chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456510C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103017203A (en) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | Fractional combustion chamber |
| RU2527011C1 (en) * | 2013-05-23 | 2014-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Continuous combustion chamber |
| RU2665009C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Double circuit burner |
| RU185201U1 (en) * | 2017-12-01 | 2018-11-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | CONTINUOUS COMBUSTION CAMERA |
| CN114688533A (en) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 西安航天源动力工程有限公司 | Nozzle of fuel pipe, ignition device and gasification furnace |
| RU2789950C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Front device of the combustion chamber of a gas turbine engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408825A (en) * | 1993-12-03 | 1995-04-25 | Westinghouse Electric Corporation | Dual fuel gas turbine combustor |
| US5435126A (en) * | 1994-03-14 | 1995-07-25 | General Electric Company | Fuel nozzle for a turbine having dual capability for diffusion and premix combustion and methods of operation |
| RU2083926C1 (en) * | 1993-04-13 | 1997-07-10 | Виноградов Евгений Дмитриевич | Combustion chamber premixing cavity |
| RU2086857C1 (en) * | 1994-01-26 | 1997-08-10 | Акционерное общество закрытого типа "Минитокс" | Forechamber of combustion chamber |
| US5816049A (en) * | 1997-01-02 | 1998-10-06 | General Electric Company | Dual fuel mixer for gas turbine combustor |
| RU2303199C2 (en) * | 2002-03-07 | 2007-07-20 | Снекма Моторс | System for supplying fuel-air mixture to combustion chamber |
-
2011
- 2011-02-18 RU RU2011106140/06A patent/RU2456510C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2083926C1 (en) * | 1993-04-13 | 1997-07-10 | Виноградов Евгений Дмитриевич | Combustion chamber premixing cavity |
| US5408825A (en) * | 1993-12-03 | 1995-04-25 | Westinghouse Electric Corporation | Dual fuel gas turbine combustor |
| RU2086857C1 (en) * | 1994-01-26 | 1997-08-10 | Акционерное общество закрытого типа "Минитокс" | Forechamber of combustion chamber |
| US5435126A (en) * | 1994-03-14 | 1995-07-25 | General Electric Company | Fuel nozzle for a turbine having dual capability for diffusion and premix combustion and methods of operation |
| US5816049A (en) * | 1997-01-02 | 1998-10-06 | General Electric Company | Dual fuel mixer for gas turbine combustor |
| RU2303199C2 (en) * | 2002-03-07 | 2007-07-20 | Снекма Моторс | System for supplying fuel-air mixture to combustion chamber |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103017203A (en) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | Fractional combustion chamber |
| CN103017203B (en) * | 2012-12-06 | 2016-05-25 | 成都中科航空发动机有限公司 | The fractional combustion chamber of a kind of main combustion stage loopful air inlet |
| RU2527011C1 (en) * | 2013-05-23 | 2014-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Continuous combustion chamber |
| RU2665009C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Double circuit burner |
| RU185201U1 (en) * | 2017-12-01 | 2018-11-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | CONTINUOUS COMBUSTION CAMERA |
| CN114688533A (en) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 西安航天源动力工程有限公司 | Nozzle of fuel pipe, ignition device and gasification furnace |
| RU2789950C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Front device of the combustion chamber of a gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7757491B2 (en) | Fuel nozzle for a gas turbine engine and method for fabricating the same | |
| US6374615B1 (en) | Low cost, low emissions natural gas combustor | |
| CN102200291B (en) | Pneumatic primary level graded low-pollution combustion chamber | |
| US20170138600A1 (en) | Fuel injector with premix pilot nozzle | |
| JP6196868B2 (en) | Fuel nozzle and its assembly method | |
| US20020092302A1 (en) | Combustor mixer having plasma generating nozzle | |
| US20090320484A1 (en) | Methods and systems to facilitate reducing flashback/flame holding in combustion systems | |
| JP2002195563A (en) | Method and device for reducing burner emission | |
| RU2456510C1 (en) | Continuous-action combustion chamber | |
| RU2439435C1 (en) | Gte combustion chamber front device fuel-air module | |
| RU98538U1 (en) | CONTINUOUS COMBUSTION CAMERA | |
| US9625153B2 (en) | Low calorific fuel combustor for gas turbine | |
| RU187171U1 (en) | Gas oil burner | |
| US9677766B2 (en) | Fuel nozzle for use in a turbine engine and method of assembly | |
| RU2770093C1 (en) | Fuel-air module of the front-end device of a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine | |
| RU170359U1 (en) | Injector module of a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine | |
| RU185201U1 (en) | CONTINUOUS COMBUSTION CAMERA | |
| RU2749434C1 (en) | Air-fuel burner and frontal device of combustion chamber | |
| RU2527011C1 (en) | Continuous combustion chamber | |
| RU86280U1 (en) | FUEL COMBUSTION DEVICE IN COMBUSTION CHAMBER | |
| RU2098719C1 (en) | Power plant gas turbine combustion chamber | |
| RU2347144C1 (en) | Annular combustion chamber of gas turbine engine and method of its operation | |
| CN109282307B (en) | Standing vortex cavity rotational flow atomization device for flame tube head | |
| RU38218U1 (en) | DEVICE FOR PREPARING AND SUBMITTING A FUEL-AIR MIXTURE TO THE COMBUSTION CHAMBER | |
| RU2386082C1 (en) | Device for preparing air-and-fuel mixture to be supplied to combustion chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190219 |