RU2604146C2 - Камера сгорания (варианты) и способ распределения топлива в камере сгорания - Google Patents
Камера сгорания (варианты) и способ распределения топлива в камере сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604146C2 RU2604146C2 RU2012146621/06A RU2012146621A RU2604146C2 RU 2604146 C2 RU2604146 C2 RU 2604146C2 RU 2012146621/06 A RU2012146621/06 A RU 2012146621/06A RU 2012146621 A RU2012146621 A RU 2012146621A RU 2604146 C2 RU2604146 C2 RU 2604146C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubes
- fuel
- chamber
- combustion chamber
- upstream
- Prior art date
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
- F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
-
- 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
-
- 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
- F23D—BURNERS
- F23D2209/00—Safety arrangements
- F23D2209/10—Flame flashback
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2209/00—Safety arrangements
- F23D2209/20—Flame lift-off / stability
-
- 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
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Камера сгорания содержит пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания. Указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. Трубки проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность, при этом каждая трубка обеспечивает проточное сообщение через пучок трубок. Между смежными трубками внутри пучка трубок в осевом направлении проходит отражатель. Способ распределения топлива в камере сгорания включает обеспечение прохождения топлива в камеру избыточного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, кожухом и трубками, проходящими от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности. Указанный способ дополнительно включает обеспечение соударения топлива с отражателем, который проходит в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
ЗАЯВЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ИССЛЕДОВАНИЯМ
[0001] Настоящее изобретение выполнено при правительственной поддержке по контракту №DE-FC26-05NT42643, предоставленному Министерством Энергетики. Правительство имеет определенные права на настоящее изобретение.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данное изобретение, в целом, относится к камере сгорания и способу распределения топлива в камере сгорания.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Камеры сгорания обычно используются в производственных процессах и процессах, связанных с выработкой электроэнергии, для воспламенения топлива с созданием рабочих газов, имеющих высокую температуру и давление. Например, турбомашины, такие как газовые турбины, обычно содержат одну или несколько камер сгорания для выработки энергии или тяги. Обычная газовая турбина, используемая для выработки электроэнергии, содержит осевой компрессор в передней части, одну или несколько камер сгорания, расположенных вокруг средней части, и турбину в задней части. К указанному компрессору может подаваться атмосферный воздух, при этом вращающиеся лопатки и стационарные лопатки в компрессоре сообщают кинетическую энергию рабочей текучей среде (воздуху) с получением сжатой рабочей течей среды, находящейся в высокоэнергетическом состоянии. Затем сжатая рабочая текучая среда выходит из компрессора и проходит через одну или несколько форсунок в камеру сжигания, расположенную в каждой камере сгорания, в которой сжатая рабочая текучая среда смешивается с топливом и воспламеняется с образованием рабочих газов, имеющих высокую температуру и давление. Полученные рабочие газы расширяются в турбине, обеспечивая ее работу. Например, расширение рабочих газов в турбине может приводить во вращение вал, присоединенный к генератору, с производством электроэнергии.
[0004] На конструкцию и работу камер сгорания оказывают влияние различные проектные и эксплуатационные параметры. Например, высокие температуры рабочих газов обычно улучшают термодинамическую эффективность камеры сгорания. Однако повышенные температуры рабочих газов также способствуют обратному удару пламени или состояниям удержания пламени, при которых указанное пламя перемещается в направлении топлива, подаваемого форсунками, создавая при этом возможность серьезного повреждения форсунок за сравнительно короткое время. Кроме того, более высокие температуры рабочих газов обычно увеличивают скорость диссоциации двухатомного азота, увеличивая при этом образование оксидов азота (NOx). И наоборот, более низкая температура рабочих газов, обусловленная уменьшенным потоком топлива и/или работой под уменьшенной нагрузкой (неполная нагрузка), обычно снижает скорости протекания химических реакций в рабочих газах, увеличивая при этом образование окиси углерода и несгоревших углеводородов.
[0005] В конкретной конструкции камера сгорания может содержать торцевую крышку, которая проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания, и набор трубок, который может быть расположен в виде одного или нескольких пучков трубок, проходящих через торцевую крышку для обеспечения проточного сообщения через торцевую крышку в камеру сгорания. Топливо может подаваться к топливной камере повышенного давления, расположенной внутри торцевой крышки и обеспечивающей прохождение вокруг трубок и конвективное охлаждение указанных трубок. Затем топливо может проходить в указанные трубки и смешиваться с рабочей текучей средой, проходящей через трубки, до выхода из указанных трубок в камеру сгорания.
[0006] Несмотря на эффективность в обеспечении возможности работы при более высоких рабочих температурах с одновременной защитой от обратного удара пламени или удержания пламени и контролем над нежелательными выбросами, возможна ситуация, когда топливо, проходящее вокруг трубок и в трубки, не распределяется равномерно. В частности, сами трубки могут блокировать поток топлива и препятствовать его равномерному прохождению по той стороне трубки, которая противоположна направлению прохождения потока топлива. В результате обеспечиваемое топливом конвективное охлаждение, а также концентрация топлива, проходящего через трубки предварительного смешивания, могут меняться в радиальном направлении поперек пучка трубок. В результате обоих явлений в камере сжигания могут возникать локализованные горячие зоны и/или огненные дорожки топлива, что снижает проектные допустимые пределы рабочего режима, связанные с обратным ударом пламени или удержанием пламени, и может увеличить нежелательные выбросы. Таким образом, возникает необходимость в камере сгорания и способе распределения топлива в камере сгорания, которые улучшают распределение топлива и охлаждение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Аспекты и преимущества данного изобретения изложены ниже в описании и могут быть либо поняты из описания, либо уяснены при реализации данного изобретения на практике.
[0008] В одном варианте выполнения данного изобретения предлагается камера сгорания, содержащая пучок трубок, который проходит в радиальном направлении через по меньшей мере часть камеры сгорания, причем указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. От верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность проходит набор трубок, каждая из которых обеспечивает проточное сообщение через указанный пучок трубок. Внутри пучка трубок между смежными трубками в осевом направлении проходит отражатель.
[0009] В другом варианте выполнения данного изобретения предлагается камера сгорания, содержащая пучок трубок; который проходит в радиальном направлении через по меньшей мере часть камеры сгорания. Указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. Верхняя по потоку и нижняя по потоку поверхности окружены в окружном направлении кожухом, ограничивающим по меньшей мере частично топливную камеру повышенного давления внутри пучка трубок. От верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность проходит набор трубок, каждая из которых обеспечивает проточное соединение через указанный пучок трубок. Указанная камера сгорания дополнительно содержит средства, предназначенные для распределения топлива вокруг указанного набора трубок.
[0010] В настоящем изобретении также предлагается способ распределения топлива в камере сгорания, который включает обеспечение прохождения топлива в топливную - камеру повышенного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, отделенной в осевом направлении от верхней по потоку поверхности, кожухом, окружающим в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, и набор трубок, проходящих от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности. Указанный способ дополнительно включает обеспечение соударения топлива с отражателем, который проходит в осевом направлении между смежными трубками внутри топливной камеры повышенного давления.
[0011] Признаки и аспекты вариантов выполнения, а также другие особенности будут более очевидны специалистам при рассмотрении подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи детально изложено полное раскрытие данного изобретения, достаточное для его реализации специалистом, включая предпочтительный вариант выполнения. На чертежах
[0013] фиг.1 изображает упрощенный вид сбоку иллюстративной камеры сгорания, в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения;
[0014] фиг.2 изображает увеличенный вид сбоку пучка трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;
[0015] фиг.3 изображает пучок трубок, показанный на фиг.2, в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;
[0016] фиг.4 изображает увеличенный вид сбоку пучка трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения;
[0017] фиг.5 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С;
[0018] фиг.6 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другим вариантом выполнения; и
[0019] фиг.7 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другим вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Далее подробно описаны варианты выполнения изобретения, один или несколько примеров которых изображены на сопроводительных чертежах. В описании использованы цифровые и буквенные обозначения для отсылки к элементам, показанным на чертежах. Для одинаковых или подобных частей данного изобретения использованы одинаковые или подобные обозначения на чертежах и в описании. Применительно к данному документу термины «верхний по потоку» и «нижний по потоку» относятся к относительному положению компонентов в пути прохождения текучей среды. Например, компонент А является верхним по потоку от компонента В, если текучая среда проходит от компонента А к компоненту В. И, наоборот, компонент В является нижним по потоку от компонента А, если компонент В принимает текучую среду от компонента А.
[0021] Каждый пример служит для объяснения настоящего изобретения, но не ограничивает его. Фактически, специалистам должно быть очевидным, что в данное изобретение могут быть внесены модификации и изменения без отклонения от объема правовой охраны и сущности данного изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта выполнения, могут использоваться в другом варианте выполнения для создания еще одного варианта выполнения. Таким образом, предполагается, что данное изобретение распространяется на такие модификации и изменения, а также их эквиваленты, какие подпадают под объем правовой охраны прилагаемой формулы изобретения.
[0022] В различных вариантах выполнения изобретения предлагается камера сгорания и способ распределения топлива в указанной камере сгорания. Камера сгорания содержит в целом пучок трубок с набором трубок, который обеспечивает возможность тщательного перемешивания топлива и рабочей текучей среды перед их поступлением в камеру сгорания. В конкретных вариантах выполнения камера сгорания также содержит отражатель или средства, предназначенные для распределения топлива вокруг указанных трубок для улучшения охлаждения трубок. Несмотря на то, что варианты выполнения данного изобретения приведены в целом с иллюстративными целями в отношении камеры сгорания, расположенной в турбомашине, такой как газовая турбина, для специалиста очевидно, что варианты выполнения данного изобретения могут быть применены к любой камере сгорания и не ограничиваются камерой сгорания для турбомашины, если это специально не оговорено в формуле изобретения.
[0023] На фиг.1 показан упрощенный вид сбоку иллюстративной камеры 10 сгорания, которая может использоваться в газовой турбине, в соответствии с одним вариантом данного изобретения. Указанная камера 10 может быть окружена корпусом 12 и торцевой заглушкой 14, содержащим рабочую текучую среду 16, проходящую к камере 10. Рабочая текучая среда 16 может проходить через проточные отверстия 18, расположенные в защитном рукаве 20, с протеканием вдоль наружной стороны переходной части 22 и трубы 24, обеспечивая конвективное охлаждение переходной части 22 и трубы 24. Когда рабочая текучая среда 16 достигает торцевой заглушки 14, указанная текучая среда 16 изменяет направление на обратное и проходит через торцевую крышку 26 в камеру 28 сжигания, расположенную ниже по потоку от крышки 26.
[0024] Торцевая крышка 26 может содержать набор трубок 30, расположенных в радиальном направлении в одном или нескольких пучках 32. На фиг.2 показан увеличенный вид сбоку иллюстративного пучка 32 трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии с первым вариантом данного изобретения, а на фиг.3 показан указанный пучок 32, представленный на фиг.2, в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Как показано на чертежах, каждый пучок 32 имеет в целом верхнюю по потоку поверхность 34, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности 36, при этом трубки 30 проходят от поверхности 34 к поверхности 36 с обеспечением проточного сообщения для указанной текучей среды 16, проходящей через пучок 32 к камере 28 сжигания. Верхняя по потоку и нижняя по потоку поверхности 34, 36 окружены в окружном направлении кожухом 38 с образованием по меньшей мере частично топливной камеры 40 повышенного давления внутри указанного пучка 32. Через верхнюю по потоку поверхность 34 и/или кожух 38 может проходить топливопровод 42, обеспечивающий проточное сообщение для топлива 44, которое поступает в топливную камеру 40 в каждом пучке 32. Одна или несколько из указанных трубок 30 может иметь отверстие 46 для топлива, обеспечивающее проточное сообщение из топливной камеры 40 в одну или несколько трубок 30. Указанные отверстия 46 могут быть выполнены с наклоном в радиальном, осевом и/или азимутальном направлении так, чтобы обеспечивать и/или сообщать вихревое движение топливу 44, проходящему через указанные отверстия 46 в трубки 30. Таким образом рабочая текучая среда 16 может проходить в трубки 30, а топливо 44 из указанной камеры 40 может проходить через отверстия 46 в трубки 30, смешиваясь с рабочей текучей средой 16. Затем смесь топлива с указанной текучей средой может проходить через трубки 30 в камеру 28 сжигания.
[0025] Конкретная форма, размер и количество трубок 30 и пучков 32 может изменяться в соответствии с конкретными вариантами выполнения. Например, трубки 30 обычно изображаются с цилиндрической формой, однако в других вариантах выполнения в пределах объема правовой охраны изобретения трубки 30 могут иметь поперечные сечения практически любой геометрической формы. Подобным образом, камера 10 сгорания может содержать один пучок 32 трубок, проходящий в радиальном направлении по всей торцевой крышке 26, или камера 10 может содержать несколько пучков 32 с трубками кольцевой, треугольной, квадратной, овальной или заданной формы в различных схемах расположения в крышке 26. Специалисту понятно, что форма, размер и количество трубок 30 в пучках 32 не ограничивается в изобретении, если это специально не изложено в формуле изобретения.
[0026] Как показано на фиг.2 и 3, каждый пучок 32 трубок дополнительно содержит средства распределения топлива 44 вокруг трубок 30. Распределение топлива 44 в радиальном направлении вокруг трубок 30 обеспечивает возможность более равномерного теплообмена между топливом 44 и трубками 30, уменьшая при этом локализованные горячие зоны в трубках 30, которые могут привести к состояниям поддержания пламени или обратного удара пламени. Кроме того, более равномерно распределенное топливо 44 приводит к более равномерному потоку топлива, поступающего через отверстия 46 для топлива в трубки 30, уменьшая любые локальные огневые дорожки или высокие концентрации топлива в камере 28 сжигания, которые могут увеличить нежелательные выбросы.
[0027] Конструкция, обеспечивающая распределение топлива 44 в радиальном направлении вокруг трубок 30, может содержать любую направляющую поток лопатку, панель, направляющий элемент или отражатель другого типа, подходящего для использования в условиях непрерывного воздействия температур и давлений, связанных с камерой 10 сгорания. Например, в конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.2 и 3, средства распределения топлива 44 вокруг трубок 30 представляет собой отражатель 50, расположенный в целом между смежными трубками 30 внутри указанной топливной камеры 40 для изменения направления прохождения топлива 44 вокруг трубок 30. В конкретных вариантах выполнения отражатель 50 может проходить в осевом направлении от поверхности 34 к поверхности 36. Альтернативно или дополнительно отражатель 50 может быть ориентирован по существу параллельно трубкам 30 или наклонен в осевом направлении относительно трубок 30 для распределения топлива 44 в топливной камере 40 в осевом направлении, а также в радиальном направлении.
[0028] Как показано на фиг.2 и 3, отражатель 50 может содержать одну или несколько пластин 52, имеющих перфорационные отверстия 54 или прорези, проходящие сквозь пластины 52. Сплошная часть пластин 52 может изменять направление топлива 44 вокруг трубок 30, а указанные отверстия 54 или прорези в пластинах 52 могут обеспечивать возможность прохождения топлива 44 через пластины 52 в требуемых местах, обеспечивая более равномерное распределение потока топлива, проходящего через топливную камеру 40. В конкретных вариантах выполнения перфорационные отверстия 54 или прорези могут быть выполнены более длинными в осевом направлении чем в окружном направлении, при этом указанные отверстия 54 или прорези могут быть расположены на одной линии с трубками 30 в радиальном направлении, обеспечивая возможность прохождения топлива 44 через пластины 52 в конкретном месте относительно трубок 30. Например, в конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.2 и 3, топливо 44 проходит от топливопровода 42 в целом в радиально наружном направлении во всех направлениях. Сплошная часть пластин 52 изменяет направление потока топлива вокруг трубок 30, а отверстия 54 или прорези в пластинах расположены на одной линии в радиальном направлении с трубками 30, обеспечивая предпочтительно возможность прохождения топлива 44 через радиально наружную часть трубок 30. Таким образом, топливо более равномерно распределяется по топливной камере 40 и обеспечивает более равномерное охлаждение всех поверхностей вокруг трубок 30.
[0029] На фиг.4 показан увеличенный вид пучка 32 трубок, представленного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения, а на фиг.5-7 показаны виды пучка 32, представленного на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другими различными вариантами выполнения. В конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.4-7, отражатель 50 содержит набор стержней 56, которые обеспечивают изменение направления потока топлива 44 вокруг трубок 30. Несмотря на то, что в каждом варианте выполнения показаны полые стержни 56, тем не менее, данное изобретение не ограничивается полыми стержнями 56 и также может содержать сплошные стержни 56. Как показано на фиг.5-7, наружная поверхность стержней 56 может быть различной в различных вариантах выполнения. Например, в варианте выполнения, показанном на фиг.5, каждый стержень имеет наклонную наружную поверхность 68, которая обеспечивает отклонение топлива 44 вокруг трубок 30. Альтернативно, как показано в вариантах выполнения, изображенных на фиг.6 и 7, каждый стержень 56 имеет дугообразную наружную поверхность 60. В частности, в варианте выполнения, показанном на фиг.6, дугообразная наружная поверхность 60 по существу имеет круговую или выпуклую форму. Альтернативно, как показано в конкретном варианте выполнения, изображенном на фиг.7, указанная наружная поверхность 60 может иметь вогнутую форму. Конкретная форма, размер и количество стержней 56 зависят от различных эксплуатационных факторов, включая, но не ограничиваясь, размер пучка 32 трубок, количество трубок 30 в пучке 32, предполагаемый тип топлива, предполагаемый рабочий уровень и температура и/или толщина трубок 30.
[0030] Различные варианты выполнения, показанные и рассмотренные в отношении фиг.1-7, также могут включать способ распределения топлива 44 в камере 10 сгорания. Например, указанный способ может включать прохождение топлива 44 в топливную камеру 40, образованную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью 34, нижней по потоку поверхностью 36, кожухом 38 и трубками 30. Указанный способ может дополнительно включать соударение или столкновение топлива 44 с отражателем 50, проходящим в осевом направлении внутри топливной камеры 40 между смежными трубками 30. Таким образом топливо 44 может быть распределено в радиальном направлении вокруг трубок 30. В конкретных вариантах выполнениях отражатель 50 может быть наклонен в осевом направлении относительно трубок 30 так, что этап соударения или столкновения обеспечивает распределение топлива 44 в осевом направлении в топливной камере 40.
[0031] Описанные в данном документе устройства и способы могут обеспечивать одно или более преимуществ по сравнению с существующими форсунками и камерами сгорания. Например, распределение топлива 44 вокруг трубок 30 обеспечивает возможность более равномерного прохождения топлива 44 по всем поверхностям трубок 30. В результате теплообмен между топливом 44 и трубками 30 увеличивается, уменьшая или исключая локализованные горячие зоны вдоль трубок 30, которые могли бы привести к состояниям поддержания или обратного удара пламени. Альтернативно или дополнительно более равномерное распределение топлива 44, проходящего через топливную камеру 40, приводит в результате к более равномерному потоку топлива, проходящему через указанные отверстия 46 в трубки 30, уменьшая тем самым любые локальные огневые дорожки или высокие концентрации топлива в камере 28 сжигания, которые могли бы увеличить нежелательные выбросы.
[0032] В изложенном описании используются примеры, характеризующие данное изобретение, включая предпочтительные варианты выполнения, а также позволяющие любому специалисту осуществить на практике данное изобретение, включая изготовление и использование любых устройств или систем, а также осуществление любых относящихся к этому способов. Объем правовой охраны данного изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, которые могут встретиться специалистам. Подразумевается, что такие другие примеры подпадают под объем правовой охраны, определенный формулой изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются от элементов, описанных в формуле изобретения, или, если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от элементов, описанных в формуле изобретения.
Claims (20)
1. Камера сгорания, содержащая
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность и каждая из которых обеспечивает проточное сообщение через указанный пучок, и
c) отражатель, который проходит в осевом направлении внутри пучка трубок между смежными трубками.
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность и каждая из которых обеспечивает проточное сообщение через указанный пучок, и
c) отражатель, который проходит в осевом направлении внутри пучка трубок между смежными трубками.
2. Камера по п.1, в которой отражатель проходит от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.
3. Камера по п.1, в которой отражатель проходит по существу параллельно трубкам.
4. Камера по п.1, в которой отражатель содержит пластины, имеющие перфорационные отверстия.
5. Камера по п.4, в которой перфорационные отверстия расположены на одной линии с трубками в радиальном направлении.
6. Камера по п.1, в которой отражатель содержит стержни.
7. Камера по п.6, в которой каждый стержень имеет дугообразную наружную поверхность.
8. Камера по п.6, в которой каждый стержень имеет наклонную наружную поверхность.
9. Камера сгорания, содержащая
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) кожух, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, ограничивая по меньшей мере частично топливную камеру повышенного давления в пучке трубок,
c) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность пучка трубок, при этом каждая трубка обеспечивает проточное соединение через пучок трубок, и
d) средства распределения топлива вокруг трубок.
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) кожух, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, ограничивая по меньшей мере частично топливную камеру повышенного давления в пучке трубок,
c) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность пучка трубок, при этом каждая трубка обеспечивает проточное соединение через пучок трубок, и
d) средства распределения топлива вокруг трубок.
10. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок проходят в осевом направлении от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.
11. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок проходят по существу параллельно трубкам.
12. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок содержат пластины, имеющие перфорационные отверстия.
13. Камера по п.12, в которой перфорационные отверстия расположены на одной линии с трубками в радиальном направлении.
14. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок содержат стержни.
15. Камера по п.14, в которой каждый стержень имеет дугообразную наружную поверхность.
16. Камера по п.9, которая расположена в турбомашине.
17. Способ распределения топлива в камере сгорания, включающий
a) обеспечение прохождения топлива в топливную камеру повышенного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, которая отделена в осевом направлении от верхней по потоку поверхности, кожухом, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, и трубками, которые проходят от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности, и
b) обеспечение соударения топлива с отражателем, проходящим в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками.
a) обеспечение прохождения топлива в топливную камеру повышенного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, которая отделена в осевом направлении от верхней по потоку поверхности, кожухом, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, и трубками, которые проходят от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности, и
b) обеспечение соударения топлива с отражателем, проходящим в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками.
18. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, проходящим от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.
19. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, проходящим по существу параллельно трубкам.
20. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, расположенным между каждой парой смежных трубок.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/343,926 US9322557B2 (en) | 2012-01-05 | 2012-01-05 | Combustor and method for distributing fuel in the combustor |
US13/343,926 | 2012-01-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012146621A RU2012146621A (ru) | 2014-05-10 |
RU2604146C2 true RU2604146C2 (ru) | 2016-12-10 |
Family
ID=47143663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012146621/06A RU2604146C2 (ru) | 2012-01-05 | 2012-11-02 | Камера сгорания (варианты) и способ распределения топлива в камере сгорания |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9322557B2 (ru) |
EP (1) | EP2613089B1 (ru) |
JP (1) | JP6106406B2 (ru) |
CN (1) | CN103196154B (ru) |
RU (1) | RU2604146C2 (ru) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106907740B (zh) | 2013-10-18 | 2019-07-05 | 三菱重工业株式会社 | 燃料喷射器 |
US10400674B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-09-03 | United Technologies Corporation | Cooled fuel injector system for a gas turbine engine and method for operating the same |
JP6460716B2 (ja) * | 2014-10-14 | 2019-01-30 | 三菱重工業株式会社 | 燃料噴射器 |
JP6979343B2 (ja) * | 2017-11-30 | 2021-12-15 | 三菱パワー株式会社 | 燃料噴射器、燃焼器、及びガスタービン |
JP7254540B2 (ja) | 2019-01-31 | 2023-04-10 | 三菱重工業株式会社 | バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5205120A (en) * | 1990-12-22 | 1993-04-27 | Mercedes-Benz Ag | Mixture-compressing internal-combustion engine with secondary-air injection and with air-mass metering in the suction pipe |
US5213494A (en) * | 1991-01-11 | 1993-05-25 | Rothenberger Werkzeuge-Maschinen Gmbh | Portable burner for fuel gas with two mixer tubes |
US5341645A (en) * | 1992-04-08 | 1994-08-30 | Societe National D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (S.N.E.C.M.A.) | Fuel/oxidizer premixing combustion chamber |
RU2149317C1 (ru) * | 1995-06-12 | 2000-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Горелка, в частности для газовой турбины, с каталитически индуцированным сжиганием |
RU2280814C1 (ru) * | 2004-12-27 | 2006-07-27 | Акционерное общество открытого типа Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" | Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU97479U1 (ru) * | 2010-05-24 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "ИНТЕР РАО ЕЭС" | Малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя |
Family Cites Families (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3771500A (en) | 1971-04-29 | 1973-11-13 | H Shakiba | Rotary engine |
US4100733A (en) * | 1976-10-04 | 1978-07-18 | United Technologies Corporation | Premix combustor |
US4104873A (en) | 1976-11-29 | 1978-08-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The United States National Aeronautics And Space Administration | Fuel delivery system including heat exchanger means |
US4412414A (en) | 1980-09-22 | 1983-11-01 | General Motors Corporation | Heavy fuel combustor |
GB2176274B (en) * | 1985-06-07 | 1989-02-01 | Ruston Gas Turbines Ltd | Combustor for gas turbine engine |
SE455438B (sv) | 1986-11-24 | 1988-07-11 | Aga Ab | Sett att senka en brennares flamtemperatur samt brennare med munstycken for oxygen resp brensle |
US5439532A (en) | 1992-06-30 | 1995-08-08 | Jx Crystals, Inc. | Cylindrical electric power generator using low bandgap thermophotovolatic cells and a regenerative hydrocarbon gas burner |
US5361586A (en) * | 1993-04-15 | 1994-11-08 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine ultra low NOx combustor |
FR2712378B1 (fr) | 1993-11-10 | 1995-12-29 | Stein Industrie | Réacteur à lit fluidisé circulant à extensions de surface d'échange thermique. |
FR2717250B1 (fr) | 1994-03-10 | 1996-04-12 | Snecma | Système d'injection à prémélange. |
US5950547A (en) | 1997-07-21 | 1999-09-14 | Theoretical Thermionics, Inc. | Combustor for burning a coal-gas mixture |
DE69916911T2 (de) | 1998-02-10 | 2005-04-21 | Gen Electric | Brenner mit gleichmässiger Brennstoff/Luft Vormischung zur emissionsarmen Verbrennung |
US6098407A (en) | 1998-06-08 | 2000-08-08 | United Technologies Corporation | Premixing fuel injector with improved secondary fuel-air injection |
US6089025A (en) * | 1998-08-24 | 2000-07-18 | General Electric Company | Combustor baffle |
US6123542A (en) | 1998-11-03 | 2000-09-26 | American Air Liquide | Self-cooled oxygen-fuel burner for use in high-temperature and high-particulate furnaces |
US6358040B1 (en) | 2000-03-17 | 2002-03-19 | Precision Combustion, Inc. | Method and apparatus for a fuel-rich catalytic reactor |
CN2418426Y (zh) | 2000-04-14 | 2001-02-07 | 金政纯 | 家用燃气取暖炉 |
EP1315935A1 (en) | 2000-09-07 | 2003-06-04 | John Zink Company,L.L.C. | High capacity/low no x? radiant wall burner |
US6427447B1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-06 | United Technologies Corporation | Bulkhead for dual fuel industrial and aeroengine gas turbines |
US6931862B2 (en) | 2003-04-30 | 2005-08-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Combustor system for an expendable gas turbine engine |
US6983600B1 (en) | 2004-06-30 | 2006-01-10 | General Electric Company | Multi-venturi tube fuel injector for gas turbine combustors |
US7003958B2 (en) | 2004-06-30 | 2006-02-28 | General Electric Company | Multi-sided diffuser for a venturi in a fuel injector for a gas turbine |
US7007478B2 (en) | 2004-06-30 | 2006-03-07 | General Electric Company | Multi-venturi tube fuel injector for a gas turbine combustor |
US20080016876A1 (en) | 2005-06-02 | 2008-01-24 | General Electric Company | Method and apparatus for reducing gas turbine engine emissions |
US7752850B2 (en) | 2005-07-01 | 2010-07-13 | Siemens Energy, Inc. | Controlled pilot oxidizer for a gas turbine combustor |
US7631499B2 (en) | 2006-08-03 | 2009-12-15 | Siemens Energy, Inc. | Axially staged combustion system for a gas turbine engine |
JP4421620B2 (ja) | 2007-02-15 | 2010-02-24 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービンエンジンの燃焼器 |
US8127547B2 (en) | 2007-06-07 | 2012-03-06 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with air and fuel cooling system |
US8042339B2 (en) * | 2008-03-12 | 2011-10-25 | General Electric Company | Lean direct injection combustion system |
US20090297996A1 (en) | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Advanced Burner Technologies Corporation | Fuel injector for low NOx furnace |
US8147121B2 (en) | 2008-07-09 | 2012-04-03 | General Electric Company | Pre-mixing apparatus for a turbine engine |
US8186166B2 (en) | 2008-07-29 | 2012-05-29 | General Electric Company | Hybrid two fuel system nozzle with a bypass connecting the two fuel systems |
US8112999B2 (en) | 2008-08-05 | 2012-02-14 | General Electric Company | Turbomachine injection nozzle including a coolant delivery system |
FI122203B (fi) | 2008-09-11 | 2011-10-14 | Raute Oyj | Aaltojohtoelementti |
US7886991B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-02-15 | General Electric Company | Premixed direct injection nozzle |
US8007274B2 (en) | 2008-10-10 | 2011-08-30 | General Electric Company | Fuel nozzle assembly |
US8327642B2 (en) | 2008-10-21 | 2012-12-11 | General Electric Company | Multiple tube premixing device |
US8209986B2 (en) | 2008-10-29 | 2012-07-03 | General Electric Company | Multi-tube thermal fuse for nozzle protection from a flame holding or flashback event |
US9140454B2 (en) | 2009-01-23 | 2015-09-22 | General Electric Company | Bundled multi-tube nozzle for a turbomachine |
US8539773B2 (en) | 2009-02-04 | 2013-09-24 | General Electric Company | Premixed direct injection nozzle for highly reactive fuels |
US8424311B2 (en) | 2009-02-27 | 2013-04-23 | General Electric Company | Premixed direct injection disk |
US8234871B2 (en) | 2009-03-18 | 2012-08-07 | General Electric Company | Method and apparatus for delivery of a fuel and combustion air mixture to a gas turbine engine using fuel distribution grooves in a manifold disk with discrete air passages |
US8157189B2 (en) | 2009-04-03 | 2012-04-17 | General Electric Company | Premixing direct injector |
US8607568B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-12-17 | General Electric Company | Dry low NOx combustion system with pre-mixed direct-injection secondary fuel nozzle |
US8616002B2 (en) | 2009-07-23 | 2013-12-31 | General Electric Company | Gas turbine premixing systems |
US8181891B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-05-22 | General Electric Company | Monolithic fuel injector and related manufacturing method |
US8794545B2 (en) * | 2009-09-25 | 2014-08-05 | General Electric Company | Internal baffling for fuel injector |
US8365532B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-02-05 | General Electric Company | Apparatus and method for a gas turbine nozzle |
JP5103454B2 (ja) | 2009-09-30 | 2012-12-19 | 株式会社日立製作所 | 燃焼器 |
US8276385B2 (en) * | 2009-10-08 | 2012-10-02 | General Electric Company | Staged multi-tube premixing injector |
US20110089266A1 (en) | 2009-10-16 | 2011-04-21 | General Electric Company | Fuel nozzle lip seals |
CN201731490U (zh) | 2010-07-09 | 2011-02-02 | 郭雅婷 | 多元燃料工业锅炉及窑炉燃烧器 |
-
2012
- 2012-01-05 US US13/343,926 patent/US9322557B2/en active Active
- 2012-11-01 EP EP12190990.7A patent/EP2613089B1/en active Active
- 2012-11-02 RU RU2012146621/06A patent/RU2604146C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-11-02 JP JP2012242284A patent/JP6106406B2/ja active Active
- 2012-11-05 CN CN201210436139.1A patent/CN103196154B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5205120A (en) * | 1990-12-22 | 1993-04-27 | Mercedes-Benz Ag | Mixture-compressing internal-combustion engine with secondary-air injection and with air-mass metering in the suction pipe |
US5213494A (en) * | 1991-01-11 | 1993-05-25 | Rothenberger Werkzeuge-Maschinen Gmbh | Portable burner for fuel gas with two mixer tubes |
US5341645A (en) * | 1992-04-08 | 1994-08-30 | Societe National D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (S.N.E.C.M.A.) | Fuel/oxidizer premixing combustion chamber |
RU2149317C1 (ru) * | 1995-06-12 | 2000-05-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Горелка, в частности для газовой турбины, с каталитически индуцированным сжиганием |
RU2280814C1 (ru) * | 2004-12-27 | 2006-07-27 | Акционерное общество открытого типа Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" | Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU97479U1 (ru) * | 2010-05-24 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "ИНТЕР РАО ЕЭС" | Малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130174568A1 (en) | 2013-07-11 |
EP2613089A3 (en) | 2017-10-18 |
JP6106406B2 (ja) | 2017-03-29 |
CN103196154A (zh) | 2013-07-10 |
EP2613089A2 (en) | 2013-07-10 |
JP2013139994A (ja) | 2013-07-18 |
EP2613089B1 (en) | 2019-06-19 |
CN103196154B (zh) | 2017-10-27 |
RU2012146621A (ru) | 2014-05-10 |
US9322557B2 (en) | 2016-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5674336B2 (ja) | 燃焼器缶流れ調整装置 | |
US8984887B2 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
RU2632073C2 (ru) | Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива | |
EP2578944B1 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
US9341376B2 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
JP5530131B2 (ja) | ガスタービン燃焼器用の耐保炎性燃料/空気予混合器 | |
US9506654B2 (en) | System and method for reducing combustion dynamics in a combustor | |
JP5078237B2 (ja) | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 | |
US8511086B1 (en) | System and method for reducing combustion dynamics in a combustor | |
US9423135B2 (en) | Combustor having mixing tube bundle with baffle arrangement for directing fuel | |
JP6266290B2 (ja) | ガス・タービン・エンジンの燃焼器用燃料ノズル | |
RU2665199C2 (ru) | Горелочное устройство и способ работы горелочного устройства | |
JP2014132214A (ja) | 燃焼器に燃料を供給する燃料噴射器 | |
JP2012057930A (ja) | ガスタービンノズル内で燃料を混合するための装置及び方法 | |
JP6050675B2 (ja) | 燃焼器内の燃焼ダイナミックスを小さくするためのシステムおよび方法 | |
US20120058437A1 (en) | Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle | |
JP2012107855A (ja) | 燃焼器を点火燃焼させるための装置及び方法 | |
RU2604146C2 (ru) | Камера сгорания (варианты) и способ распределения топлива в камере сгорания | |
JP2017166479A (ja) | ガスタービンの流れスリーブの取り付け | |
US20170184310A1 (en) | System for Injecting a Liquid Fuel into a Combustion Gas Flow Field | |
EP2515041B1 (en) | Fuel Nozzle And Method For Operating A Combustor | |
US11041623B2 (en) | Gas turbine combustor with heat exchanger between rich combustion zone and secondary combustion zone | |
US9010083B2 (en) | Apparatus for mixing fuel in a gas turbine | |
CN107191966B (zh) | 燃烧衬套冷却 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171103 |