RU2632073C2 - Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива - Google Patents

Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2632073C2
RU2632073C2 RU2013124953A RU2013124953A RU2632073C2 RU 2632073 C2 RU2632073 C2 RU 2632073C2 RU 2013124953 A RU2013124953 A RU 2013124953A RU 2013124953 A RU2013124953 A RU 2013124953A RU 2632073 C2 RU2632073 C2 RU 2632073C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
assembly
space
fuel
plate
downstream
Prior art date
Application number
RU2013124953A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013124953A (ru
Inventor
Джонатан Дуайт БЕРРИ
Цзон Хо АХМ
Томас Эдвард ДЖОНСОН
Уилльям Дэвид ЙОРК
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
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
Priority to US13/483,153 priority Critical
Priority to US13/483,153 priority patent/US9212822B2/en
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2013124953A publication Critical patent/RU2013124953A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2632073C2 publication Critical patent/RU2632073C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Abstract

Изобретение относится к энергетике. Предложен трубный узел, который содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой. Трубный узел также содержит трубки, которые проходят через указанный кожух и каждая из которых проточно соединена с указанной камерой подачи текучей среды и топочной камерой ниже по потоку от трубного узла, а также содержит заднюю пластину, расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды. При этом задняя пластина имеет отверстие, которое проходит сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок. Также представлен топочный узел. Изобретение позволяет снизить тепловую нагрузку на заднюю пластину и трубки, а также увеличивает долговечность узла впрыска топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ЗАЯВЛЕНИЕ О ПРОВЕДЕНИИ ФИНАНСИРУЕМОГО ГОСУДАРСТВОМSTATEMENT ON THE CARRYING OUT OF THE FINANCED BY THE STATE
ИССЛЕДОВАНИЯRESEARCH
[0001] Данное изобретение сделано по контракту №DE-FC26-05NT42643, предоставленному Министерством Энергетики, при поддержке Правительства США, которое имеет определенные права на данное изобретение.[0001] This invention was made under contract No. DE-FC26-05NT42643 provided by the Department of Energy with the support of the US Government, which has certain rights to this invention.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Данное изобретение относится в целом к турбинным двигателям и, более конкретно, к узлу впрыска топлива, предназначенному для использования в турбинных двигателях.[0002] This invention relates generally to turbine engines and, more particularly, to a fuel injection assembly for use in turbine engines.
[0003] По меньшей мере некоторые известные турбинные двигатели используются в теплоэлектростанциях и силовых установках. К таким двигателям могут предъявляться высокие требования с точки зрения удельной работы и мощности на единицу массового расхода. Для повышения эффективности работы по меньшей мере некоторые известные турбинные двигатели, например газотурбинные двигатели, могут работать при повышенных температурах горения. Обычно по меньшей мере в некоторых известных газотурбинных двигателях эффективность двигателя повышается при увеличении температур газов сгорания.[0003] At least some known turbine engines are used in thermal power plants and power plants. Such engines may have high demands in terms of specific work and power per unit mass flow rate. To increase operating efficiency, at least some known turbine engines, for example gas turbine engines, can operate at elevated combustion temperatures. Typically, in at least some known gas turbine engines, engine efficiency increases with increasing temperatures of the combustion gases.
[0004] Однако работа известных турбинных двигателей при повышенных температурах также может вызывать повышенное образование загрязняющих выбросов, таких как оксиды азота (NOx). В стремлении обеспечить снижение образования таких выбросов по меньшей мере в некоторых известных турбинных двигателях используют усовершенствованные конструкции систем сгорания. Например, во многих системах сгорания могут использоваться средства предварительного смешивания, которые содержат трубные узлы или микро-смесители, способствующие смешиванию веществ, например разбавителей, газов и/или воздуха, с топливом для образования топливной смеси, предназначенной для сжигания. Технология предварительного смешивания также может дать возможность добавления водорода. В процессе добавления водорода газообразный водород (Н2) смешивают с топливом перед направлением топливной смеси к топливным форсункам. Установлено, что добавление водорода снижает уровень выбросов и способствует снижению вероятности срыва пламени в камере сгорания при работе с обедненной смесью. Однако использование добавки водорода может быть ограниченным.[0004] However, operation of known turbine engines at elevated temperatures can also cause increased generation of pollutant emissions such as nitrogen oxides (NO x ). In an effort to reduce such emissions, at least some well-known turbine engines use advanced combustion system designs. For example, in many combustion systems, pre-mixers may be used that comprise tube assemblies or micro-mixers that mix substances, such as diluents, gases and / or air, with the fuel to form a fuel mixture for combustion. Pre-mixing technology can also add hydrogen. In the process of adding hydrogen, gaseous hydrogen (H 2 ) is mixed with the fuel before the fuel mixture is directed to the fuel nozzles. It was found that the addition of hydrogen reduces the level of emissions and helps to reduce the likelihood of flame failure in the combustion chamber when working with a lean mixture. However, the use of a hydrogen additive may be limited.
[0005] По меньшей мере в некоторых известных системах сжигания нижний по потоку конец и/или задняя пластина узла впрыска топлива подвергнуты воздействию со стороны топочной камеры. Сжигание топливной смеси в топочной камере может создавать температурные напряжения на нижнем по потоку конце и/или задней пластине узла впрыска топлива. Кроме того, трубопроводы и/или трубки в узле впрыска топлива, используемом совместно с добавлением водорода, также подвергаются воздействию высоких температур. С течением времени продолжительное воздействие высоких температур и температурных напряжений может повредить однин или более элементов узла впрыска топлива и/или уменьшить их долговечность.[0005] In at least some known combustion systems, the downstream end and / or back plate of the fuel injection assembly is exposed to the combustion chamber. Burning the fuel mixture in the combustion chamber can create temperature stresses at the downstream end and / or back plate of the fuel injection assembly. In addition, pipelines and / or tubes in the fuel injection assembly used in conjunction with the addition of hydrogen are also exposed to high temperatures. Over time, prolonged exposure to high temperatures and temperature stresses can damage one or more elements of the fuel injection assembly and / or reduce their durability.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0006] В одном аспекте предложен узел впрыска топлива, предназначенный для использования в турбинном двигателе. Узел впрыска топлива содержит торцевую крышку, торцевой закрывающий узел ниже по потоку от торцевой крышки, камеру подачи текучей среды, проходящую от торцевой крышки к торцевому закрывающему узлу, и трубные узлы, расположенные на торцевом закрывающем узле. Каждый трубный узел содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой, трубки, которые проходят через кожух и каждая из которых проточно соединена с камерой подачи текучей среды и топочной камерой ниже по потоку от трубного узла, и заднюю пластину, расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды и имеющую по меньшей мере одно отверстие, проходящее сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок, и содействия снижению и/или поддержанию температуры задней пластины. Узел впрыска топлива также содержит по меньшей мере один топливоподающий патрубок, присоединенный к по меньшей мере одному трубному узлу для подачи топлива к топливному пространству.[0006] In one aspect, a fuel injection assembly is provided for use in a turbine engine. The fuel injection assembly comprises an end cap, an end closure assembly downstream of the end cap, a fluid supply chamber extending from the end cap to the end closure assembly, and pipe assemblies located on the end closure assembly. Each tube assembly contains a casing restricting the fuel space and the space for the cooling fluid, located downstream of the fuel space and separated from it by an intermediate wall, tubes that pass through the casing and each of which is flow-connected to the fluid supply chamber and the combustion chamber downstream of the tubing assembly and a back plate located at the downstream end of the cooling fluid space and having at least one opening passing through it to facilitate mixing of fluids coming from the cooling fluid space and tubes, and to help lower and / or maintain the temperature of the back plate. The fuel injection assembly also includes at least one fuel supply pipe connected to at least one pipe assembly for supplying fuel to the fuel space.
[0007] В другом аспекте предложен топочный узел, предназначенный для использования с турбинным двигателем. Топочный узел содержит топочную камеру и узел впрыска топлива, расположенный в топочной камере. Узел впрыска топлива содержит торцевую крышку, торцевой закрывающий узел ниже по потоку от торцевой крышки, камеру подачи текучей среды, проходящую от торцевой крышки к торцевому закрывающему узлу, и трубные узлы, расположенные на торцевом закрывающем узле. Каждый трубный узел содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой, трубки, которые проходят через кожух и каждая из которых проточно соединена с камерой подачи текучей среды и топочной камерой ниже по потоку от трубного узла, и заднюю пластину, расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды и имеющую по меньшей мере одно отверстие, проходящее сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок, и содействия снижению и/или поддержанию температуры задней пластины. Узел впрыска топлива также содержит по меньшей мере один топливоподающий патрубок, присоединенный к по меньшей мере одному трубному узлу для подачи топлива к топливному пространству.[0007] In another aspect, a furnace assembly is provided for use with a turbine engine. The combustion unit includes a combustion chamber and a fuel injection unit located in the combustion chamber. The fuel injection assembly comprises an end cap, an end closure assembly downstream of the end cap, a fluid supply chamber extending from the end cap to the end closure assembly, and pipe assemblies located on the end closure assembly. Each tube assembly contains a casing restricting the fuel space and the space for the cooling fluid, located downstream of the fuel space and separated from it by an intermediate wall, tubes that pass through the casing and each of which is flow-connected to the fluid supply chamber and the combustion chamber downstream of the tubing assembly and a back plate located at the downstream end of the cooling fluid space and having at least one opening passing through it to facilitate mixing of fluids coming from the cooling fluid space and tubes, and to help lower and / or maintain the temperature of the back plate. The fuel injection assembly also includes at least one fuel supply pipe connected to at least one pipe assembly for supplying fuel to the fuel space.
[0008] В еще одном аспекте предложен способ сборки узла впрыска топлива, предназначенного для использования с турбинным двигателем. Способ включает использование торцевой крышки и торцевого закрывающего узла, расположенного ниже по потоку от торцевой крышки, камеры подачи текучей среды, проходящей между торцевой крышкой и торцевым закрывающим узлом. При указанном способе также присоединяют к торцевому закрывающему узлу трубные узлы, каждый из которых содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой, трубки, которые проходят через кожух и каждая из которых проточно соединена с камерой подачи текучей среды и топочной камерой ниже по потоку от трубного узла, и заднюю пластину, расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды и имеющую по меньшей мере одно отверстие, проходящее сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок, и содействия снижению и/или поддержанию температуры задней пластины. При указанном способе также присоединяют по меньшей мере один топливоподающий патрубок к по меньшей мере одному трубному узлу для подачи топлива к топливному пространству.[0008] In yet another aspect, a method for assembling a fuel injection assembly for use with a turbine engine is provided. The method includes the use of an end cap and an end closure assembly located downstream of the end cap, a fluid supply chamber extending between the end cap and the end closure assembly. With this method, tubular assemblies are also connected to the end closure assembly, each of which contains a casing restricting the fuel space and the space for the cooling fluid located downstream of the fuel space and separated from it by an intermediate wall, tubes that pass through the casing and each of which is flow-wise connected to the fluid supply chamber and the combustion chamber downstream of the tube assembly, and a back plate located at the downstream end of the cooling space azhdayuschey fluid and having at least one aperture extending therethrough to facilitate mixing of the fluids coming from the space for the cooling fluid and tubes, and to facilitate reducing and / or maintaining the temperature of the back plate. With this method, at least one fuel supply pipe is also connected to at least one pipe assembly for supplying fuel to the fuel space.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0009] Фиг.1 изображает схематический разрез иллюстративного турбинного двигателя.[0009] FIG. 1 is a schematic sectional view of an illustrative turbine engine.
[0010] Фиг.2 изображает схематический разрез части иллюстративного узла впрыска топлива, используемого с турбинным двигателем, показанным на фиг.1.[0010] FIG. 2 is a schematic sectional view of a portion of an exemplary fuel injection assembly used with the turbine engine shown in FIG.
[0011] Фиг.3 изображает увеличенный схематический разрез части иллюстративного трубного узла, который может использоваться с узлом впрыска топлива, показанным на фиг.2.[0011] FIG. 3 is an enlarged schematic sectional view of a portion of an illustrative tube assembly that can be used with the fuel injection assembly shown in FIG. 2.
[0012] Фиг.4 изображает схематический разрез части альтернативного трубного узла, который может использоваться с узлом впрыска топлива, показанным на фиг.2.[0012] FIG. 4 is a schematic sectional view of a portion of an alternative pipe assembly that can be used with the fuel injection assembly shown in FIG. 2.
[0013] Фиг.5 изображает вид сверху части иллюстративного трубного узла, который может использоваться с узлом впрыска топлива, показанным на фиг.2.[0013] FIG. 5 is a top view of a portion of an illustrative tube assembly that can be used with the fuel injection assembly shown in FIG. 2.
[0014] Фиг.6 изображает увеличенный схематический разрез части иллюстративной трубки, которая может использоваться с трубным узлом, показанным на фиг.3.[0014] FIG. 6 is an enlarged schematic sectional view of a portion of an illustrative tube that can be used with the tube assembly shown in FIG. 3.
[0015] Фиг.7 изображает вид сверху трубки, показанной на фиг.6[0015] FIG. 7 is a plan view of the tube shown in FIG. 6
[0016] Фиг 8 изображает схематический разрез части альтернативной трубки, которая может использоваться с трубным узлом, показанным на фиг.3.[0016] FIG. 8 is a schematic sectional view of a portion of an alternative tube that can be used with the tube assembly shown in FIG. 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0017] Описанные в данном документе способы и устройства способствуют охлаждению одного или более элементов узла впрыска топлива. Узел впрыска топлива содержит трубный узел, который содержит кожух, ограничивающий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды. У нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды расположена задняя пластина, в которой выполнено по меньшей мере одно отверстие. Через кожух проходят трубки. Пространство для охлаждающей текучей среды и отверстия в задней пластине обеспечивают возможность охлаждения задней пластины и/или трубок в узле впрыска топлива, что, таким образом, снижает тепловую нагрузку на заднюю пластину и трубки, содействует предотвращению повреждения и увеличивает долговечность узла впрыска топлива. Кроме того, завихряющие лопатки или ребра на наружных стенках выпусков трубок обеспечивают возможность вторичного смешивания охлаждающей текучей среды и топлива с уменьшением выбросов NOx.[0017] The methods and devices described herein facilitate cooling of one or more elements of a fuel injection assembly. The fuel injection assembly comprises a pipe assembly that includes a housing defining a fuel space and a space for a cooling fluid. At the downstream end of the cooling fluid space there is a back plate in which at least one hole is formed. Tubes pass through the casing. The space for the cooling fluid and the openings in the rear plate allow cooling of the rear plate and / or tubes in the fuel injection unit, which thereby reduces the heat load on the rear plate and pipes, helps prevent damage, and increases the durability of the fuel injection unit. In addition, swirling blades or ribs on the outer walls of the pipe outlets allow secondary mixing of the cooling fluid and fuel to reduce NO x emissions.
[0018] Фиг.1 изображает схематический разрез иллюстративного турбинного двигателя 100. Более конкретно, турбинный двигатель 100 является газотурбинным двигателем. Несмотря на то что иллюстративный вариант выполнения представляет собой газотурбинный двигатель, данное изобретение не ограничено каким-либо конкретным двигателем, и специалисту должно быть понятно, что данное изобретение может использоваться применительно к другим турбинным двигателям.[0018] FIG. 1 is a schematic sectional view of an exemplary turbine engine 100. More specifically, the turbine engine 100 is a gas turbine engine. Although an illustrative embodiment is a gas turbine engine, the invention is not limited to any particular engine, and one skilled in the art will appreciate that the invention can be applied to other turbine engines.
[0019] В иллюстративном варианте выполнения двигатель 100 содержит впускную секцию 112, компрессорную секцию 114, присоединенную ниже по потоку от впускной секции 112, топочную секцию 116, присоединенную ниже по потоку от компрессорной секции 114, турбинную секцию 118, присоединенную ниже по потоку от топочной секции 116, и выпускную секцию 120. Турбинная секция 118 присоединена к компрессорной секции 114 с помощью роторного вала 122. В иллюстративном варианте выполнения топочная секция 116 содержит набор топок 124 и присоединена к компрессорной секции 114 так, что каждая топка 124 расположена с обеспечением проточного сообщения с компрессорной секцией 114. Внутри каждой топки 124 присоединен узел 126 впрыска топлива. Турбинная секция 118 присоединена к компрессорной секции 114 и к нагрузке 128, такой как, но без ограничения этим, электрогенератор и/или устройство с механическим приводом. В иллюстративном варианте выполнения каждая из компрессорной секции 114 и турбинной секции 118 содержит по меньшей мере один роторно-дисковый узел 130, который присоединен к роторному валу 122 с образованием роторного узла 132.[0019] In an illustrative embodiment, the engine 100 comprises an inlet section 112, a compressor section 114 connected downstream of the inlet section 112, a combustion section 116 connected downstream of the compressor section 114, and a turbine section 118 connected downstream of the furnace section 116, and the outlet section 120. The turbine section 118 is connected to the compressor section 114 by means of a rotor shaft 122. In an illustrative embodiment, the combustion section 116 contains a set of furnaces 124 and is connected to the compressor section 114 so that about, each furnace 124 is arranged to provide flow communication with the compressor section 114. Inside each furnace 124, a fuel injection unit 126 is connected. The turbine section 118 is connected to the compressor section 114 and to the load 128, such as, but not limited to, an electric generator and / or a device with a mechanical drive. In an illustrative embodiment, each of the compressor section 114 and turbine section 118 comprises at least one rotor-disk assembly 130 that is coupled to the rotor shaft 122 to form the rotor assembly 132.
[0020] Во время работы впускная секция 112 проводит воздух к компрессорной секции 114, в которой происходит сжатие воздуха до более высокого давления и температуры перед его выпуском в направлении топочной секции 116. Полученный сжатый воздух смешивается с топливом и другими текучими средами, подаваемыми каждым узлом 126, и воспламеняется с образованием газов сгорания, которые проводятся в направлении турбинной секции 118. Более конкретно, каждый узел 126 обеспечивает впрыскивание топлива, например природного газа и/или топливного масла, воздуха, разбавителей и/или инертных газов, таких как газообразный азот (N2), в соответствующие топки 124 и в воздушный поток. Полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется с образованием высокотемпературных газов сгорания, которые проводятся в направлении турбинной секции 118. Турбинная секция 118 обеспечивает преобразование тепловой энергии газовой струи в механическую энергию вращения при передаче вращательной энергии от газов сгорания к турбинной секции 118 и роторному узлу 132. Благодаря впрыскиванию каждым узлом 126 топлива с воздухом, разбавителями и/или инертными газами могут быть уменьшены выбросы NOx в каждой топке 124.[0020] During operation, the inlet section 112 conducts air to the compressor section 114, in which the air is compressed to a higher pressure and temperature before being discharged towards the combustion section 116. The resulting compressed air is mixed with fuel and other fluids supplied by each assembly 126, and ignites with the formation of combustion gases, which are conducted in the direction of the turbine section 118. More specifically, each node 126 provides injection of fuel, for example natural gas and / or fuel oil, air, p Zbavitel and / or inert gases such as nitrogen gas (N 2), into the corresponding combustor 124, and into the air stream. The resulting air-fuel mixture ignites with the formation of high-temperature combustion gases, which are conducted in the direction of the turbine section 118. The turbine section 118 converts the thermal energy of the gas stream into mechanical rotational energy when transmitting rotational energy from the combustion gases to the turbine section 118 and the rotor assembly 132. Thanks the injection of fuel by each assembly 126 with air, diluents and / or inert gases, NO x emissions in each furnace 124 can be reduced.
[0021] Фиг.2 изображает разрез части узла 126 вдоль области 2 (показанной на фиг.1). В иллюстративном варианте выполнения узел 126 проходит от торцевой крышки 140 топки 124 (показанной на фиг.1). Ниже по потоку от крышки 140 расположен торцевой закрывающий узел 150, имеющий верхнюю по потоку часть 156 и нижнюю по потоку часть 158. В иллюстративном варианте выполнения закрывающий узел 150 содержит торцевую пластину 160, к которой присоединены трубные узлы 202. Как вариант, в некоторых вариантах выполнения узел 150 не содержит торцевой пластины 160, и каждый трубный узел 202 присоединен к смежному трубному узлу 202. В иллюстративном варианте выполнения узлы 202 выполнены в целом цилиндрическими. Как вариант, узел 202 может иметь любую другую форму и/или размер, которые обеспечивают возможность работы узла 126 впрыска топлива и/или турбинного двигателя 100 в соответствии с данным описанием.[0021] FIG. 2 is a sectional view of a portion of a node 126 along a region 2 (shown in FIG. 1). In an illustrative embodiment, the assembly 126 extends from the end cover 140 of the furnace 124 (shown in FIG. 1). Downstream of cover 140 is an end closure assembly 150 having an upstream portion 156 and an upstream portion 158. In an illustrative embodiment, the closure assembly 150 includes an end plate 160 to which tubular assemblies 202 are attached. Alternatively, in some embodiments the assembly 150 does not include an end plate 160, and each tube assembly 202 is connected to an adjacent tube assembly 202. In an illustrative embodiment, the assemblies 202 are generally cylindrical. Alternatively, the assembly 202 may have any other shape and / or size that allows the operation of the fuel injection assembly 126 and / or turbine engine 100 in accordance with this description.
[0022] В иллюстративном варианте выполнения трубные узлы 202 представляют собой форсунки для впрыска топлива, которые проходят по существу в осевом направлении к торцевой пластине 160. Каждый узел 202 содержит трубки 204 и имеет продольную ось 205. В приведенном иллюстративном варианте выполнения узлы 202 выполнены за одно целое с пластиной 160. Как вариант, каждый узел 202 может быть присоединен к смежным узлам 202. В иллюстративном варианте выполнения каждая трубка 204 выпускает смесь топлива, воздуха и других текучих сред через выполненный в ней проход (не показан на фиг.2).[0022] In an illustrative embodiment, pipe assemblies 202 are fuel injection nozzles that extend substantially axially toward end plate 160. Each assembly 202 includes tubes 204 and has a longitudinal axis 205. In the illustrative embodiment, the assemblies 202 are configured integral with the plate 160. Alternatively, each assembly 202 can be connected to adjacent nodes 202. In an illustrative embodiment, each tube 204 discharges a mixture of fuel, air and other fluids through a passage made therein ( not shown in FIG. 2).
[0023] В иллюстративном варианте выполнения узел 126 впрыска топлива может содержать три трубных узла 202, как показано на фиг.2. Как вариант, узел 126 содержит любое количество трубных узлов 202, которые обеспечивают возможность его работы в соответствии с данным описанием. Топливоподающий патрубок 208 имеет первую концевую часть 221, которая присоединена к узлу 202, и вторую концевую часть 223, которая присоединена к источнику топлива (не показан). В иллюстративном варианте выполнения патрубок 208 выполнен в целом цилиндрическим. Как вариант, патрубок 208 может иметь любую другую форму и/или размер, которые обеспечивают возможность работы узла 126 и/или турбинного двигателя в соответствии с данным описанием.[0023] In an illustrative embodiment, the fuel injection assembly 126 may include three pipe assemblies 202, as shown in FIG. Alternatively, the assembly 126 comprises any number of pipe assemblies 202 that enable it to operate in accordance with this description. The fuel supply pipe 208 has a first end portion 221 that is connected to the assembly 202, and a second end portion 223 that is connected to a fuel source (not shown). In an illustrative embodiment, the pipe 208 is made generally cylindrical. Alternatively, the nozzle 208 may have any other shape and / or size, which allows the operation of the node 126 and / or turbine engine in accordance with this description.
[0024] Трубные узлы 202 проходят через камеру 232 подачи текучей среды, которая подает текучую среду к каждому узлу 202. В иллюстративном варианте выполнения камера 232 подает в узел 202 воздух. Как вариант, камера 232 может подавать к трубкам 204 любую текучую среду, обеспечивающую возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием. Топливо впрыскивается в трубки 204 и смешивается с находящимся в них воздухом. Топливно-воздушная смесь выходит из трубок 204 в нижней по потоку части 158 и сгорает в топочной камере 234. Каждый узел 202 в своей нижней по потоку части 158 содержит заднюю пластину 236, как описано более подробно ниже.[0024] The tubular assemblies 202 pass through a fluid supply chamber 232 that supplies fluid to each assembly 202. In an illustrative embodiment, the chamber 232 supplies air to the assembly 202. Alternatively, chamber 232 may provide any fluid to tubes 204 that allows the assembly 202 to operate as described. Fuel is injected into the tubes 204 and mixed with the air therein. The air-fuel mixture exits the tubes 204 in the downstream portion 158 and burns out in the combustion chamber 234. Each assembly 202 in its downstream portion 158 comprises a back plate 236, as described in more detail below.
[0025] Фиг.3 изображает увеличенный схематический разрез части трубного узла 202 вдоль области 3 (показанной на фиг.2). В иллюстративном варианте выполнения каждый узел 202 содержит кожух 240. Кожух 240 имеет боковую стенку 242, которая проходит между передней торцевой стенкой 244 и задней пластиной 236. Задняя пластина 236 ориентирована между передней стенкой 244 и топочной камерой 234. В иллюстративном варианте выполнения задняя пластина 236 образует часть торцевой пластины 160 (показанной на фиг.2). Как вариант, в вариантах выполнения, которые не содержат торцевой пластины 160, каждый узел 202 содержит отдельную заднюю пластину 236, расположенную в закрывающем узле 150. Боковая стенка 242 имеет радиально наружную поверхность 250 и радиально внутреннюю поверхность 252. Радиально внутренняя поверхность 252 ограничивает по существу цилиндрическую полость 260, которая проходит вдоль продольной оси 205 между передней торцевой стенкой 244 и задней пластиной 236.[0025] FIG. 3 is an enlarged schematic sectional view of a portion of the tubular assembly 202 along region 3 (shown in FIG. 2). In an illustrative embodiment, each assembly 202 includes a housing 240. The housing 240 has a side wall 242 that extends between the front end wall 244 and the rear plate 236. The rear plate 236 is oriented between the front wall 244 and the combustion chamber 234. In an illustrative embodiment, the rear plate 236 forms part of the end plate 160 (shown in FIG. 2). Alternatively, in embodiments that do not include an end plate 160, each assembly 202 comprises a separate back plate 236 located in the closure assembly 150. The side wall 242 has a radially outer surface 250 and a radially inner surface 252. The radially inner surface 252 delimits substantially a cylindrical cavity 260, which extends along the longitudinal axis 205 between the front end wall 244 and the rear plate 236.
[0026] Трубный узел 202 содержит топливное пространство 302 и пространство 304 для охлаждающей текучей среды, расположенной ниже по потоку от топливного пространства 302. Пространства 302 и 304 разделены промежуточной стенкой 306. Через топливное пространство 302 и пространство 304 для охлаждающей текучей среды к задней пластине 236 проходят трубки 204.[0026] The tube assembly 202 comprises a fuel space 302 and a cooling fluid space 304 located downstream of the fuel space 302. The spaces 302 and 304 are separated by an intermediate wall 306. Through the fuel space 302 and the cooling fluid space 304 to the back plate 236 pass tubes 204.
[0027] Для ясности в иллюстративном варианте выполнения показаны только две трубки 204. Однако узел 202 может содержать любое количество трубок 204, обеспечивающее возможность его работы в соответствии с данным описанием. Кроме того, в иллюстративном варианте выполнения трубки 204 имеют в целом круговое поперечное сечение. Как вариант, трубки 204 могут иметь любую другую форму и/или размер, обеспечивающие возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием.[0027] For clarity, in the illustrative embodiment, only two tubes 204 are shown. However, assembly 202 may comprise any number of tubes 204, enabling it to operate in accordance with this description. In addition, in an illustrative embodiment, tubes 204 have a generally circular cross section. Alternatively, the tubes 204 may be of any other shape and / or size, enabling operation of the assembly 202 in accordance with this description.
[0028] Во время работы топливо проходит из топливоподающего патрубка 208 в пространство 302. Впускные отверстия 310 для топлива, выполненные в трубках 204, обеспечивают возможность смешивания топлива из пространства 302 с воздухом в трубках 204. В иллюстративном варианте выполнения пространство 304 представляет собой пространство для воздуха, а охлаждающая текучая среда является воздухом. Пространство 304 имеет впуски 312 для охлаждающей текучей среды, выполненные в боковой стенке 242 и проточно соединенные с камерой 232 так, что воздух, вышедший из указанных впусков 312, поступает в пространство 304. Воздух в пространстве 304 способствует охлаждению задней пластины 236 и выпуска трубки, ведущего в топочную камеру 234. Как вариант, пространство 304 может подавать в трубки 204 любую текучую среду, обеспечивающую возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием. Более конкретно, задняя пластина имеет внутреннюю поверхность 314 и внешнюю поверхность 315. Внешняя поверхность 315 по меньшей мере частично ограничивает топочную камеру 234. Воздух, вышедший из впусков 312 в пространство 304, ударяется о внутреннюю поверхность 314 задней пластины 236. В иллюстративном варианте выполнения в задней пластине 236 выполнены эффузионные отверстия 316. Более конкретно, в иллюстративном варианте выполнения каждое эффузионное отверстие 316 ориентировано с обеспечением выпуска воздуха в направлении, по существу ортогональном внутренней поверхности 314 пластины и по существу параллельном продольной оси 205. Как вариант, отверстия 316 могут иметь произвольную ориентацию, которая обеспечивает возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием. Воздух проходит из пространства 304 через отверстия 316 в топочную камеру 234 с содействием дополнительному охлаждению пластины 236.[0028] During operation, fuel passes from the fuel supply pipe 208 into the space 302. The fuel inlets 310 made in the tubes 204 allow the fuel to be mixed from the space 302 with the air in the pipes 204. In an illustrative embodiment, the space 304 is a space for air, and the cooling fluid is air. The space 304 has inlets 312 for cooling fluid, made in the side wall 242 and flow-connected to the chamber 232 so that the air exiting from these inlets 312 enters the space 304. The air in the space 304 helps to cool the back plate 236 and the outlet of the tube, leading to the combustion chamber 234. Alternatively, space 304 may supply any fluid to tubes 204 that allows the assembly 202 to operate in accordance with this description. More specifically, the back plate has an inner surface 314 and an outer surface 315. The outer surface 315 at least partially limits the combustion chamber 234. The air exiting the inlets 312 into the space 304 hits the inner surface 314 of the back plate 236. In an illustrative embodiment, the back plate 236 has effusion holes 316. More specifically, in an illustrative embodiment, each effusion hole 316 is oriented to allow air to escape in a direction substantially orthogonal the inner surface 314 of the plate and essentially parallel to the longitudinal axis 205. Alternatively, the holes 316 may have an arbitrary orientation, which allows the operation of the node 202 in accordance with this description. Air flows from space 304 through openings 316 to the combustion chamber 234, with the further cooling of the plate 236.
[0029] В иллюстративном варианте выполнения трубный узел 202 содержит инжекционную пластину 330 выше по потоку от задней пластины 236. Инжекционная пластина 330 расположена в пространстве 304 для охлаждающей текучей среды, и через нее проходят инжекционные отверстия 332. Охлаждающая текучая среда, вышедшая из пространства 304, проходит через отверстия 332 с созданием струй охлаждающей текучей среды, которые ударяют в заднюю пластину 236 и содействуют ее охлаждению. В иллюстративном варианте выполнения каждое отверстие 332 ориентировано с обеспечением выпуска воздуха в направлении, по существу ортогональном поверхности 334 инжекционной пластины и по существу параллельном продольной оси 205. Как вариант, отверстия 332 могут иметь любую ориентацию, которая обеспечивает возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием.[0029] In an illustrative embodiment, the tube assembly 202 comprises an injection plate 330 upstream of the rear plate 236. The injection plate 330 is located in the cooling fluid space 304 and injection holes 332 pass through it. The cooling fluid exiting the space 304 passes through openings 332 to create jets of cooling fluid that strike the back plate 236 and aid in its cooling. In an illustrative embodiment, each hole 332 is oriented to allow air to escape in a direction substantially orthogonal to the surface of the injection plate 334 and substantially parallel to the longitudinal axis 205. Alternatively, the holes 332 may have any orientation that allows the assembly 202 to operate in accordance with this description.
[0030] Фиг.4 изображает схематический разрез части альтернативного трубного узла 402, который может использоваться с узлом 126 впрыска топлива (показанном на фиг.2). Если не указано иначе, узел 402 по существу аналогичен трубному узлу 202 (изображенному на фиг.3), при этом аналогичные элементы обозначены на фиг.4 теми же номерами позиций, что использованы на фиг.3. Узел 402 содержит трубопровод 404 для подачи охлаждающей текучей среды, соединенный с пространством 304. Охлаждающая текучая среда подается в пространство 304 через трубопровод 404 из источника охлаждающей текучей среды (не изображен). В иллюстративном варианте выполнения трубопровод 404 подает в пространство 304 газообразный азот. Как вариант, трубопровод 404 может подавать в пространство 304 любую текучую среду, которая обеспечивает возможность работы узла 402 в соответствии с данным описанием.[0030] FIG. 4 is a schematic sectional view of a portion of an alternative pipe assembly 402 that can be used with a fuel injection assembly 126 (shown in FIG. 2). Unless otherwise indicated, the assembly 402 is substantially similar to the pipe assembly 202 (shown in FIG. 3), with similar elements indicated in FIG. 4 by the same reference numbers as used in FIG. 3. The assembly 402 comprises a cooling fluid supply pipe 404 connected to the space 304. The cooling fluid is supplied to the space 304 through a pipe 404 from a source of cooling fluid (not shown). In an illustrative embodiment, conduit 404 supplies nitrogen gas to space 304. Alternatively, conduit 404 may supply any fluid to space 304 that enables the assembly 402 to operate as described.
[0031] Аналогично узлу 202, узел 402 содержит инжекционную пластину 430, имеющую проходящие через нее инжекционные отверстия 432. В иллюстративном варианте выполнения отверстия 432 ориентированы по существу ортогонально по отношению к поверхности 434 пластины 430 и продольной оси 250. Как вариант, отверстия 432 могут иметь любую ориентацию, которая обеспечивает возможность работы узла 402 в соответствии с данным описанием.[0031] Similar to the assembly 202, the assembly 402 comprises an injection plate 430 having injection holes 432 passing through it. In the illustrative embodiment, the holes 432 are oriented substantially orthogonally with respect to the surface 434 of the plate 430 and the longitudinal axis 250. Alternatively, the holes 432 may have any orientation that allows the operation of the node 402 in accordance with this description.
[0032] Фиг.5 изображает вид сверху части иллюстративного трубного узла 500, который может использоваться с узлом впрыска топлива, показанным на фиг.2. Узел 500 содержит трубки 502, аналогичные трубкам 204 (изображенным на фиг.3). В иллюстративном варианте выполнения каждая трубка 502 имеет выпуск 506 на задней пластине 236 (показанной на фиг.3). Каждая трубка 502 имеет внутренний диаметр ID и наружный диаметр OD. В варианте выполнения, изображенном на фиг.5, в окружном направлении вокруг каждого выпуска 506 расположены четыре паза 510. Пазы 510 выполнены снаружи от наружного диаметра OD каждой трубки 502. Как вариант, вокруг каждого выпуска 506 может быть расположено любое количество пазов 510. Например, в варианте выполнения, изображенном на фиг.6 и 7 (описанных ниже), выпуск трубки окружен одним непрерывным пазом.[0032] FIG. 5 is a top view of a portion of an exemplary tube assembly 500 that can be used with the fuel injection assembly shown in FIG. 2. The assembly 500 includes tubes 502 similar to tubes 204 (shown in FIG. 3). In an illustrative embodiment, each tube 502 has an outlet 506 on a back plate 236 (shown in FIG. 3). Each tube 502 has an inner diameter ID and an outer diameter OD. In the embodiment shown in FIG. 5, four grooves 510 are arranged in a circumferential direction around each outlet 506. The grooves 510 are formed outside the outer diameter OD of each tube 502. Alternatively, any number of grooves 510 can be arranged around each outlet 506. For example , in the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 (described below), the outlet of the tube is surrounded by one continuous groove.
[0033] Пазы 510 обеспечивают проточное сообщение между пространством 304 и топочной камерой 234 (показанными на фиг.3). Соответственно, пазы 510 способствуют охлаждению задней пластины 236 и выпусков 506 трубки. Пазы 510 также способствуют смешиванию охлаждающей текучей среды из пространства 304 с топливно-воздушной смесью из трубок 502, что может снизить выбросы NOx.[0033] The grooves 510 provide a flow communication between the space 304 and the combustion chamber 234 (shown in FIG. 3). Accordingly, the grooves 510 contribute to the cooling of the back plate 236 and the outlets 506 of the tube. Grooves 510 also facilitate mixing of the cooling fluid from space 304 with the air-fuel mixture from the tubes 502, which can reduce NO x emissions.
[0034] Фиг.6 изображает увеличенный схематический разрез части трубки 204 вдоль области 6 (показанной на фиг.3). В иллюстративном варианте выполнения трубка 204 имеет внутреннюю стенку 602, наружную стенку 604 и выпуск 606, через который топливно-воздушная смесь выходит из трубки 204 в топочную камеру 234. Выпуск 606 расположен по существу заподлицо с внешней поверхностью 315 задней пластины 236. Аналогично трубке 500 (изображенной на фиг.5), трубка 204 имеет внутренний диаметр ID и наружный диаметр OD.[0034] FIG. 6 is an enlarged schematic sectional view of a portion of tube 204 along area 6 (shown in FIG. 3). In an illustrative embodiment, tube 204 has an inner wall 602, an outer wall 604, and an outlet 606 through which the air-fuel mixture exits the tube 204 to the combustion chamber 234. The outlet 606 is substantially flush with the outer surface 315 of the back plate 236. Similar to the tube 500 (depicted in FIG. 5), tube 204 has an inner diameter ID and an outer diameter OD.
[0035] В наружной стенке 604 трубки выполнен проход 610 для охлаждающей текучей среды, который окружает трубку 204. Проход 610 ограничен выступом 612 и стенкой 614 прохода. Кроме того, у задней пластины 236 проход 610 ограничен между стенкой 614 и стенкой 616 пластины 236. В иллюстративном варианте выполнения проход 610 является по существу кольцевым и имеет любую конфигурацию, которая обеспечивает возможность работы трубки 204 в соответствии с данным описанием. Проход 610 обеспечивает проточное сообщение между пространством 304 и камерой 234 для содействия охлаждению пластины 236 и выпуска 606 трубки и для облегчения смешивания охлаждающей текучей среды из прохода 610 и топливно-воздушной смеси из трубки 204, что может снизить выбросы NOx.[0035] A passage 610 for cooling fluid is made in the outer wall 604 of the tube, which surrounds the tube 204. The passage 610 is bounded by the protrusion 612 and the passage wall 614. In addition, at the back plate 236, the passage 610 is bounded between the wall 614 and the wall 616 of the plate 236. In the illustrative embodiment, the passage 610 is substantially annular and has any configuration that allows the tube 204 to operate as described. The passage 610 provides a flow communication between the space 304 and the chamber 234 to facilitate cooling of the plate 236 and the outlet 606 of the tube and to facilitate mixing of the cooling fluid from the passage 610 and the air-fuel mixture from the tube 204, which can reduce NO x emissions.
[0036] Фиг.7 изображает вид сверху трубки 204, показанной на фиг.6. Как показано на фиг.7, в иллюстративном варианте выполнения проход 610 содержит лопатки 700, которые проходят от стенки 614 прохода к стенке 616 задней пластины. Соответственно, в иллюстративном варианте выполнения лопатки 700 расположены в пределах наружного диаметра OD трубки 204. Как вариант, проход 610 и лопатки 700 могут быть расположены снаружи от наружного диаметра OD трубки 204. Например, лопатки могут быть выполнены в пазах 510 (изображенных на фиг.5). В иллюстративном варианте выполнения показаны двенадцать лопаток 700. Как вариант, проход 610 может содержать любое количество лопаток 700, которое обеспечивает возможность работы трубного узла 202 в соответствии с данным описанием. В иллюстративном варианте выполнения лопатки 700 ориентированы под углом к стенке 614 прохода и стенке 616 задней пластины. Как вариант, лопатки 700 могут иметь любую форму и/или ориентацию, которые обеспечивают возможность работы узла 202 в соответствии с данным описанием. Например, в одном варианте выполнения по меньшей мере некоторые лопатки 700 могут быть ориентированы отлично от остальных лопаток. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения лопатки 700 могут иметь угловую форму или спиральную форму.[0036] FIG. 7 is a plan view of the tube 204 shown in FIG. 6. As shown in FIG. 7, in an illustrative embodiment, passage 610 comprises vanes 700 that extend from passage wall 614 to rear plate wall 616. Accordingly, in an illustrative embodiment, the blades 700 are located within the outer diameter of the OD tube 204. Alternatively, the passage 610 and the blades 700 may be located outside the outer diameter of the OD tube 204. For example, the blades can be made in grooves 510 (shown in FIG. 5). In an illustrative embodiment, twelve blades 700 are shown. Alternatively, the passage 610 may include any number of blades 700, which enables the tube assembly 202 to operate in accordance with this description. In an illustrative embodiment, the blades 700 are oriented at an angle to the passage wall 614 and the rear plate wall 616. Alternatively, the blades 700 may be of any shape and / or orientation, which allows the operation of the node 202 in accordance with this description. For example, in one embodiment, at least some of the blades 700 may be oriented differently from the rest of the blades. In addition, in some embodiments, blades 700 may have an angular shape or a spiral shape.
[0037] В иллюстративном варианте выполнения лопатки 700 изготовлены путем изменения наружной стенки 604 трубки 204 или стенки 616 задней пластины. Как вариант, лопатки 700 присоединены к стенке 614 прохода и/или стенке 616 задней пластины. Как вариант, лопатки 700 присоединены к стенке 614 и/или стенке 616 с использованием любого подходящего способа соединения. Кроме того, в одном варианте выполнения лопатки 700 также могут быть выполнены за одно целое со стенкой 614 и/или стенкой 616. Во время работы охлаждающая текучая среда из пространства 304 проходит через проход 610 в топочную камеру 234. Лопатки 700 создают завихрение в охлаждающей текучей среде у выпуска 606, что способствует охлаждению трубки 204 и пластины 236 и смешиванию охлаждающей текучей среды из прохода 610 и топливно-воздушной смеси из трубки 204, что может снизить выбросы NOx.[0037] In an illustrative embodiment, the blades 700 are made by changing the outer wall 604 of the tube 204 or the wall 616 of the back plate. Alternatively, the blades 700 are attached to the passage wall 614 and / or the rear plate wall 616. Alternatively, blades 700 are attached to wall 614 and / or wall 616 using any suitable joining method. In addition, in one embodiment, the blades 700 can also be integral with the wall 614 and / or wall 616. During operation, the cooling fluid from space 304 passes through passage 610 to the combustion chamber 234. The blades 700 create a swirl in the cooling fluid medium at outlet 606, which helps cool the tube 204 and plate 236 and mix the cooling fluid from passage 610 and the air-fuel mixture from tube 204, which can reduce NO x emissions.
[0038] Фиг.8 изображает схематический разрез части альтернативной трубки 800, которая может использоваться с трубным узлом 202 (показанным на фиг.3). Если не указано иначе, трубка 800 по существу аналогична трубке 204 (изображенной на фиг.6 и 7), при этом аналогичные элементы обозначены на фиг.8 теми же номерами позиций, что использованы на фиг.6. В варианте выполнения, изображенном на фиг.8, выпуск 806 трубки 800 проходит в наружном направлении на некоторое расстояние за пределы наружной поверхности 315 пластины 236. Выход трубки 800 за пределы поверхности 315 и наличие прохода 610 способствуют понижению температуры пластины 236 и трубки 204 и снижению выбросов NOx.[0038] FIG. 8 is a schematic sectional view of part of an alternative tube 800 that can be used with tube assembly 202 (shown in FIG. 3). Unless otherwise indicated, the tube 800 is substantially similar to the tube 204 (shown in FIGS. 6 and 7), with like elements in FIG. 8 being denoted by the same reference numbers as used in FIG. 6. In the embodiment shown in FIG. 8, the outlet 806 of the tube 800 extends outwardly some distance beyond the outer surface 315 of the plate 236. The exit of the tube 800 beyond the surface 315 and the passage 610 contribute to lowering the temperature of the plate 236 and tube 204 and lowering NO x emissions.
[0039] По сравнению с известными системами впрыска топлива и охлаждения, используемыми с турбинными двигателями, вышеописанный узел впрыска топлива может использоваться с турбинными двигателями для содействия усиленному охлаждению элементов указанного узла. Узел впрыска топлива содержит по меньшей мере один трубный узел, содержащий топливное пространство и пространство для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства. Трубный узел также содержит заднюю пластину у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды. По меньшей мере одно отверстие, выполненное в задней пластине, обеспечивает возможность охлаждения текучей среды, направляемой через него из пространства для охлаждающей текучей среды, что способствует охлаждению задней пластины и/или трубок в трубном узле. Кроме того, завихряющие лопатки или ребра у выпусков трубок обеспечивают возможность вторичного смешивания охлаждающей текучей среды и топлива со снижением выбросов NOx.[0039] Compared with the known fuel injection and cooling systems used with turbine engines, the above-described fuel injection unit can be used with turbine engines to facilitate enhanced cooling of the elements of said assembly. The fuel injection assembly comprises at least one pipe assembly comprising a fuel space and a cooling fluid space located downstream of the fuel space. The tube assembly also includes a back plate at the downstream end of the cooling fluid space. At least one hole made in the back plate allows cooling of the fluid directed through it from the space for the cooling fluid, which helps to cool the back plate and / or tubes in the tube assembly. In addition, swirl vanes or ribs at the outlets of the tubes allow secondary mixing of the cooling fluid and fuel with reduced NO x emissions.
[0040] Выше приведено подробное описание иллюстративных вариантов выполнения узла впрыска топлива и способа его сборки. Узел впрыска топлива не ограничен описанными в данном документе конкретными вариантами выполнения. Напротив, элементы узла впрыска топлива и/или этапы сборки узла впрыска могут применяться независимо и отдельно от других элементов и/или этапов, рассмотренных в данном документе. Например, узел впрыска топлива может также использоваться в комбинации с другими установками и способами, и его практическое применение не ограничено использованием только в турбинном двигателе, как изложено в данном документе. Напротив, иллюстративный вариант выполнения может быть реализован и использован с различными другими системами.[0040] The above is a detailed description of illustrative embodiments of a fuel injection assembly and a method for assembling it. The fuel injection assembly is not limited to the specific embodiments described herein. On the contrary, the elements of the fuel injection unit and / or the assembly steps of the injection unit can be used independently and separately from other elements and / or steps discussed in this document. For example, a fuel injection assembly may also be used in combination with other plants and methods, and its practical application is not limited to use only in a turbine engine, as set forth herein. On the contrary, an illustrative embodiment can be implemented and used with various other systems.
[0041] Отображение конкретных особенностей различных вариантов выполнения изобретения на одних чертежах и их отсутствие на других чертежах служит исключительно для удобства описания. В соответствии с принципами изобретения любая особенность, отображенная на чертеже, может быть указанна в тексте и/или отмечена в формуле изобретения в комбинации с любой особенностью, отображенной на любом другом чертеже.[0041] The display of specific features of various embodiments of the invention in some drawings and their absence in other drawings is for convenience of description only. In accordance with the principles of the invention, any feature displayed in the drawing may be indicated in the text and / or noted in the claims in combination with any feature displayed in any other drawing.
[0042] В описании примеры, в том числе предпочтительный вариант выполнения, используются для раскрытия данного изобретения а также для обеспечения возможности реализации изобретения на практике, включая изготовление и использование любых устройств и установок и осуществление любых соответствующих или предусмотренных способов, любым специалистом. Объем правовой охраны изобретения определен формулой изобретения и может охватывать другие примеры, очевидные специалистам в данной области техники. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в рамках объема формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы, или конструктивные элементы, незначительно отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы.[0042] In the description, examples, including a preferred embodiment, are used to disclose the present invention and also to enable the invention to be practiced, including the manufacture and use of any devices and installations and the implementation of any appropriate or provided methods, by any person skilled in the art. The scope of legal protection of the invention is defined by the claims and may cover other examples that are obvious to specialists in this field of technology. It is understood that such other examples are within the scope of the claims if they contain structural elements that are not different from those described in the literal text of the formula, or structural elements that are slightly different from those described in the literal text of the formula.

Claims (35)

1. Узел (126) впрыска топлива, предназначенный для использования в турбинном двигателе (100) и содержащий1. Node (126) fuel injection, intended for use in a turbine engine (100) and containing
торцевую крышку (140),end cover (140),
торцевой закрывающий узел (150), расположенный ниже по потоку от торцевой крышки,end closure assembly (150) located downstream of the end cap,
камеру (232) подачи текучей среды, проходящую от торцевой крышки к торцевому закрывающему узлу,a fluid supply chamber (232) extending from the end cap to the end closure assembly,
трубные узлы (202), которые расположены на торцевом закрывающем узле и каждый из которых содержитtube assemblies (202) that are located on the end closure assembly and each of which contains
кожух (240), ограничивающий топливное пространство (302) и пространство (304) для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой (306),a casing (240) defining the fuel space (302) and the space (304) for the cooling fluid located downstream of the fuel space and separated from it by an intermediate wall (306),
трубки (204), которые проходят через указанный кожух и каждая из которых проточно соединена с указанной камерой подачи текучей среды и топочной камерой (234) ниже по потоку от трубного узла, иtubes (204) that pass through said casing and each of which is fluidly connected to said fluid supply chamber and combustion chamber (234) downstream of the tube assembly, and
заднюю пластину (236), расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды и имеющую по меньшей мере одно отверстие (316), проходящее сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок, и содействия снижению и/или поддержанию температуры задней пластины,a back plate (236) located at the downstream end of the cooling fluid space and having at least one opening (316) passing through it to facilitate mixing of the fluids coming from the cooling fluid space and tubes, and to help reduce and / or maintaining the temperature of the back plate,
при этом узел впрыска топлива дополнительно содержит по меньшей мере один топливоподающий патрубок (208), присоединенный по меньшей мере к одному трубному узлу для подачи топлива к топливному пространству.wherein the fuel injection unit further comprises at least one fuel supply pipe (208) connected to at least one pipe assembly for supplying fuel to the fuel space.
2. Узел (126) по п. 1, в котором в боковой стенке (242) кожуха (240) выполнен по меньшей мере один впуск (312), обеспечивающий проточное сообщение между камерой (232) подачи текучей среды и пространством (304) для охлаждающей текучей среды.2. The assembly (126) according to claim 1, wherein at least one inlet (312) is made in the side wall (242) of the casing (240), which provides flow communication between the fluid supply chamber (232) and the space (304) for cooling fluid.
3. Узел (126) по п. 1, в котором каждый трубный узел (202) дополнительно содержит инжекционную пластину (330), расположенную в пространстве (304) для охлаждающей текучей среды и имеющую выполненные в ней инжекционные отверстия (332).3. The assembly (126) according to claim 1, wherein each tube assembly (202) further comprises an injection plate (330) located in the space (304) for the cooling fluid and having injection holes (332) made therein.
4. Узел (126) по п. 1, в котором торцевой закрывающий узел (150) содержит торцевую пластину (160), причем задняя пластина (236) образует часть указанной торцевой пластины.4. The assembly (126) according to claim 1, wherein the end closure assembly (150) comprises an end plate (160), the back plate (236) forming part of said end plate.
5. Узел (126) по п. 1, в котором каждая трубка (204) имеет выпуск (506), выполненный в задней пластине (236), при этом указанное по меньшей мере одно отверстие (316) имеет проход (610) для охлаждающей текучей среды, расположенный смежно с указанным выпуском для содействия снижению и/или поддержанию его температуры.5. The assembly (126) according to claim 1, in which each tube (204) has an outlet (506) made in the back plate (236), while said at least one hole (316) has a passage (610) for cooling a fluid located adjacent to said outlet to help reduce and / or maintain its temperature.
6. Узел (126) по п. 5, в котором через указанный проход (610) для охлаждающей текучей среды между наружной стенкой (604) трубки (204) и стенкой (616) задней пластины (236) проходят лопатки (700), каждая из которых имеет угловую и/или спиральную форму.6. The assembly (126) according to claim 5, in which blades (700) pass through the said passage (610) for the cooling fluid between the outer wall (604) of the tube (204) and the wall (616) of the back plate (236), each of which has an angular and / or spiral shape.
7. Узел (126) по п. 1, дополнительно содержащий трубопровод (404) для подачи охлаждающей текучей среды, предназначенный для направления охлаждающей текучей среды в пространство (304) для охлаждающей текучей среды.7. The assembly (126) according to claim 1, further comprising a conduit (404) for supplying a cooling fluid, designed to direct the cooling fluid into the space (304) for the cooling fluid.
8. Узел (126) по п. 1, в котором каждая трубка (204) имеет по меньшей мере одно впускное отверстие (310), обеспечивающее проточное сообщение между указанной трубкой и топливным пространством (302).8. Node (126) according to claim 1, in which each tube (204) has at least one inlet (310) providing flow communication between the specified tube and the fuel space (302).
9. Топочный узел, содержащий9. The furnace unit containing
турбинный двигатель (100), содержащийa turbine engine (100) comprising
впускную секцию (112),inlet section (112),
компрессорную секцию (114), присоединенную ниже по потоку от впускной секции,a compressor section (114) connected downstream of the inlet section,
топочную секцию (116), присоединенную ниже по потоку от компрессорной секции,a furnace section (116) connected downstream of the compressor section,
турбинную секцию (118), присоединенную ниже по потоку от топочной секции, иa turbine section (118) connected downstream of the combustion section, and
выпускную секцию (120), присоединенную ниже по потоку от турбинной секции,an outlet section (120) connected downstream of the turbine section,
при этом указанный топочный узел дополнительно содержитwherein said furnace assembly further comprises
топочную камеру (234) иcombustion chamber (234) and
узел (126) впрыска топлива, расположенный в указанной топочной камере и содержащийa fuel injection unit (126) located in said combustion chamber and comprising
торцевую крышку (140),end cover (140),
торцевой закрывающий узел (150), расположенный ниже по потоку от торцевой крышки,end closure assembly (150) located downstream of the end cap,
камеру (232) подачи текучей среды, проходящую от торцевой крышки к торцевому закрывающему узлу,a fluid supply chamber (232) extending from the end cap to the end closure assembly,
трубные узлы (202), которые расположены на торцевом закрывающем узле и каждый из которых содержитtube assemblies (202) that are located on the end closure assembly and each of which contains
кожух (240), ограничивающий топливное пространство (302) и пространство (304) для охлаждающей текучей среды, расположенное ниже по потоку от топливного пространства и отделенное от него промежуточной стенкой (306),a casing (240) defining the fuel space (302) and the space (304) for the cooling fluid located downstream of the fuel space and separated from it by an intermediate wall (306),
трубки (204), которые проходят через указанный кожух и каждая из которых проточно соединена с указанной камерой подачи текучей среды и топочной камерой (234) ниже по потоку от трубного узла, иtubes (204) that pass through said casing and each of which is fluidly connected to said fluid supply chamber and combustion chamber (234) downstream of the tube assembly, and
заднюю пластину (236), расположенную у нижнего по потоку конца пространства для охлаждающей текучей среды и имеющую по меньшей мере одно отверстие (316), проходящее сквозь нее для содействия смешиванию текучих сред, поступающих из пространства для охлаждающей текучей среды и трубок, и содействия снижению и/или поддержанию температуры задней пластины, иa back plate (236) located at the downstream end of the cooling fluid space and having at least one opening (316) passing through it to facilitate mixing of the fluids coming from the cooling fluid space and tubes, and to help reduce and / or maintaining the temperature of the back plate, and
при этом узел впрыска топлива дополнительно содержит по меньшей мере один топливоподающий патрубок (208), присоединенный по меньшей мере к одному трубному узлу для подачи топлива к топливному пространству.wherein the fuel injection unit further comprises at least one fuel supply pipe (208) connected to at least one pipe assembly for supplying fuel to the fuel space.
10. Топочный узел по п. 9, в котором в боковой стенке (242) кожуха (240) выполнен по меньшей мере один впуск (312), обеспечивающий проточное сообщение между камерой (232) подачи текучей среды и пространством (304) для охлаждающей текучей среды.10. The furnace assembly according to claim 9, in which at least one inlet (312) is made in the side wall (242) of the casing (240), providing flow communication between the fluid supply chamber (232) and the cooling fluid space (304) Wednesday.
RU2013124953A 2012-05-30 2013-05-29 Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива RU2632073C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/483,153 2012-05-30
US13/483,153 US9212822B2 (en) 2012-05-30 2012-05-30 Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013124953A RU2013124953A (ru) 2014-12-10
RU2632073C2 true RU2632073C2 (ru) 2017-10-02

Family

ID=48537822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013124953A RU2632073C2 (ru) 2012-05-30 2013-05-29 Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9212822B2 (ru)
EP (1) EP2669580B1 (ru)
JP (1) JP6138584B2 (ru)
CN (1) CN103453554B (ru)
RU (1) RU2632073C2 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9476592B2 (en) * 2013-09-19 2016-10-25 General Electric Company System for injecting fuel in a gas turbine combustor
US10605457B2 (en) 2014-05-19 2020-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Burner arrangement with resonator
CA2950566A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion device for gas turbine engine
CA2950558C (en) * 2014-05-30 2020-10-20 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustor for gas turbine engine
US10101032B2 (en) * 2015-04-01 2018-10-16 General Electric Company Micromixer system for a turbine system and an associated method thereof
US10670271B2 (en) * 2016-09-30 2020-06-02 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Acoustic dampening liner cap and gas turbine combustor including the same
US10344982B2 (en) 2016-12-30 2019-07-09 General Electric Company Compact multi-residence time bundled tube fuel nozzle having transition portions of different lengths
JP6822894B2 (ja) * 2017-04-28 2021-01-27 三菱パワー株式会社 燃料噴射器及びガスタービン
JP2019100607A (ja) * 2017-11-30 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃料噴射器、燃焼器、及びガスタービン
US10890329B2 (en) 2018-03-01 2021-01-12 General Electric Company Fuel injector assembly for gas turbine engine
US10935245B2 (en) 2018-11-20 2021-03-02 General Electric Company Annular concentric fuel nozzle assembly with annular depression and radial inlet ports
US10948188B2 (en) * 2018-12-12 2021-03-16 Solar Turbines Incorporated Fuel injector with perforated plate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157908C2 (ru) * 1996-12-03 2000-10-20 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Стойка впрыска топлива для прямоточного воздушно-реактивного двигателя, работающего в широком диапазоне чисел маха
US20100218501A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 General Electric Company Premixed direct injection disk
US20110005189A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 General Electric Company Active Control of Flame Holding and Flashback in Turbine Combustor Fuel Nozzle
US20110179795A1 (en) * 2009-07-08 2011-07-28 General Electric Company Injector with integrated resonator

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4100733A (en) * 1976-10-04 1978-07-18 United Technologies Corporation Premix combustor
US5274991A (en) * 1992-03-30 1994-01-04 General Electric Company Dry low NOx multi-nozzle combustion liner cap assembly
US5372008A (en) * 1992-11-10 1994-12-13 Solar Turbines Incorporated Lean premix combustor system
US6358040B1 (en) 2000-03-17 2002-03-19 Precision Combustion, Inc. Method and apparatus for a fuel-rich catalytic reactor
US6915636B2 (en) * 2002-07-15 2005-07-12 Power Systems Mfg., Llc Dual fuel fin mixer secondary fuel nozzle
US7617682B2 (en) 2002-12-13 2009-11-17 Siemens Energy, Inc. Catalytic oxidation element for a gas turbine engine
FR2911667B1 (fr) * 2007-01-23 2009-10-02 Snecma Sa Systeme d'injection de carburant a double injecteur.
US8438853B2 (en) * 2008-01-29 2013-05-14 Alstom Technology Ltd. Combustor end cap assembly
US20090223227A1 (en) 2008-03-05 2009-09-10 General Electric Company Combustion cap with crown mixing holes
US8806871B2 (en) * 2008-04-11 2014-08-19 General Electric Company Fuel nozzle
US8147121B2 (en) 2008-07-09 2012-04-03 General Electric Company Pre-mixing apparatus for a turbine engine
US8327642B2 (en) 2008-10-21 2012-12-11 General Electric Company Multiple tube premixing device
US20100180564A1 (en) 2009-01-21 2010-07-22 General Electric Company Systems and Methods for Mitigating a Flashback Condition in a Premixed Combustor
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
US8522555B2 (en) 2009-05-20 2013-09-03 General Electric Company Multi-premixer fuel nozzle support system
US8276385B2 (en) * 2009-10-08 2012-10-02 General Electric Company Staged multi-tube premixing injector
US20110225947A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Benjamin Paul Lacy System and methods for altering air flow in a combustor
US20120058437A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 General Electric Company Apparatus and method for mixing fuel in a gas turbine nozzle
US20120055163A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Jong Ho Uhm Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same
US8943832B2 (en) * 2011-10-26 2015-02-03 General Electric Company Fuel nozzle assembly for use in turbine engines and methods of assembling same
US8438851B1 (en) * 2012-01-03 2013-05-14 General Electric Company Combustor assembly for use in a turbine engine and methods of assembling same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157908C2 (ru) * 1996-12-03 2000-10-20 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Стойка впрыска топлива для прямоточного воздушно-реактивного двигателя, работающего в широком диапазоне чисел маха
US20100218501A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 General Electric Company Premixed direct injection disk
US20110005189A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 General Electric Company Active Control of Flame Holding and Flashback in Turbine Combustor Fuel Nozzle
US20110179795A1 (en) * 2009-07-08 2011-07-28 General Electric Company Injector with integrated resonator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013250046A (ja) 2013-12-12
US20130318977A1 (en) 2013-12-05
CN103453554B (zh) 2017-07-11
EP2669580A2 (en) 2013-12-04
CN103453554A (zh) 2013-12-18
EP2669580B1 (en) 2020-11-25
JP6138584B2 (ja) 2017-05-31
EP2669580A3 (en) 2017-12-27
US9212822B2 (en) 2015-12-15
RU2013124953A (ru) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2632073C2 (ru) Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива
GB201304989D0 (en) A hand held appliance
BR112014028191A2 (pt) transferidor de calor de gás de escape
GB201304983D0 (en) A hand held appliance
GB201304984D0 (en) A hand held appliance
MX354382B (es) HIGH EFFICIENCY DIRECT CONTACT HEAT EXCHANGER.
SE0801668L (sv) Kylanordning för svetsanordning
WO2010022032A3 (en) Windshield washer fluid heater and system
IL228077D0 (en) Dynamic mixer
BR112014030967A2 (pt) ejetor e método para operar um ejetor
WO2011117802A3 (en) Heat exchanger
EP3106749A3 (en) Combustion heater
IN2015DN03086A (ru)
MX2018005003A (es) Dispensador.
MX2015009521A (es) DYNAMIC FLUID GAS PURGE COLLECTOR.
IN2014CN04716A (ru)
BR112013030811A2 (pt) trocador de calor
RU2551436C2 (ru) Камера сгорания в сборе
WO2012123207A3 (de) Mischvorrichtung zur mischung von verbrennungsluft und gas für ein gasgerät
GB201306502D0 (en) An engine system
FR2930628B1 (fr) Chambre annulaire de combustion pour turbomachine
BR112015011560A2 (pt) tubo sensor de fluxo de massa de ar
GB201208710D0 (en) Pump
MY152671A (en) Urine meter
NZ700680A (en) Device for dispensing charges of a fluid