SU1550279A1

SU1550279A1 - Горелочное устройство камеры сгорани газотурбинной установки

Info

Publication number: SU1550279A1
Application number: SU884427143A
Authority: SU
Inventors: Коминтерн Александрович Щенников; Владимир Алексеевич Акулов
Original assignee: Производственное Объединение Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод"; Завод-Втуз При Производственном Объединении "Ленинградский Металлический Завод"
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1990-03-15

Abstract

Изобретение решает задачу повышени устойчивости горени на переменных режимах. Это достигаетс тем, что в смесительные трубы 1, заглушенные с одного торца 2 и сообщенные свободными торцами 3 с топочным пространством 4 камеры сгорани , через воздушные сопла 5 из воздушного коллектора 8 поступает воздух. Сюда же через газовые сопла 6 из газового коллектора 7 поступает топливо (природный газ). В смесительной трубе 1 происходит перемешивание топлива и воздуха и, вследствие закрутки воздуха, образуетс топливовоздушный устойчивый вихревой жгут. В одной смесительной трубе газовое сопло выполнено с проходным сечением, определ емым из соотношени F_мах = (1 - 3)F, а в другой - с проходным сечением согласно соотношению F_мин = (0,3 - 1,0)F, где F_мах - максимальна проходна площадь газового сопла

F_мин - минимальна проходна площадь газового сопла

F - проходное сечение сопла каждой из оставшихс труб. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к энергомашиностроению , в частности к горе- лочным устройствам камер сгорани газотурбинных установок или топок парогенераторов.

Цель изобретени - повышение устойчивости горени на переменных режимах .

На фиг,1 схематически представлено горелочное устройство, поперечный разрезу на фиг. 9 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Горелочное устройство камеры сгорани содержит смесительные трубы 1, заглушенные с одного торца 2 и сообщенные свободными торцами 3 с топочным пространством 4 камеры сгорани Кажда смесительна труба 1 подключена воздухоподвод щим и газовым соплами 5 и 6 к раздающим коллекторам 7 (газовому) и 8 (воздушному), Горелочное устройство содержит, по крайней мере, один запальник 9. В одной смесительной трубе 10 газовое сопло 11 выполнено проходного сечени FMOIKC определ емого согласно соотношению

FMOKC (1,0- 3,0)F,

а в другой смесительной трубе 12 газовое сопло 13 выполнено согласно соотношению ,г

FAM,H (0,3-1,0)F,

где F

г

проходное сечение газовых

сопел каждой из оставшихс труб. Как правило они выполн ютс из услови оптимального соотношени топливо - воздух дл работы на номинальной нагрузке .

Горелочное устройство работает следующим образом.

В смесительные трубы 1, заглушенные с одного торца 2 и сообщенные свободными торцами 3 с топочным пространством 4 камеры сгорани , через воздушные сопла 5 из воздушного коллектора 8 поступает воздух. Сюда же через газовые сопла 6 из газового

коллектора 7 поступает топливо (природный газ). В смесительной трубе 1 происходит перемешивание топлива и воздуха и вследствие закрутки воздуха (воздушные сопла 5 выполнены тангенциально , фиг,2) образуетс топ- ливовоздушный устойчивый вихревой жгут. В одной из смесительных труб 1 от запальника 9 топливовоздушна смесь воспламен етс и в виде огневого жгута распростран етс вдоль

смесительной трубы 1 и через свободный торец 3 выходит в топочное пространство 4 камеры сгорани . Здесь происходит окончательное сгорание

топлива. От факела пламени топливо- воздушной струи, выход щей из смесительной трубы 1, снабженной запальником 9, воспламен ютс топливовоздуш- ные, выход щие в топочное пространство 4 факелы соседних смесительных труб 1.

В услови х хорошей стабилизации плам из топочного объема 4 распростран етс в каждой из смесительных

труб 1, в которых отсутствуют запальники , от свободного торца 3 к газовым соплам 6. Таким образом, во всех смесительных трубах 1 с газовыми соплами 6 проходного сечени F ,рассчитайного из услови оптимального соотношени топливо - воздух дл условий номинального режима, происходит воспламенение топливовоздушной смеси и стабилизаци процесса горени .

Дл номинальной нагрузки работы

устройства оптимальным вл етс коэффициент избытка воздуха в зоне горени (в пределах смесительной тру- бы 1), равный 1,5,- а работоспособность - наличие устойчивого пламени (горение), возможно в пределах изменени коэффициента избытка воздуха в зоне горени от 1 до 3, Из газового коллектора 7 одновременно

с топливом, подаваемым в смесительные трубы 1 через сопла 6, по крайней мере, в одну смесительную трубу 10, топливо (газ подаетс через

сопла 11, выполненные с проходным сечением согласно соотношению (1,0 - 3,0)F, а в другую смесительную трубу 12 - через сопла Н.выпол- ненные согласно соотношению F..uu -(0.3-1,0)F.

Поскольку изменение проходных сечений сопел 11 и 13 в смесительных трубах 10 и 12 делает соотношение топливо - воздух неоптимальным дл условий работы на номинальной нагрузке , в трубе 10 горени может и не наблюдатьс (богата смесь, недостаток кислорода) и топливовоздушна смесь, не поджига сь, поступает в топочное пространство 4, Вследствие того, что сюда же поступает еще одна часть воздуха (например, вторичный воздух через отверсти 14), то создаютс услови дл горени топлива , поступающего через трубу 10 в пределах топочного объема 4, Напро- |тив, в смесительной трубе 12 с соп . f «ттттгт TJ

мин

пами 13 проходного сечени Fr

недостаток топлива - бедна смесь. Горени в этой трубе также может не быть, или очаг горени существует лишь в районе газовых попел 13,

Таким образом, горение, его стабилизацию и посто нное воспламенение в услови х номинального режима (коэффициент избытка воздуха в зоне горени 1,5) поддерживаетс смесительными трубами 1 с газовыми соплами 6 проходного сечени F . Кроме номинального режима, эти же смесительные трубы 1 обеспечивают процесс горени на переменных режимах в пределах изменени коэффициента избытка воздуха в зоне горени от 1 до 3.Однако и в случае расширени указанного диапазона изменени коэффициента избытка воздуха в зоне горени до (0,5 - 10) горелочное устройство сохран ет работоспособность. Так,при уменьшении коэффициента избытка воздуха в интервале от 1 до 0,5 (заброс топлива, например, при запуске ГТУ, или отклонений в системе регулировани ) срыва факела в топочном пространстве 4 не происходит,

В этот момент в режиме благопри тной или оптимальной работы оказываетс смесительна труба 12, газовые сопла 13 которой выполнены проходного сечени согласно соотношению FMWH (0,3-10)-Р, т.е. в этой смесительной трубе 12 коэффициент избыт

02796

ка воздуха в зоне горени оказываетс в интервале оптимального горени | от 1 до 3 и вл етс рабочим дл всех пр моточных горелок и услови горени отвечают условию оптимального соотношени топливо-- воздух на всей длине смесительной трубы .Высока стабильность горени вследст Ю вие закрутки топливовоздушной струи и оптимальность условий горени позвол ют обеспечить устойчивый факел пламени засвободным торцом 3 смесительной трубы 12. При коэффициенте

15 избытка воздуха в зоне горени в смесительных трубах 1 с газовыми соплами 6 проходного сечени Fr в интервале от 0,5 до 1 внутри указанных труб пламени нет (богатый срыв),

20 Однако наличие устойчивого пламени в топочном объеме 4, выход щего из смесительной трубы 12, позвол ет посто нно воспламен ть газовоздушную смесь, поступающую не воспламенив25 шейс из труб 1.

Аналогичным образом поддерживаетс горение в топочном объеме 4 и при работе в диапазоне изменени коэффициента избытка воздуха в зоне

30 горени от 3 до 10, В этом случае в режим оптимальной работы (коэффициент избытка воздуха в зоне горени находитс в пределах от 1 до 3) попадает смесительна труба 10, газовые сопла 11 которой выполнены проходного сечени , определенного из соотношени (1,0 - 3,0)F. В трубе 10 создаютс услови дл стабильного и устойчивого существовани факела пламени (огненного жгута ), от которого в топочном объеме 4 воспламен етс топливовоздушна смесь, поступающа из смесительных труб .1, в которых происходит срыв

45 пламени по условию бедной смеси.Смесительные трубы 10 и 12, в которых газовые сопла выполнены проходными сечени ми согласно соотношени м

35

40

Р:

макс

(1,0 - 3,

и

мин

0

(0,3 - OF, выполн ют, таким образом , роль дежурных горелок на переходных или нерасчетных стационарных режимах работы установки.

Claims

Формула изобретени

Горелочное устройство камеры сгорани газотурбинной установки, содержащее смесительные трубы, заглушенные с одного торца и сообщенные свободными торцами с топочным пространством камеры сгорани , кажда из которых подключена воздухоподвод щим и газовым соплами к раздающим коллекторам , и по крайней мере один запальник , отличающеес тем, что, с целью повышени устойчивости горени на переменных режимах, по крайней мере в одной из смесительных труб газовое сопло выполнено с проходным сечением, определ емым из следующего соотношени :

(1 - 3)F,

макс

в другой - с проходным сечением согласно соотношению

FM.IH в (о.з - OF,

гДе рмакс максимальна проходна

газового сопла; /иин минимальна проходна

площадь газового сопла; F - проходное сечение сопла каждой из оставшихс труб.

W

Фив.З