RU2687545C1 - Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein - Google Patents

Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein Download PDF

Info

Publication number
RU2687545C1
RU2687545C1 RU2018130044A RU2018130044A RU2687545C1 RU 2687545 C1 RU2687545 C1 RU 2687545C1 RU 2018130044 A RU2018130044 A RU 2018130044A RU 2018130044 A RU2018130044 A RU 2018130044A RU 2687545 C1 RU2687545 C1 RU 2687545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
burner
combustion chamber
air
flame tube
Prior art date
Application number
RU2018130044A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рафаэль Салихзянович Кашапов
Дмитрий Александрович Максимов
Дмитрий Владимирович Скиба
Тимур Салаватович Харисов
Original Assignee
Рафаэль Салихзянович Кашапов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рафаэль Салихзянович Кашапов filed Critical Рафаэль Салихзянович Кашапов
Priority to RU2018130044A priority Critical patent/RU2687545C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687545C1 publication Critical patent/RU2687545C1/en

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
    • 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
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: low-emission combustion chamber of gas turbine engine includes at least two fuel collectors: main and pilot, fuel redistribution valve, at least two burner devices, each of which is equipped with curved channel formed by two profiled shells. Inner surface of curvilinear channel is conjugated with central body of burner device, on which axial swirler and tubes of fuel supply to flow part of burner device from main fuel collector are installed. On external surface of curvilinear channel there arranged is levelling header for fuel supply through corresponding tubes from pilot collector to flow part of burner device, which is connected to the flame tube, having air supply holes, inside which a coaxial to it screen is located, consisting of a transverse annular part and a longitudinal cylindrical part. Screen and fire tube form air flow cavity. At the inlet of the flame tube coaxially to the burner device there is a silencer consisting of interconnected first and second annular volumes and an annular slot, one end of which extends into the inner volume of the flame tube, and the other end is connected to the first annular volume.EFFECT: invention is aimed at improvement of reliability of combustion chamber and increase in its service life at maintaining low level of nitrogen oxides emissions at modes close to maximum engine load, by means of reduction of pressure pulsations in combustion chamber and prevention of carbonization on output parts of burner devices.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в газотурбинных установках и двигателях с низким уровнем вредных выбросов, в частности в малоэмиссионных камерах сгорания, работающих на газообразном топливе.The invention relates to the field of engine construction and can be used in gas turbine installations and engines with low levels of harmful emissions, in particular in low-emission combustion chambers operating on gaseous fuels.

Известно, что малоэмиссионные камеры сгорания данного типа склонны к возбуждению автоколебаний, что снижает их ресурс и надежность, а для поддержания устойчивости горения на режимах с малым расходом топливного газа необходима подача части топлива с худшим качеством смешения по сравнению с качеством смешения на режиме максимальной мощности. (Tim С. Lieuwen Unsteady Combustor Physics Cambridge University Press, 27 авг. 2012 г., 405 с). Обычно такая подача части топлива, обеспечивающая худшее качество смешения, обеспечивается другим горелочным устройством с отдельным топливным коллектором или особым расположением отверстий подачи топлива на нем. При выходе на режим максимальной мощности подача топлива в данный топливный коллектор либо прекращается, либо снижается до минимума, что вызывает проблему возникновения перетекания топлива из одного горелочного устройства в другое из-за отсутствия напора в отдельном коллекторе и разности гидравлического сопротивления горелочных устройств и проблему нагарообразования на срезе горелочного устройства.It is known that low-emission combustion chambers of this type tend to initiate self-oscillations, which reduces their life and reliability, and to maintain combustion stability in low fuel gas consumption regimes it is necessary to supply some fuel with a worse mixing quality compared to the maximum power mixing quality. (Tim C. Lieuwen Unsteady Combustor Physics Cambridge University Press, August 27, 2012, 405 s). Usually, such a supply of a part of the fuel, which ensures a worse mixing quality, is provided by another burner with a separate fuel manifold or a special arrangement of fuel supply openings on it. When the maximum power mode is reached, the fuel supply to this fuel manifold either stops or decreases to a minimum, which causes the problem of fuel flow from one burner to another due to the lack of pressure in a separate collector and the difference in hydraulic resistance of the burner devices and the problem of coking cut burner device.

Известна малоэмиссионная камера сгорания (US 7,284,378 В2, МПК F02C 9/26, опубл. 23.10.2007), которая состоит из нескольких модулей малоэмиссионного горения, каждый из которых состоит из нескольких горелочных устройств, жаровой трубы, переходного патрубка. Подачатоплива в горелочные устройства осуществляется из нескольких топливных коллекторов. В каждом горелочном устройстве, кроме центрального горелочного устройства, есть два канала подачи топлива: основной и пилотный. Недостатком данной камеры сгорания является несовпадение гидравлических сопротивлений в модулях малоэмиссионного горения, приводящее к перетеканию продуктов сгорания между ними, что вызывает необходимость продувки воздухом топливных пилотных каналов. Данная продувка затрудняет переход с режима работы с участием пилотного топлива и приводит к неустойчивости горения на срезе горелочного устройства в его центральной рециркуляционной зоне.Known low-emission combustion chamber (US 7,284,378 B2, IPC F02C 9/26, publ. 10/23/2007), which consists of several modules of low-emission combustion, each of which consists of several burners, a flame tube, a transition branch pipe. Fleece to the burner device is carried out from several fuel collectors. In each burner device, except for the central burner device, there are two fuel supply channels: the main and pilot. The disadvantage of this combustion chamber is the mismatch of hydraulic resistances in the modules of low-emission combustion, leading to the overflow of combustion products between them, which necessitates blowing the fuel pilot channels with air. This purge hinders the transition from the operation mode with the participation of the pilot fuel and leads to the instability of combustion at the cut-off of the burner in its central recirculation zone.

Известна камера сгорания (ЕР 3029376 А1, МПК F23R 3/00, опубл. 08.06.2016), в которой использован глушитель Гельмгольца для подавления автоколебаний в камере сгорания газотурбинного двигателя. В данном изобретении предлагается настраивать подавляемую частоту колебаний с помощью изменения резонансного объема путем изготовления резонатора Гельмгольца в виде поршня в цилиндре. Изменением положения поршня обеспечивается изменение рабочего объема резонатора и тем самым изменение его первой собственной частоты. Горло резонатора Гельмгольца выполнено в виде цилиндрической трубки. Недостатком данного технического решения является то, что конструкция предусматривает наличие подвижных частей у системы, находящейся в условиях высоких температур, что может приводить к «закусыванию» частей цилиндра и поршня. Данное обстоятельство существенно снижает надежность камеры сгорания.Known combustion chamber (EP 3029376 A1, IPC F23R 3/00, publ. 06/08/2016), which used the Helmholtz muffler to suppress self-oscillations in the combustion chamber of a gas turbine engine. In this invention it is proposed to adjust the suppressed oscillation frequency by changing the resonant volume by making the Helmholtz resonator in the form of a piston in a cylinder. A change in the position of the piston ensures a change in the working volume of the resonator and thereby a change in its first natural frequency. The throat of the Helmholtz resonator is made in the form of a cylindrical tube. The disadvantage of this technical solution is that the design provides for the presence of moving parts of the system, which is in conditions of high temperatures, which can lead to the "biting" of parts of the cylinder and piston. This circumstance significantly reduces the reliability of the combustion chamber.

Известен способ подачи топлива в горелочное устройство камеры сгорания (ЕР 2631544 В1, МПК F23R 3/14, опубл. 09.05.2018), в котором топливо подают рядом с зоной рециркуляции, причем к нему подмешивают воздух, что уменьшает зону рециркуляции. Это неблагоприятно сказывается на устойчивости работы камеры сгорания.A known method of supplying fuel to the burner of the combustion chamber (EP 2631544 B1, IPC F23R 3/14, publ. 05/09/2018), in which the fuel is supplied near the recirculation zone, and air is mixed with it, which reduces the recirculation zone. This adversely affects the stability of the combustion chamber.

Известен способ подачи топлива в горелочное устройство камеры сгорания с малым временем смешения непосредственно в зону рециркуляции (US 6,363,724 В1, МПК F23R 3/28, опубл. 02.04.2002). Недостатком данного способа является возникновение перетока продуктов сгорания между форсунками. Это может приводить к повреждению элементов конструкции топливного коллектора и газовых форсунок, что снижает надежность конструкции.A known method of supplying fuel to the burner device of the combustion chamber with a short mixing time directly into the recirculation zone (US 6,363,724 B1, IPC F23R 3/28, publ. 04/02/2002). The disadvantage of this method is the occurrence of the flow of combustion products between the nozzles. This can lead to damage to the elements of the design of the fuel manifold and gas injectors, which reduces the reliability of the design.

Известно горелочное устройство (US 2,970,772 МПК F23D 11/38, опубл. 07.02.1961), в котором с поверхности центрального тела сдувают высокую концентрацию топлива тонкой пленкой воздуха для решения проблемы нагарообразования. Однако это приводит к снижению устойчивости горения из-за чрезмерного обеднения топливовоздушной смеси в зоне рециркуляции.A burner device is known (US 2,970,772 IPC F23D 11/38, publ. 07.02.1961), in which a high concentration of fuel is blown off from the surface of the central body with a thin film of air to solve the problem of carbon formation. However, this leads to a decrease in the stability of combustion due to excessive depletion of the air-fuel mixture in the recirculation zone.

Техническим результатом изобретения, является повышение надежности камеры сгорания и увеличение ресурса ее работы при сохранении низкого уровня выбросов оксидов азота на режимах, близких к максимальной нагрузке двигателя, за счет уменьшения пульсаций давления в камере сгорания и предотвращения нагарообразования на выходных частях горелочных устройств.The technical result of the invention is to improve the reliability of the combustion chamber and increase its service life while maintaining low emissions of nitrogen oxides at modes close to the maximum engine load, by reducing pressure pulsations in the combustion chamber and preventing carbon formation on the output parts of the burner.

Указанный технический результат достигается малоэмиссионной камерой сгорания газотурбинного двигателя, содержащей как минимум два топливных коллектора: основной и пилотный, кран перераспределения топлива, как минимум два горелочных устройства, каждое из которых снабжено криволинейным каналом с возможностью поворота потока на 90 градусов, образованным двумя спрофилированными обечайками, на входе которого установлена кольцевая обечайка с отверстиями для подачи воздуха в горелочное устройство, расположенными нормально к ее поверхности, причем внутренняя поверхность криволинейного канала сопряжена с центральным телом горелочного устройства, на котором установлен аксиальный завихритель с закруткой потока на 35-50 градусов и трубкиподачи топлива в проточную часть горелочного устройства от основного топливного коллектора, а на внешней поверхности криволинейного канала размещен выравнивающий коллектор для подвода топлива через соответствующие трубки из пилотного коллектора в проточную часть горелочного устройства, которое соединено с жаровой трубой, имеющей отверстия для подачи воздуха, внутри которой соосно с ней расположен экран, состоящий из поперечной кольцевой части и продольной цилиндрической части, на выходе жаровой трубы установлен переходный патрубок с равномерно размещенными по окружности отверстиями для подачи воздуха на смешение, причем экран и жаровая труба образуют проточную полость для воздуха, а на входе жаровой трубы соосно с горелочным устройством расположен глушитель, состоящий из сообщающихся первого и второго кольцевых объемов и кольцевой щели, один конец которой выходит во внутренний объем жаровой трубы, а другой конец соединен с первым кольцевым объемом.This technical result is achieved by a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine containing at least two fuel manifolds: main and pilot, a valve for redistributing fuel, at least two burner devices, each of which is equipped with a curvilinear channel with the ability to rotate the flow through 90 degrees formed by two shaped shells, at the entrance of which an annular shell is installed with air holes in the burner device located normally to its surface and, the inner surface of the curvilinear channel is associated with the central body of the burner device, on which an axial swirler is installed with a twist of flow of 35-50 degrees and fuel supply pipes to the flow part of the burner device from the main fuel collector, and on the outer surface of the curvilinear channel there is a leveling collector for fuel supply through the corresponding tubes from the pilot manifold to the flow part of the burner device, which is connected to the flame tube having an opening The air inlet, inside of which the screen consisting of the transverse annular part and the longitudinal cylindrical part is located coaxially with it, has a transitional nozzle with uniformly spaced around the circumference of the air supply holes for mixing, and the screen and the heat pipe form a flow cavity for air, and at the inlet of the flame tube coaxially with the burner device there is a silencer consisting of communicating first and second annular volumes and an annular gap, one end of which goes into the internal volume of the flame tube, and the other end is connected to the first annular volume.

Технический результат достигается также способом подачи газообразного топлива в камере сгорания, включающим впрыск топлива в поток воздуха, подаваемого в горелочное устройство, через основной топливный коллектор и пилотный топливный коллектор, причем впрыск топлива из последнего осуществляют через трубки с отношением длины трубки к ее гидравлическому диаметру отверстия более 10, при этом указанные трубки направляют к центральному телу так, что струи топлива ударяются о центральное тело горелочного устройства, а расстояние от центрального тела до выхода струи топлива из трубок не превышает двух гидравлических диаметров отверстия, а впрыск топлива в воздушный поток из основного топливного коллектора осуществляют вниз по потоку от подачи топлива в воздушный поток от пилотного коллектора, который отключают на основных режимах работы камеры сгорания.The technical result is also achieved by the method of supplying gaseous fuel in the combustion chamber, including fuel injection into the air stream supplied to the burner through the main fuel manifold and pilot fuel manifold, the fuel being injected from the latter through tubes with the ratio of tube length to its hydraulic hole diameter more than 10, while these tubes are directed to the central body so that the fuel jets hit the central body of the burner, and the distance from the central body Before the jet of fuel escapes from the tubes, it does not exceed two hydraulic diameters of the hole, and fuel is injected into the air stream from the main fuel manifold downstream from the fuel supply to the air stream from the pilot manifold, which is turned off during the main modes of operation of the combustion chamber.

Существо изобретения поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема малоэмиссионной камеры сгорания.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of low-emission combustion chamber.

Камера сгорания содержит основной топливный коллектор 1 и пилотный топливный коллектор 2, кран перераспределения топлива 3, связывающий топливную систему двигателя с пилотным топливным коллектором, два горелочных устройства 4, каждое из которых соединено с жаровой трубой 5, внутри которой соосно с ней расположен экран 6, состоящий из поперечной кольцевой части и продольной цилиндрической части, на жаровой трубе расположены отверстия 7 для подачи воздуха, экран и жаровая труба образуют проточную полость для воздуха 8. На выходе жаровой трубы установлен переходной патрубок 9, на котором выполнены равномерно размещенные по окружности отверстия 10 для подачи воздуха на смешение. На входе жаровой трубы соосно с горелочным устройством расположен глушитель, включающий первый 11 и второй 12 кольцевые объемы, соединенные каналом 13, и кольцевую щель 14, один конец которой выходит во внутренний объем жаровой трубы, а другой конец соединен с первым кольцевым объемом 11. Горелочное устройство снабжено криволинейным каналом 15, обеспечивающим поворот потока на 90 градусов, образованным двумя спрофилированными обечайками. На входе криволинейного канала установлена кольцевая обечайка 16 с отверстиями для подачи воздуха в горелочное устройство, расположенными нормально к ее поверхности. Внутренняя поверхность криволинейного канала сопряжена с центральным телом горелочного устройства 17, на котором установлен аксиальный завихритель 18 с закруткой потока от 35 до 50 градусов и трубки 19 для подачи топлива в проточную часть горелочного устройства от основного топливного коллектора. На внешней поверхности криволинейного канала горелки размещен выравнивающий коллектор 20, к которому подводится топливо из пилотного топливного коллектора 2, из выравнивающего коллектора 20 топливо подается через трубки 21, сотношением длины трубки к ее гидравлическому диаметру отверстия более 10, которые направлены к центральному телу 17 так, что струи топлива ударяются об него, а расстояние от центрального тела 17 до выхода струй топлива из трубок 21 не превышает двух гидравлических диаметров ее отверстия.The combustion chamber contains a primary fuel manifold 1 and a pilot fuel manifold 2, a fuel redistribution valve 3 connecting the fuel system of the engine with a pilot fuel manifold, two burners 4, each of which is connected to a flame tube 5, inside which is located coaxially with it a screen 6, consisting of a transverse annular part and a longitudinal cylindrical part, on the flame tube are openings 7 for air supply, the screen and the flame tube form a flow cavity for air 8. At the exit of the flame tube a transition nozzle 9 is installed, on which holes 10 for supplying air for mixing are uniformly placed around the circumference. At the inlet of the flame tube, a silencer is arranged coaxially with the burner device, including the first 11 and second 12 ring volumes connected by channel 13 and the ring slit 14, one end of which goes into the internal volume of the flame tube and the other end is connected to the first ring volume 11. Burning The device is equipped with a curvilinear channel 15, which provides the rotation of the flow by 90 degrees, formed by two profiled shells. At the entrance of the curved channel is installed an annular shell 16 with holes for supplying air to the burner, located normally to its surface. The inner surface of the curved channel is associated with the central body of the burner 17, on which axial swirler 18 is installed with a flow swirl from 35 to 50 degrees and a tube 19 for supplying fuel to the flow part of the burner from the main fuel manifold. A leveling manifold 20 is placed on the outer surface of the curvilinear channel of the burner, to which fuel is fed from pilot fuel manifold 2, fuel is supplied from equalizing manifold 20 through pipes 21, by increasing the length of the tube to its hydraulic bore diameter more than 10, which are directed to the central body 17. that the jets of fuel hit him, and the distance from the central body 17 to the exit of the jets of fuel from the tubes 21 does not exceed two hydraulic diameters of its opening.

Способ подачи топлива в камеру сгорания осуществляют следующим образом. Воздух подают в камеру сгорания из компрессора или другого источника сжатого воздуха. Одна часть воздуха поступает в переходной патрубок 9 через отверстия 10, а другая часть поступает в горелочное устройство 4 через отверстия 16. В горелочное устройство также подают газообразное топливо через основной топливный коллектор 1 и пилотный топливный коллектор 2. Топливо в основной топливный коллектор 1 поступает из топливной системы двигателя непосредственно, а в пилотный топливный коллектор 2 - через кран перераспределения топлива 3. Посредством данного крана регулируют долю расхода пилотного топлива в зависимости от режима работы двигателя: при пониженной нагрузке двигателя в пилотный топливный коллектор 2 поступает большая доля топлива по сравнению с режимами повышенной нагрузки двигателя. Малое расстояние места подачи топлива через трубки 21 от центрального тела горелочного устройства 17 предотвращает перемешивание топлива с воздухом и обеспечивает создание тонкой топливной пленки на центральном теле, и соответственно, высокую концентрацию топлива на выходном торце центрального тела. Таким образом уменьшается смешивание топлива с воздухом и повышается устойчивость горения на режимах пониженной мощности. На максимальном режиме работы газотурбинного двигателя подачу топлива в пилотный топливный коллектор 2 прекращают полностью. При выключении подачи топлива в пилотный топливный коллектор 2 закрытием крана перераспределения топлива 3 неодинаковость гидравлических сопротивлений горелочных устройств 4 камеры сгоранияприводит к возникновению течения воздуха из компрессора по пилотному топливному коллектору 2. Поскольку в воздухе отсутствуют продукты сгорания, это предотвращает отложение сажи в пилотном топливном коллекторе 2. Подачу топлива в воздушный поток из основного топливного коллектора 1 через трубки 19 осуществляют вниз по потоку от места подачи топлива в воздушный поток через трубки 21 от пилотного топливного коллектора. В месте подачи основного топлива через трубки 19 в воздушный поток в горелочном устройстве происходит смешение топлива с воздухом. Благодаря аксиальному завихрителю 18 обеспечивается высокое качество перемешивания, что приводит к низкому уровню эмиссии оксидов азота, однако при таком режиме горения возникает положительная обратная связь между процессом смешения и пульсациями давления в камере сгорания. Наличие положительной обратной связи приводит к возбуждению автоколебаний в камере сгорания, которые демпфируются глушителями, установленными на входах жаровых труб 5. На срезе горелочных устройств 4 топливовоздушная смесь сгорает с образованием высокотемпературных продуктов сгорания. Защита жаровой трубы 5 от высокотемпературных продуктов сгорания осуществляется экраном 6. Охлаждение экрана от продуктов сгорания осуществляется ударным охлаждением экрана воздухом, поступающим через отверстия 7.The method of supplying fuel to the combustion chamber is as follows. Air is fed into the combustion chamber from a compressor or other source of compressed air. One part of the air enters the transition pipe 9 through the openings 10, and the other part enters the burner 4 through the openings 16. The gaseous fuel is also supplied to the burner through the main fuel manifold 1 and pilot fuel manifold 2. The fuel enters the main fuel collector 1 from the fuel system of the engine directly, and in the pilot fuel manifold 2 - through the valve of fuel redistribution 3. Through this valve, they regulate the share of pilot fuel consumption depending on the mode of operation Engine s: With a reduced engine load, the pilot fuel manifold 2 receives a large proportion of fuel compared to the engine overload conditions. The small distance of the fuel supply point through the tubes 21 from the central body of the burner 17 prevents the fuel from mixing with air and ensures the creation of a thin fuel film on the central body, and accordingly, a high concentration of fuel at the output end of the central body. This reduces the mixing of fuel with air and increases the stability of combustion at low power modes. At maximum operation mode of the gas turbine engine, the supply of fuel to the pilot fuel manifold 2 is completely stopped. When the fuel supply to the pilot fuel manifold 2 is turned off by closing the fuel redistribution valve 3, the hydraulic resistances of the burners 4 of the combustion chamber are not equal and the air flows out of the compressor through the pilot fuel manifold 2. As the air does not contain combustion products, this prevents soot deposition in the pilot fuel manifold 2 . The flow of fuel into the air stream from the main fuel manifold 1 through the tube 19 is carried out downstream from the place of fuel supply in the air flow through the tube 21 from the pilot fuel manifold. In the place of the main fuel supply through the tubes 19 to the air flow in the burner device, the fuel is mixed with air. Due to the axial swirler 18, a high mixing quality is ensured, which leads to a low level of nitrogen oxides emission, however, in this mode of combustion, a positive feedback occurs between the mixing process and pressure pulsations in the combustion chamber. The presence of positive feedback leads to the excitation of self-oscillations in the combustion chamber, which are damped by silencers installed at the inlets of the flame tubes 5. At the cut of the burner 4, the air-fuel mixture burns to form high-temperature combustion products. Protection of the flame tube 5 from high-temperature products of combustion is carried out by the screen 6. The screen is cooled from the products of combustion by shock cooling of the screen with air entering through the holes 7.

Таким образом, в заявляемой камере сгорания благодаря ее конструктивным особенностям повышается надежность работы за счет демпфирования колебаний давления в камере сгорания и предотвращения перетока продуктов сгорания по трубопроводу пилотного топливного коллектора. Также данная конструкция позволяет защитить топливные форсунки от засорения нагаром и предотвратить втекание в них продуктов сгорания при отключении подачи топлива через пилотный топливный коллектор в данные форсунки или при существенном снижении расхода топлива в них. Предложенный способ подачи топлива в камере сгоранияобеспечивает улучшение стабилизации горения благодаря существенному уменьшению смешения топлива, подаваемого из трубок, с потоком воздуха до среза горелочного устройства, в том числе созданием тонкой топливной пленки.Thus, in the inventive combustion chamber, due to its design features, the reliability of operation is increased due to the damping of pressure fluctuations in the combustion chamber and the prevention of the flow of combustion products through the pilot fuel manifold pipeline. Also, this design allows you to protect the fuel injectors from clogging with carbon deposits and to prevent the combustion products from flowing into them when the fuel supply to the nozzles is switched off through the pilot fuel manifold or when fuel consumption in them is significantly reduced. The proposed method of supplying fuel in the combustion chamber provides an improvement in the stabilization of combustion due to a significant decrease in mixing the fuel supplied from the tubes with the air flow to the cut-off of the burner, including the creation of a thin fuel film.

Claims (2)

1. Малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая как минимум два топливных коллектора: основной и пилотный, кран перераспределения топлива, как минимум два горелочных устройства, каждое из которых снабжено криволинейным каналом с возможностью поворота потока на 90 градусов, образованным двумя спрофилированными обечайками, на входе которого установлена кольцевая обечайка с отверстиями для подачи воздуха в горелочное устройство, расположенными нормально к ее поверхности, причем внутренняя поверхность криволинейного канала сопряжена с центральным телом горелочного устройства, на котором установлен аксиальный завихритель с закруткой потока на 35-50 градусов и трубки подачи топлива в проточную часть горелочного устройства от основного топливного коллектора, а на внешней поверхности криволинейного канала размещен выравнивающий коллектор для подвода топлива через соответствующие трубки из пилотного коллектора в проточную часть горелочного устройства, которое соединено с жаровой трубой, имеющей отверстия для подачи воздуха, внутри которой соосно с ней расположен экран, состоящий из поперечной кольцевой части и продольной цилиндрической части, на выходе жаровой трубы установлен переходный патрубок с равномерно размещенными по окружности отверстиями для подачи воздуха на смешение, причем экран и жаровая труба образуют проточную полость для воздуха, а на входе жаровой трубы соосно с горелочным устройством расположен глушитель, состоящий из сообщающихся первого и второго кольцевых объемов и кольцевой щели, один конец которой выходит во внутренний объем жаровой трубы, а другой конец соединен с первым кольцевым объемом.1. Low-emission combustion chamber of a gas turbine engine, containing at least two fuel manifolds: main and pilot, fuel redistribution valve, at least two burner devices, each of which is equipped with a curvilinear channel with the ability to rotate the flow through 90 degrees formed by two shaped shells at the inlet which is installed an annular shell with holes for supplying air to the burner device, located normally to its surface, and the inner surface is curved channel is connected to the central body of the burner device, on which an axial swirler is installed with a twist of flow of 35-50 degrees and fuel supply pipes to the flow part of the burner device from the main fuel manifold, and an equalizing collector is placed on the outer surface of the curvilinear channel tubes from the pilot manifold to the flow part of the burner device, which is connected to a flame tube having air inlets, which are coaxially inside there is a screen with it, consisting of a transverse annular part and a longitudinal cylindrical part, at the exit of the flame tube there is a transitional nozzle with uniformly spaced around the circumference of the air supply holes for mixing, the screen and the flame tube forming a flow cavity for air, and at the inlet of the flame tube coaxially with the burner, there is a silencer consisting of interconnecting first and second annular volumes and an annular gap, one end of which goes into the internal volume of the flame tube and the other end The tip is connected to the first annular volume. 2. Способ подачи газообразного топлива в камере сгорания по п. 1, включающий впрыск топлива в поток воздуха, подаваемого в горелочное устройство, через основной топливный коллектор и пилотный топливный коллектор, причем впрыск топлива из последнего осуществляют через трубки с отношением длины трубки к ее гидравлическому диаметру отверстия более 10, при этом указанные трубки направляют к центральному телу так, что струи топлива ударяются о центральное тело горелочного устройства, а расстояние от центрального тела до выхода струи топлива из трубок не превышает двух гидравлических диаметров отверстия, а впрыск топлива в воздушный поток из основного топливного коллектора осуществляют вниз по потоку от подачи топлива в воздушный поток от пилотного коллектора, который отключают на основных режимах работы камеры сгорания.2. The method of supplying gaseous fuel in the combustion chamber according to claim 1, comprising fuel injection into the stream of air supplied to the burner through the main fuel manifold and pilot fuel manifold, the fuel being injected from the latter through tubes with a ratio of tube length to its hydraulic bore diameter of more than 10, while these tubes are directed to the central body so that the jet of fuel hits the central body of the burner, and the distance from the central body to the exit of the jet of fuel from tubes do not exceed two hydraulic diameters of the hole, and fuel is injected into the air stream from the main fuel manifold downstream from the fuel supply to the air stream from the pilot manifold, which is turned off in the main modes of operation of the combustion chamber.
RU2018130044A 2018-08-17 2018-08-17 Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein RU2687545C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130044A RU2687545C1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130044A RU2687545C1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687545C1 true RU2687545C1 (en) 2019-05-14

Family

ID=66579015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130044A RU2687545C1 (en) 2018-08-17 2018-08-17 Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687545C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745174C2 (en) * 2019-07-15 2021-03-22 Висам Махмуд Юсеф Low-emission combustion chamber

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7284378B2 (en) * 2004-06-04 2007-10-23 General Electric Company Methods and apparatus for low emission gas turbine energy generation
EP2631544A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-28 General Electric Company Annular Premixed Pilot in Fuel Nozzle
RU2515909C2 (en) * 2012-07-04 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine annular low-emission combustion chamber
RU2561754C1 (en) * 2014-02-12 2015-09-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Ring combustion chamber of gas-turbine engine and its operation method
EP3029376A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-08 Alstom Technology Ltd Helmholtz damper and gas turbine with such a helmholtz damper
RU2633982C1 (en) * 2016-06-29 2017-10-20 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Flame tube of gas turbine engine combustion chamber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7284378B2 (en) * 2004-06-04 2007-10-23 General Electric Company Methods and apparatus for low emission gas turbine energy generation
EP2631544A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-28 General Electric Company Annular Premixed Pilot in Fuel Nozzle
RU2515909C2 (en) * 2012-07-04 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine annular low-emission combustion chamber
RU2561754C1 (en) * 2014-02-12 2015-09-10 Открытое акционерное общество "Газпром" Ring combustion chamber of gas-turbine engine and its operation method
EP3029376A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-08 Alstom Technology Ltd Helmholtz damper and gas turbine with such a helmholtz damper
RU2633982C1 (en) * 2016-06-29 2017-10-20 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Flame tube of gas turbine engine combustion chamber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745174C2 (en) * 2019-07-15 2021-03-22 Висам Махмуд Юсеф Low-emission combustion chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10072848B2 (en) Fuel injector with premix pilot nozzle
RU2605164C2 (en) Fuel nozzles unit and unit of combustion chamber
JP5400936B2 (en) Method and apparatus for burning fuel in a gas turbine engine
US6826913B2 (en) Airflow modulation technique for low emissions combustors
US6374615B1 (en) Low cost, low emissions natural gas combustor
US7185494B2 (en) Reduced center burner in multi-burner combustor and method for operating the combustor
US7673454B2 (en) Combustor of gas turbine and combustion control method for gas turbine
US5722230A (en) Center burner in a multi-burner combustor
KR850001188B1 (en) Combustion apparatus for gas turbine
CN105716116B (en) Axial staged mixer for injecting dilution air
CN1834431A (en) Method and apparatus for cooling gas turbine fuel nozzles
JP2016041929A (en) Fuel injector assembly in combustion turbine engine
CA2829989A1 (en) Damper arrangement for reducing combustion-chamber pulsation
CA2528808A1 (en) Method and apparatus for decreasing combustor acoustics
CN112594735B (en) Gas turbine combustor
US6267583B1 (en) Combustor
WO2023030467A1 (en) Combustion chamber having double fuel pipes and gas turbine
JP2016504559A (en) Gray-scale axial stage combustion in a can type gas turbine engine.
JP2009030964A (en) Fuel nozzle for gas turbine engine and method for manufacturing the same
US9464809B2 (en) Gas turbine combustor and operating method for gas turbine combustor
RU2687545C1 (en) Low-emission combustion chamber and method of feeding fuel therein
US6813890B2 (en) Fully premixed pilotless secondary fuel nozzle
JP5462449B2 (en) Combustor burner and combustion apparatus equipped with the burner
RU2757248C1 (en) Front device of the annular combustion chamber of a gas turbine installation and the method for its operation
RU2745174C2 (en) Low-emission combustion chamber