RU2763964C1 - Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя - Google Patents
Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763964C1 RU2763964C1 RU2019145507A RU2019145507A RU2763964C1 RU 2763964 C1 RU2763964 C1 RU 2763964C1 RU 2019145507 A RU2019145507 A RU 2019145507A RU 2019145507 A RU2019145507 A RU 2019145507A RU 2763964 C1 RU2763964 C1 RU 2763964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- zone
- gas turbine
- duty
- 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
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и предназначено к использованию в конструкции камер сгорания газотурбинных установок, как мобильных, так и стационарных, работающих на газообразном топливе, а именно: относится к устройствам для сжигания топлива с обеспечением низкого содержания вредных веществ в выхлопных газах газотурбинных установок на основе реализации принципа сжигания бедной гомогенной топливовоздушной смеси с температурой пламени не выше 1750°К в диффузионном пламени дежурной зоны горения. Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и шток с каналами подвода топлива в основную и дежурную зоны горения, сопло, уступ-турбулизатор, расположенный перед завихрителем, завихритель воздуха с полыми лопатками и отверстиями в них для подачи топлива в основную зону, центральное тело, во внутренней полости которого расположена топливная форсунка дежурной зоны. При этом во внутренней полости центрального тела расположен стяжной болт, крепящий в центральном теле топливную форсунку дежурной зоны, между стяжным болтом и топливной форсункой дежурной зоны расположен регулировочный элемент, резьбовой конец которого закреплен в стяжном болте, а свободный конец выполнен либо в виде иглы и входит в сужающийся топливный канал топливной форсунки дежурной зоны, либо в виде винта с потайной головкой, которая располагается на выходе из внутренней полости стяжного болта. Изобретение позволяет снизить уровень содержания в выхлопных газах загрязняющих атмосферу веществ на всех режимах работы газотурбинной установки, а также позволяет обеспечить процесс сжигания топлива с высоким КПД. 3 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области газотурбинного двигателестроения и предназначено к использованию в конструкции камер сгорания газотурбинных установок, как мобильных, так и стационарных, работающих на газообразном топливе, и относится к устройствам для сжигания топлива с обеспечением низкого содержания вредных веществ в выхлопных газах газотурбинных установок на основе реализации принципа сжигания бедной гомогенной (хорошо перемешанной) топливовоздушной смеси с температурой пламени не выше 1750°К в диффузионном пламени дежурной зоны горения.
На современном рынке газотурбинных установок выполнение требований по содержанию вредных веществ в выхлопных газах обязательно. Одним из условий, обеспечивающих приемлемый уровень эмиссии вредных веществ, является организация процесса горения в камере сгорания бедной, гомогенной (предварительно хорошо перемешанной) топливовоздушной смеси (см. патент RU 94665 U1, МПК F23R 3/14; патент RU 2451878, МПК F23D 14/02; патент RU 2451881, МПК F23R 3/42; патент RU 2453765, МПК F23D 14/02) с температурой пламени не выше 1750°К, что обеспечивается соблюдением определенного соотношения воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания. Важность точности дозировки топлива и воздуха в том, что образование локальных зон с различным соотношением топливо-воздух приводит к процессу окисления топлива при различной температуре пламени и, как следствие, к ухудшению окружной неравномерности поля температур газов на выходе из камеры сгорания и ее экологических характеристик.
Для выполнения современных и перспективных норм по эмиссии вредных веществ очень активно разрабатываются соответствующие конструкции камер сгорания и горелок.
Известно горелочное устройство (патент RU № 2370702, МПК F23D 14/02), тепловая мощность которого настраивается подбором и заменой сопел с различными диаметрами отверстий. Известна горелка камеры сгорания двигателя НК-16-18СТ (см. Двигатель НК-16-18СТ. Серия 2. Руководство по технической эксплуатации. Стр. 126), а также и одноконтурная горелка (патент RU № 2493490, МПК F23R 3/14).
В данных устройствах настройка расхода топлива через горелки осуществляется подбором дроссельной шайбы. Основным недостатком выше перечисленных устройств является то, что доводка параметров температурного поля предполагает неоднократные испытания камеры сгорания на автономном стенде с промежуточными частичными разборками камеры сгорания для замены регулировочных деталей, что влечет за собой увеличение материальных затрат и времени по доводке характеристик камеры сгорания. Производство современных газотурбинных двигателей является одним из самых дорогостоящих производств, и вопросы его удешевления рассматриваются как одни из приоритетных.
Прототипом заявляемого технического решения является «Малоэмиссионная горелка» по патенту RU № 2442932, МПК F23R 3/14. Для прототипа характерен тот же самый недостаток вышеупомянутых технических решений. Кроме этого, современные технологии изготовления деталей и действующие допуска на выполнение размеров воздушных и топливных каналов приводят к большой (до 20%) разнице расходных характеристик горелок, как по воздуху, так и по топливу. Данное обстоятельство приводит к различным соотношениям воздух-топливо за горелками камеры сгорания, что, в конечном итоге, определяет уровни неравномерности температурного поля, экологических характеристик и приводит к необходимости доводки каждого экземпляра камер сгорания.
Задачей заявляемого технического решения является:
- обеспечение процесса сжигания топлива с высоким КПД;
- обеспечение низкой окружной неравномерности температурного поля газов на выходе из камеры сгорания;
- обеспечение низкого уровня содержания в выхлопных газах загрязняющих атмосферу веществ на всех режимах работы газотурбинной установки;
- стабилизация расходных характеристик горелок;
- снижение материальных затрат и сокращение времени на доводку основных характеристик камеры сгорания.
Поставленная задача достигается тем, что в двухконтурной горелке малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус и шток с каналами подвода топлива в основную и дежурную зоны горения, сопло, уступ-турбулизатор, расположенный перед завихрителем, завихритель воздуха с полыми лопатками и отверстиями в них для подачи топлива в основную зону, центральное тело, во внутренней полости которого расположена топливная форсунка дежурной зоны и крепящий ее полый стяжной болт, между стяжным болтом и форсункой дежурной зоны расположен регулировочный элемент, резьбовой конец которого закреплен в стяжном болте, а свободный конец выполнен в виде иглы и входит в сужающийся топливный канал топливной форсунки дежурной зоны. Как вариант, регулировочный элемент двухконтурной горелки малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя может быть выполнен в виде винта с потайной головкой, которая располагается на выходе из внутренней полости стяжного болта. Осевое перемещение регулировочного элемента приводит к изменению расхода топлива через форсунку за счет изменения проходного сечения топливного канала.
Наличие регулировочного элемента позволяет приводить весь комплект горелок, до их установки в камеру сгорания, к единообразию по расходу топлива дежурного контура, оптимизировать состав топливовоздушной смеси дежурной зоны камеры сгорания, ликвидировать локальные заобогащенные зоны, которые являются причиной окружной неравномерности температурного поля и в которых образуются вредные вещества. Выравнивание по топливу расходных характеристик комплекта горелок до их установки в камеру сгорания, исключает необходимость съема камеры сгорания с автономного стенда для ее частичной разборки, доработки горелок и жаровой трубы с целью выравнивания температурного поля, проведения повторных стендовых испытаний, что снижает материальные затраты и сокращает время на отладку параметров камеры сгорания.
На фигуре 1 изображен общий вид горелки.
На фигуре 2 изображен продольный разрез горелки.
На фигуре 3 представлен вариант исполнения регулировочного элемента.
Горелка содержит следующие детали: корпус 1, шток 2, сопло 3, завихритель 4, в полых лопатках которого выполнены отверстия 16 подвода топлива, уступ-турбулизатор 5, центральное тело-стабилизатор 6 с отверстиями 7 подвода воздуха в дежурную зону; топливную форсунку 10 с отверстиями 14 и 15 подачи топлива и воздуха в дежурную зону; стяжной болт 11 и уплотнительные кольца 12; регулировочный элемент 13.
Малоэмиссионная горелка работает следующим образом. Воздух, натекая на горелку, разделяется на два потока, большая часть которого через завихритель 4 и сопло 3 поступает в основную зону горения, а меньшая часть через отверстия 7, открывающиеся в полость, образованную центральным телом 6 и форсункой 10, через отверстия 15 охлаждает поверхность стабилизатора и поступает в рецилькуляционный вихрь дежурной зоны горения. Топливо основной зоны по каналу 8 в штоке 2, через коллектор, образованный кольцевой проточкой в корпусе 1, по пустотелым лопаткам завихрителя 4 через отверстия 16 поступает в межлопаточные полости, где смешивается с воздухом, образуя с помощью уступа-турбулизатора 5 гомогенную топливо-воздушную смесь, которая поджигается пламенем дежурной зоны. Топливо дежурной зоны по каналу 9 в штоке 2, через коллектор, образованный кольцевой проточкой в корпусе 1, по каналам в лопатках завихрителя 4 и центрального тела 6, через отверстия в стяжном болте 11 попадает в форсунку 10 и из отверстий 14 поступает в дежурную зону горения.
Конструкция горелки обеспечивает реализацию способа сжигания бедной, гомогенной топливовоздушной смеси основной зоны в диффузионном пламени дежурной зоны горения. Горение дежурного топлива происходит диффузно в обратных токах за центральным телом 6. В канале, образованным наружной стенкой и центральным телом завихрителя, образуется бедная, однородная по составу топливовоздушная смесь основной зоны. Горение топливовоздушной смеси основной зоны в закрученной струе обеспечивается подводом тепла от горения дежурного факела в следе за центральным телом. В результате взаимного поддерживающего горения двух зон в горелках обеспечивается устойчивое горение на всех режимах работы газотурбинного двигателя.
Заявляемое техническое решение обеспечивает процесс сжигания топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя с высоким КПД; выравнивает окружную неравномерность температурного поля газов на выходе из камеры сгорания; существенно снижает уровень содержания в выхлопных газах вредных веществ, загрязняющих атмосферу на всех режимах работы газотурбинного двигателя; стабилизирует расходные характеристики топливных форсунок; снижает материальные затраты и сокращает время на доводку основных характеристик камеры сгорания.
Claims (1)
- Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и шток с каналами подвода топлива в основную и дежурную зоны горения, сопло, уступ-турбулизатор, расположенный перед завихрителем, завихритель воздуха с полыми лопатками и отверстиями в них для подачи топлива в основную зону, центральное тело, во внутренней полости которого расположена топливная форсунка дежурной зоны, отличающаяся тем, что во внутренней полости центрального тела расположен стяжной болт, крепящий в центральном теле топливную форсунку дежурной зоны, между стяжным болтом и топливной форсункой дежурной зоны расположен регулировочный элемент, резьбовой конец которого закреплен в стяжном болте, а свободный конец выполнен либо в виде иглы и входит в сужающийся топливный канал топливной форсунки дежурной зоны, либо в виде винта с потайной головкой, которая располагается на выходе из внутренней полости стяжного болта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145507A RU2763964C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145507A RU2763964C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763964C1 true RU2763964C1 (ru) | 2022-01-11 |
Family
ID=80040155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145507A RU2763964C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763964C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2823541C1 (ru) * | 2024-02-19 | 2024-07-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Малоэмиссионная двухконтурная горелка |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1793165A2 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-06 | Hitachi, Ltd. | Liquid fuel nozzle, gas turbine combustor, and method of rebuilding gas turbine combustor |
RU94665U1 (ru) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | Форсунка двухконтурная для газотурбинных двигателей |
RU2442932C1 (ru) * | 2010-06-01 | 2012-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" | Малоэмиссионная горелка |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145507A patent/RU2763964C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1793165A2 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-06 | Hitachi, Ltd. | Liquid fuel nozzle, gas turbine combustor, and method of rebuilding gas turbine combustor |
RU94665U1 (ru) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | Форсунка двухконтурная для газотурбинных двигателей |
RU2442932C1 (ru) * | 2010-06-01 | 2012-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" | Малоэмиссионная горелка |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2823541C1 (ru) * | 2024-02-19 | 2024-07-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Малоэмиссионная двухконтурная горелка |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8117845B2 (en) | Systems to facilitate reducing flashback/flame holding in combustion systems | |
US8468831B2 (en) | Lean direct injection for premixed pilot application | |
US7165405B2 (en) | Fully premixed secondary fuel nozzle with dual fuel capability | |
EP2171356B1 (en) | Cool flame combustion | |
JP5078237B2 (ja) | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 | |
US6722132B2 (en) | Fully premixed secondary fuel nozzle with improved stability and dual fuel capability | |
US7669421B2 (en) | Combustor of gas turbine with concentric swirler vanes | |
US6675581B1 (en) | Fully premixed secondary fuel nozzle | |
US20140090396A1 (en) | Combustor with radially staged premixed pilot for improved | |
US20070275337A1 (en) | Premix burner and method for burning a low-calorie combustion gas | |
CN104390235A (zh) | 预混旋流式值班喷嘴 | |
RU2325588C2 (ru) | Устройство для регулирования низкоэмиссионной камеры сгорания газовой турбины | |
CN107687651A (zh) | 一种轴向分级贫油直混低污染燃烧室 | |
WO2014090495A1 (en) | Air directed fuel injection | |
RU2442932C1 (ru) | Малоэмиссионная горелка | |
CN105402772A (zh) | 一种气动稳焰中心分级燃烧室 | |
CN114165814A (zh) | 一种多点阵列协同直喷贫油分级旋流燃烧室 | |
RU2763964C1 (ru) | Двухконтурная горелка малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя | |
RU2698621C1 (ru) | Топливовоздушная горелка и форсуночный модуль топливовоздушной горелки | |
JP2014178107A (ja) | NOx排出物質を制限するための拡散型燃焼器燃料ノズル | |
CN204114996U (zh) | 预混合值班喷嘴 | |
RU198755U1 (ru) | Малоэмиссионная горелка | |
RU2744963C1 (ru) | Камера сгорания газотурбинной установки с выносными жаровыми трубами и малоэмиссионным горелочным устройством | |
RU2665009C1 (ru) | Двухконтурная горелка | |
RU2197685C1 (ru) | Горелка |