RU2707780C1 - Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки - Google Patents
Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707780C1 RU2707780C1 RU2018145254A RU2018145254A RU2707780C1 RU 2707780 C1 RU2707780 C1 RU 2707780C1 RU 2018145254 A RU2018145254 A RU 2018145254A RU 2018145254 A RU2018145254 A RU 2018145254A RU 2707780 C1 RU2707780 C1 RU 2707780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- fuel
- combustion chamber
- nozzles
- combustion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных установок, работающим на газообразном углеводородном топливе и использующим в своей работе каталитические средства. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки включает подачу воздуха из-за компрессора в камеру сгорания, подачу в одну часть форсунок камеры сгорания газообразного углеводородного топлива, подачу в другую часть форсунок камеры сгорания газовой смеси, содержащей по меньшей мере СО и Н2, полученной путем смешения упомянутого газообразного углеводородного топлива с воздухом и пропусканием данной топливовоздушной смеси через предварительно нагретый катализатор. Газовую смесь на форсунки камеры сгорания подают с обеспечением перепада давления на указанных форсунках не менее 0,5 кгс/см посредством изменения давления воздуха и газообразного углеводородного топлива, формирующих топливовоздушную смесь, пропускаемую через катализатор. Коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси находится в интервале от 0,25 до 0,32. Воздух для топливовоздушной смеси получают от стороннего источника воздуха, а предварительный нагрев катализатора осуществляют от независимого источника тепла. Изобретение позволяет упростить настройку газотурбинной установки под изменяемые режимы работы с сохранением экологических характеристик. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных установок, работающим на газообразном углеводородном топливе и использующим в своей работе каталитические средства.
Известен способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающий подачу воздуха из-за компрессора в камеру сгорания, подачу в одну часть форсунок камеры сгорания газообразного углеводородного топлива, подачу в другую часть форсунок камеры сгорания газовой смеси содержащей по меньшей мере СО и Н2, полученной путем смешения упомянутого газообразного углеводородного топлива с воздухом и пропусканием данной топливо-воздушной смеси через предварительно нагретый катализатор (Прототип: RU 2212590, МПК F23R 3/40, 24.08.2001 г.).
Недостатком известного способа является сложность настройки реализованной схемы топливопитания газотурбинной установки.
Задачей заявляемого способа является устранение недостатков прототипа за счет новой схемы топливопитания газотурбинной установки с сохранением ее экологических характеристик.
Указанная задача достигается тем, что в способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающем подачу воздуха из-за компрессора в камеру сгорания, подачу в одну часть форсунок камеры сгорания газообразного углеводородного топлива, подачу в другую часть форсунок камеры сгорания газовой смеси содержащей по меньшей мере СО и Н2, полученной путем смешения упомянутого газообразного углеводородного топлива с воздухом и пропусканием данной топливо-воздушной смеси через предварительно нагретый катализатор, согласно заявляемому решению, газовую смесь на форсунки камеры сгорания подают с обеспечением перепада давления на указанных форсунках не менее 0,5 кгс/см посредством изменения давления воздуха и газообразного углеводородного топлива, формирующих топливо-воздушную смесь, пропускаемую через катализатор, при этом коэффициент избытка воздуха топливо-воздушной смеси должен находиться в интервале от 0,25 до 0,32, причем воздух для топливо-воздушной смеси получают от стороннего источника воздуха, а предварительный нагрев катализатора осуществляют от независимого источника тепла.
Кроме того, в качестве независимого источника тепла используют электроподогреватель или горелочное устройство; Также в качестве стороннего источника воздуха используют компрессорную установку или емкость со сжатым воздухом.
Формирование топливо-воздушной смеси, пропускаемой через катализатор, с коэффициентом избытка воздуха в интервале от 0,25 до 0,32 обусловлено тем, что выбор интервала основывается на результатах экспериментов в ходе которых было установлено, что при коэффициенте избытка воздуха менее 0,25 образуется свободный углерод (в виде сажевых отложений), который приводит к засорению форсунок камеры сгорания, а при коэффициенте избытка воздуха выше 0,32 происходит повышение температуры в катализаторе приводящее к его разрушению.
Подача газовой смеси, содержащей СО и Н2, на часть форсунок камеры сгорания с обеспечением перепада давления на них не менее 0,5 кгс/см позволит обеспечивать устойчивый процесс горения на различных режимах работы газотурбинной установки и не дать приблизиться зоне горения к соответствующим форсункам защищая их тем самым от повреждения. При этом минимальное значение перепада давления установлено, исходя из конструктивных особенностей камер сгорания современных газотурбинных установок.
Обеспечение перепада давления на форсунках камеры сгорания, подающих газовую смесь, не менее 0,5 кгс/см посредством изменения давления воздуха и газообразного углеводородного топлива формирующих топливо-воздушную смесь пропускаемую через катализатор, позволит при изменении режима работы камеры сгорания не уйти ниже значения упомянутого перепада давления и одновременно удержать коэффициент избытка воздуха в заявленном интервале от 0,25 до 0,32.
Получение воздуха для топливо-воздушной смеси от стороннего источника, и осуществление предварительного нагрева катализатора от независимого источника тепла позволит исключить влияние этих элементов на работу непосредственно газотурбинной установки, упростив тем самым отстройку схемы топливопитания в целом.
Выбор в качестве независимого источника тепла электроподогревателя или горелочного устройства расширяет арсенал средств для организации предварительного подогрева катализатора.
Выбор в качестве стороннего источника воздуха компрессорной установки или емкости со сжатым воздухом расширяет арсенал средств для организации подачи упомянутого воздуха.
Сущность заявленного способа поясняется схемой подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки.
Устройство для подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки содержит камеру сгорания 1 с системой топливопитания, включающей основную 2 и параллельную ей дополнительную 3 линии, оканчивающиеся соответствующими форсунками размещенными в камере сгорания 1. В дополнительной линии 3 последовательно установлены смеситель 4 и катализатор 5, при этом смеситель 4 сообщен со сторонним источником воздуха магистралью 6, выполненным, например, в виде компрессорной установки 7, а катализатор 5 в свою очередь сообщен с независимым источником тепла магистралью 8, в частном случае реализации выполненным в виде горе л очного устройства 9. Также устройство для подготовки и сжигания топлива содержит компрессор 10, сообщенный с камерой сгорания 1, сообщенной в свою очередь с турбиной 11, газодинамически соединенной с силовой турбиной 12, на валу которой расположен привод 13, а дополнительная линия 3 и магистраль 6 идущие через смеситель 4 к катализатору 5 снабжены регулирующими расход устройствами 14, 15.
Согласно предлагаемому решению способ реализуют следующим образом.
В камеру сгорания 1 по основной линии 2 к части форсунок подают газообразное углеводородное топливо и воздух, из-за компрессора 10. Параллельно часть газообразного углеводородного топлива, подаваемого по дополнительной линии 3 смешивают с воздухом от компрессорной установки 7 в смесителе 4 с коэффициентом избытка воздуха в интервале от 0,25 до 0,32 и полученную топливо-воздушную смесь пропускают через катализатор 5, при этом, до подачи указанной смеси, катализатор 5 нагревают от горел очного устройства 9. После инициализации химической реакции в катализаторе 5 горелочное устройство 9 отключают (прекращают нагрев катализатора) и далее процесс проистекает в автотермическом режиме. Полученную из катализатора 5 газовую смесь содержащую СО и Н2 подают на оставшуюся часть форсунок камеры сгорания 1 с обеспечением перепада давления на них не менее 0,5 кгс/см.
Пример реализации способа выглядит следующим образом:
При изменении режима работы газотурбинной установки перепад давления на форсунках камеры сгорания, подающих газовую смесь начинает меняться, чтобы не допустить перепада давления ниже уровня 0,5 кгс/см изменяют давление топливного газа и воздуха в пропорции, необходимой для поддержания коэффициента избытка воздуха в интервале от 0,25 до 0,32.
Claims (5)
1. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки, включающий подачу воздуха из-за компрессора в камеру сгорания, подачу в одну часть форсунок камеры сгорания газообразного углеводородного топлива, подачу в другую часть форсунок камеры сгорания газовой смеси, содержащей по меньшей мере СО и Н2, полученной путем смешения упомянутого газообразного углеводородного топлива с воздухом и пропусканием данной топливовоздушной смеси через предварительно нагретый катализатор, отличающийся тем, что газовую смесь на форсунки камеры сгорания подают с обеспечением перепада давления на указанных форсунках не менее 0,5 кгс/см посредством изменения давления воздуха и газообразного углеводородного топлива, формирующих топливовоздушную смесь, пропускаемую через катализатор, при этом коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси должен находиться в интервале от 0,25 до 0,32, причем воздух для топливовоздушной смеси получают от стороннего источника воздуха, а предварительный нагрев катализатора осуществляют от независимого источника тепла.
2. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в качестве независимого источника тепла используют горелочное устройство.
3. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в качестве независимого источника тепла используют электроподогреватель.
4. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в качестве стороннего источника воздуха используют компрессорную установку.
5. Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в качестве стороннего источника воздуха используют емкость со сжатым воздухом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145254A RU2707780C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145254A RU2707780C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2707780C1 true RU2707780C1 (ru) | 2019-11-29 |
Family
ID=68836295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145254A RU2707780C1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2707780C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2241202A1 (de) * | 1972-08-22 | 1974-03-07 | Motoren Turbinen Union | Gasturbinenanlage mit waermetauscher |
| SU535422A1 (ru) * | 1974-04-30 | 1976-11-15 | Предприятие П/Я В-8662 | Силова установка |
| GB1460312A (en) * | 1973-03-01 | 1977-01-06 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of and apparatus for burning hydrocarbon fuels with air |
| WO1992020963A1 (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-26 | United Technologies Corporation | Method and system for combusting hydrocarbon fuels with low pollutant emissions |
| JPH08170544A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービン制御装置 |
| RU2212590C2 (ru) * | 2001-08-24 | 2003-09-20 | Гончаров Владимир Гаврилович | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-12-20 RU RU2018145254A patent/RU2707780C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2241202A1 (de) * | 1972-08-22 | 1974-03-07 | Motoren Turbinen Union | Gasturbinenanlage mit waermetauscher |
| GB1460312A (en) * | 1973-03-01 | 1977-01-06 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of and apparatus for burning hydrocarbon fuels with air |
| SU535422A1 (ru) * | 1974-04-30 | 1976-11-15 | Предприятие П/Я В-8662 | Силова установка |
| WO1992020963A1 (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-26 | United Technologies Corporation | Method and system for combusting hydrocarbon fuels with low pollutant emissions |
| JPH08170544A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービン制御装置 |
| RU2212590C2 (ru) * | 2001-08-24 | 2003-09-20 | Гончаров Владимир Гаврилович | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU1327796A3 (ru) | Способ получени нагретой рабочей среды и камера сгорани дл получени нагретой рабочей среды | |
| CA1070232A (en) | Method for effecting sustained combustion of carbonaceous fuel | |
| US4081958A (en) | Low nitric oxide emission combustion system for gas turbines | |
| US7537646B2 (en) | Fuel system and method of reducing emission | |
| US4687491A (en) | Fuel admixture for a catalytic combustor | |
| US5002481A (en) | Apparatus for generating a combustible gaseous mixture | |
| CN104456560B (zh) | 多孔介质辐射管 | |
| GB1517256A (en) | Method of and apparatus for converting a mixture of a liquid hydrocarbon and gas comprising free molecular oxygen into a fuel gas | |
| RU2707780C1 (ru) | Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки | |
| US1755846A (en) | Gas feeder | |
| US3885904A (en) | System for vaporizing oil | |
| US20080182213A1 (en) | Waste oil burning system | |
| US3901644A (en) | Burning fuel oil burning system | |
| US1576787A (en) | Method of producing gas | |
| JPS62138609A (ja) | 重油燃焼装置 | |
| CA1188516A (en) | Fuel admixture for a catalytic combustor | |
| US1304754A (en) | Gas-distribution apparatus | |
| US1336285A (en) | Htdiocabbon-bukweb | |
| US2523096A (en) | Liquid fuel vaporizer | |
| RU2682224C1 (ru) | Газотурбинный двигатель твердого топлива | |
| US1049700A (en) | Liquid-fuel burner. | |
| US1262078A (en) | Apparatus for combustion of gas. | |
| US1083468A (en) | Method of producing gaseous fuel. | |
| US791613A (en) | Process of preparing oil for combustion. | |
| US1423155A (en) | Gaseous-fuel burner |