WO2012118397A1 - Burner - Google Patents

Burner Download PDF

Info

Publication number
WO2012118397A1
WO2012118397A1 PCT/RU2011/000295 RU2011000295W WO2012118397A1 WO 2012118397 A1 WO2012118397 A1 WO 2012118397A1 RU 2011000295 W RU2011000295 W RU 2011000295W WO 2012118397 A1 WO2012118397 A1 WO 2012118397A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burner
blades
annular gap
shell
flow
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000295
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич СОЛОМАТНИКОВ
Дмитрий Сергеевич ТАРАСОВ
Андрей Витальевич ЮШКЕВИЧ
Александр Серафимович ЛЕБЕДЕВ
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины")
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 Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины") filed Critical Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины")
Publication of WO2012118397A1 publication Critical patent/WO2012118397A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • 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
    • 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
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07001—Air swirling vanes incorporating fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
    • F23D2209/10—Flame flashback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00008—Burner assemblies with diffusion and premix modes, i.e. dual mode burners

Definitions

  • the proposed utility model relates to the field of power engineering, namely, turbine engineering, specifically to 5 burner with preliminary mixing.
  • Known burner containing an axial blade air swirl with blades, a cylindrical shell, a sleeve and an annular precamera At the exit of the cylindrical shell a narrowing device is installed in the form of a conical pinch pinch. Due to the design of the constricting device in the form of a conical pinch, inside the prechamber there are no stagnant zones with low speeds of the air-fuel mixture, in which combustion can stabilize in the event of a breakthrough of the flame, and the pinch itself is well cooled
  • a flame may slip through the boundary layer, where the flow velocity may be lower than the flame propagation velocity.
  • the design of the outer shell and the inner shell determines the annular gap passing from the inlet to the outlet for the direction of flow.
  • a vortex lattice is located in the annular gap, consisting of zo radial guide vanes with nozzles located in them for supplying fuel to the flow.
  • the design of the outer shell and inner shell is made in such a way that a constant meridional flow rate through the annular gap between the swirl lattice and the output is provided, (RF patent Ns 2156405, F23D 14/82, publ. 09/20/2000)
  • the outer shell and the inner shell form a conically tapering system of annular channels (annular gap) for supplying air.
  • annular gap In the annular gap is a set of swirl vanes (diagonal swirl),
  • the burner 25 consisting of hollow blades with exhaust nozzles for supplying fuel to the stream.
  • the burner contains almost concentric annular channels for supplying various working fluids, and from the inlet side above the exhaust nozzles, an additional annular channel for supplying hot gas with a low specific heat of combustion flows into the annular gap.
  • the burner contains a pilot burner.
  • the disadvantage of this design is that during operation of the burner, a flame can slip upstream along the boundary layer, where the flow velocity may be lower than the flame propagation velocity, which reduces reliability
  • the most probable cause of the flame slip is the swirling of the flow in the annular gap, which leads to the appearance of centrifugal forces and contributes to the growth of the boundary layer and even possible separation of the flow from the inner shell.
  • This phenomenon combined with high temperature, contributes to the breakthrough of the flame near the surface of the shells in the part of the annular gap between the diagonal swirler and the outlet, where there is a boundary layer and the flow velocity is small compared to the main flow velocity and velocity
  • the pre-mixed burner consists of an outer shell and an inner shell coaxial to it.
  • the outer shell and the inner shell form a conically tapering annular gap.
  • In the annular gap there is a diagonal swirl consisting of blades with nozzles
  • the root and peripheral sections of the blades at a height of 3-8% of the length of the scapula are shifted towards the back relative to the average sections by an amount equal to 2-12% of the length of the scapula.
  • the flow of the air-fuel mixture is pushed to the root and periphery of the blades.
  • the thickness of the boundary layers decreases, which leads to an increase in the meridional velocity in the boundary layer.
  • the probability of flame penetration inward along the boundary layer is reduced, which increases the reliability of the burner.
  • the outer shell at the inlet is designed so that it opens like a lip, and the inner shell has a rounded edge.
  • the root and peripheral sections of the blades at an altitude of 3-8% of the length of the scapula are shifted toward the back relative to the average sections by an amount equal to 2-12% of the length of the scapula.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of the burner
  • FIG. 15 of FIG. 2 is a top view and a top view of a radial blade of a diagonal swirler;
  • FIG. Figure 3 shows the main view, a top view of A and a bottom view of B of a blade of a diagonal swirl with displaced sections.
  • the burner consists of an outer shell 1 coaxial to
  • the burner contains an ignitor, for which many embodiments are known (not shown in Fig. 1).
  • the inner shell 2 forms a conically tapering annular gap 4, in which a diagonal swirler 5 is located, consisting of blades 6 with nozzles 7 for supplying fuel to the air stream 8 (indicated by an arrow).
  • the root 9 and peripheral 10 sections of the blades 6 at a height of 3 to 8% of the length L of the blade 6 are shifted towards the back 1 1 relative to the average sections 12 by an amount equal to 2-12% of the length L of the blade 6.
  • the outer shell 1 and the inner shell 2 are made in such a way that the annular gap 4 between the inlet 13 and the diagonal swirler 5 narrows.
  • the outer shell 5 5 is made in such a way that it opens at the inlet 13 as a lip, and the inner shell 2 has a rounded edge 14 at the inlet 13.
  • the proposed device operates as follows. During operation of the burner, air is supplied to inlet 13. Further, air stream 8 passing through a conically tapering annular gap 4 flows onto the blades 6 of the diagonal swirl 5. Through the nozzles 7, fuel gas is supplied perpendicular to the air stream 8. Passing between the blades 6 of the diagonal swirler 5 air flow 8 and fuel
  • the swirling flow of the air-fuel mixture moves in part of the annular gap 4 from the diagonal swirl 5 to the exit 15.
  • the ignition of the combustible mixture in stream 8 occurs outside the burner.
  • a pilot burner 3 is provided, into the channels of which a small amount of natural gas is combusted at stoichiometric temperature.
  • the air-fuel mixture has a uniform field concentrations, which ensures low emission of nitrogen oxides during subsequent combustion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

A burner with preliminary mixing consists of an external shell and an internal shell coaxial with respect thereto. The external shell and internal shell form a conically narrowing annular gap. A diagonal vortex generator, consisting of blades with nozzles for supplying fuel to the flow, is arranged in the annular gap. Root and peripheral sections of the blades at a height of 3-8% of the blade length are offset in the direction of the back relative to the central sections by a value equal to 2-12% of the blade length. The proposed device reduces the probability of flashback on the inside along the boundary layer, which increases the burner operating reliability.

Description

Г О Р Е Л К А.  G O R E L K A.
Предлагаемая полезная модель относится к области энергомашиностроения, а именно, турбостроения, конкретно к 5 горелке с предварительным смешиванием. The proposed utility model relates to the field of power engineering, namely, turbine engineering, specifically to 5 burner with preliminary mixing.
Известна горелка, содержащая аксиальный лопаточный завихритель воздуха с лопатками , цилиндрическую обечайку, втулку и кольцевую предкамеру. На выходе цилиндрической обечайки установлено сужающее устройство в виде конического ю пережима. Благодаря выполнению сужающего устройства в виде конического пережима внутри предкамеры отсутствуют застойные зоны с низкими скоростями топливовоздушной смеси, в которых может стабилизироваться горение в случае проскока пламени, а сам пережим хорошо охлаждается Known burner containing an axial blade air swirl with blades, a cylindrical shell, a sleeve and an annular precamera. At the exit of the cylindrical shell a narrowing device is installed in the form of a conical pinch pinch. Due to the design of the constricting device in the form of a conical pinch, inside the prechamber there are no stagnant zones with low speeds of the air-fuel mixture, in which combustion can stabilize in the event of a breakthrough of the flame, and the pinch itself is well cooled
15 высокоскоростным потоком топливовоздушной смеси, и его температура всегда ниже температуры воспламенения смеси (патент РФ Ne 2099639, F23R3/28, опубл. 20.12.1997 г.). 15 high-speed flow of the air-fuel mixture, and its temperature is always lower than the ignition temperature of the mixture (RF patent Ne 2099639, F23R3 / 28, publ. 12/20/1997).
Недостатком данной конструкции является то, что при работе горелки на режимах розжига, низкой нагрузки, а также The disadvantage of this design is that when the burner is operating in the ignition, low load, and
20 при смене нагрузки возможен проскок пламени по пограничному слою, где скорость потока может быть ниже скорости распространения пламени. 20, when the load changes, a flame may slip through the boundary layer, where the flow velocity may be lower than the flame propagation velocity.
Известна горелка с предварительным смешиванием, содержащая внешнюю оболочку, выполненную по типу губы и Known burner with pre-mixing, containing an outer shell made in the form of lips and
25 коаксиальную к ней внутреннюю оболочку, имеющую на входе закругленный край. Конструкция из внешней оболочки и внутренней оболочки определяет проходящий от входа до выхода кольцевой зазор для направления потока. В кольцевом зазоре расположена завихрительная решетка, состоящая из зо радиальных направляющих лопаток с расположенными в них соплами для подвода топлива к потоку. Конструкция из внешней оболочки и внутренней оболочки выполнена таким образом, что обеспечивается постоянная меридиональная скорость потока через кольцевой зазор между завихрительной решеткой и выходом, (патент РФ Ns 2156405, F23D 14/82, опубл. 20.09.2000 г.) 25 coaxial to her inner shell having a rounded edge at the entrance. The design of the outer shell and the inner shell determines the annular gap passing from the inlet to the outlet for the direction of flow. A vortex lattice is located in the annular gap, consisting of zo radial guide vanes with nozzles located in them for supplying fuel to the flow. The design of the outer shell and inner shell is made in such a way that a constant meridional flow rate through the annular gap between the swirl lattice and the output is provided, (RF patent Ns 2156405, F23D 14/82, publ. 09/20/2000)
5 Недостатком такой конструкции является низкая надежность работы горелки на режимах розжига, низкой нагрузки и при смене нагрузки. На выходе из горелки в области около внешней обечайки и внутренней обечайки могут появляться застойные зоны, скорость в которых ниже ю меридиональной скорости основного потока, т. е. ниже, чем скорость распространения пламени. Это может привести к проскоку пламени вверх по потоку с последующей стабилизацией внутри горелки, а, следовательно, к выходу горелки из строя.  5 The disadvantage of this design is the low reliability of the burner during ignition, low load and when changing load. Stagnant zones may appear at the outlet of the burner in the region near the outer shell and the inner shell, the speed of which is lower than the meridional velocity of the main flow, i.e., lower than the flame propagation velocity. This can lead to a flame upstream with subsequent stabilization inside the burner, and, consequently, to burner failure.
15 Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является конструкция, описанная в изобретении «Устройство горелки» (патент РФ Ns 2079049, F23D17/00, опубл. 10.05.1997 г.). В указанном изобретении горелка с предварительным смешиванием содержит внешнюю 15 Closest to the technical nature of the claimed utility model is the design described in the invention "Burner device" (RF patent Ns 2079049, F23D17 / 00, publ. 05/10/1997). In said invention, the premix burner contains an external
20 часть (обечайку) и коаксиальную к ней внутреннюю часть (обечайку). Внешняя обечайка и внутренняя обечайка образуют конически сужающуюся систему кольцевых каналов (кольцевой зазор) для подвода воздуха. В кольцевом зазоре расположен набор завихряющих лопаток (диагональный завихритель),20 part (shell) and the inner part (shell) coaxial to it. The outer shell and the inner shell form a conically tapering system of annular channels (annular gap) for supplying air. In the annular gap is a set of swirl vanes (diagonal swirl),
25 состоящий из полых лопаток с выпускными форсунками для подвода топлива к потоку. Горелка содержит практически концентрично расположенные кольцевые каналы для подвода различных рабочих сред, причем со стороны притока выше выпускных форсунок в кольцевой зазор впадает зо дополнительный кольцевой канал для подвода горячего газа с низкой удельной теплотой сгорания. Для стабилизации пламени горелка содержит пилотную горелку. Недостатком такой конструкции является то, что при работе горелки возможен проскок пламени вверх по потоку по пограничному слою, где скорость потока может быть ниже скорости распространения пламени, что снижает надежность25 consisting of hollow blades with exhaust nozzles for supplying fuel to the stream. The burner contains almost concentric annular channels for supplying various working fluids, and from the inlet side above the exhaust nozzles, an additional annular channel for supplying hot gas with a low specific heat of combustion flows into the annular gap. To stabilize the flame, the burner contains a pilot burner. The disadvantage of this design is that during operation of the burner, a flame can slip upstream along the boundary layer, where the flow velocity may be lower than the flame propagation velocity, which reduces reliability
5 работы горелки. 5 burner operation.
Наиболее вероятной причиной проскока пламени является закрутка потока в кольцевом зазоре, что приводит к появлению центробежных сил и способствует нарастанию пограничного слоя и даже возможно отрыву потока у внутренней обечайки. ю Это явление в совокупности с высокой температурой, способствует проскоку пламени у поверхности обечаек в части кольцевого зазора между диагональным завихрителем и выходом, где имеется пограничный слой и скорость потока мала по сравнению со скоростью основного потока и скоростью The most probable cause of the flame slip is the swirling of the flow in the annular gap, which leads to the appearance of centrifugal forces and contributes to the growth of the boundary layer and even possible separation of the flow from the inner shell. This phenomenon, combined with high temperature, contributes to the breakthrough of the flame near the surface of the shells in the part of the annular gap between the diagonal swirler and the outlet, where there is a boundary layer and the flow velocity is small compared to the main flow velocity and velocity
15 распространения пламени в топливовоздушной смеси . 15 flame spread in the air-fuel mixture.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, состоит в повышении надежности работы горелки.  The technical result, the achievement of which is proposed by the proposed utility model, is to increase the reliability of the burner.
Указанный технический результат достигается тем, что The specified technical result is achieved by the fact that
20 горелка с предварительным смешиванием состоит из внешней обечайки и коаксиальной к ней внутренней обечайки. Внешняя обечайка и внутренняя обечайка образуют конически сужающийся кольцевой зазор. В кольцевом зазоре расположен диагональный завихритель, состоящий из лопаток с форсунками20 the pre-mixed burner consists of an outer shell and an inner shell coaxial to it. The outer shell and the inner shell form a conically tapering annular gap. In the annular gap there is a diagonal swirl consisting of blades with nozzles
25 для подвода топлива к потоку. Корневые и периферийные сечения лопаток на высоте 3-8% от длины лопатки смещены в сторону спинки относительно средних сечений на величину, равную 2-12% от длины лопатки. 25 for supplying fuel to the stream. The root and peripheral sections of the blades at a height of 3-8% of the length of the scapula are shifted towards the back relative to the average sections by an amount equal to 2-12% of the length of the scapula.
За счет смещения корневых и периферийных сечений зо лопаток в сторону спинки относительно средних сечений поток топливовоздушной смеси оттесняется к корню и периферии лопаток. При этом уменьшается толщина пограничных слоев, что приводит к увеличению меридиональной скорости в пограничном слое. Таким образом, уменьшается вероятность проскока пламени внутрь по пограничному слою, что повышает надежность работы горелки. Due to the displacement of the root and peripheral sections of the blades toward the back relative to the middle sections, the flow of the air-fuel mixture is pushed to the root and periphery of the blades. In this case, the thickness of the boundary layers decreases, which leads to an increase in the meridional velocity in the boundary layer. Thus, the probability of flame penetration inward along the boundary layer is reduced, which increases the reliability of the burner.
5 С целью дополнительного повышения надежности горелки и снижения степени неравномерности протекающего через горелку потока, на входе внешняя обечайка выполнена таким образом, что она открывается по типу губы, а внутренняя обечайка имеет закругленный край.  5 In order to further increase the reliability of the burner and reduce the unevenness of the flow through the burner, the outer shell at the inlet is designed so that it opens like a lip, and the inner shell has a rounded edge.
ю Новым в заявляемом устройстве является то, что корневые и периферийные сечения лопаток на высоте 3-8% от длины лопатки смещены в сторону спинки относительно средних сечений на величину, равную 2-12% от длины лопатки. new in the inventive device is that the root and peripheral sections of the blades at an altitude of 3-8% of the length of the scapula are shifted toward the back relative to the average sections by an amount equal to 2-12% of the length of the scapula.
На фиг. 1 представлен продольный разрез горелки, на In FIG. 1 shows a longitudinal section of the burner, on
15 фиг. 2 представлен главный вид и вид сверху радиальной лопатки диагонального завихрителя, на фиг. 3 представлен главный вид, вид сверху А и вид снизу Б лопатки диагонального завихрителя со смещенными сечениями. 15 of FIG. 2 is a top view and a top view of a radial blade of a diagonal swirler; FIG. Figure 3 shows the main view, a top view of A and a bottom view of B of a blade of a diagonal swirl with displaced sections.
Горелка состоит из внешней обечайки 1 коаксиальной к The burner consists of an outer shell 1 coaxial to
20 ней внутренней обечайки 2. Для поддержания устойчивого процесса горения имеется пилотная горелка 3. Для воспламенения топливовоздушной смеси горелка содержит воспламенитель, для которого известно множество вариантов выполнения (на фиг. 1 не показан). Внешняя обечайка 1 и20 of the inner shell 2. To maintain a stable combustion process, there is a pilot burner 3. To ignite the air-fuel mixture, the burner contains an ignitor, for which many embodiments are known (not shown in Fig. 1). External shell 1 and
25 внутренняя обечайка 2 образуют конически сужающийся кольцевой зазор 4, в котором расположен диагональный завихритель 5, состоящий из лопаток 6 с форсунками 7 для подвода топлива к воздушному потоку 8 (обозначен стрелкой). Корневые 9 и периферийные 10 сечения лопаток 6 на высоте 3- зо 8% от длины L лопатки 6 смещены в сторону спинки 1 1 относительно средних сечений 12 на величину, равную 2-12% от длины L лопатки 6. Для снижения степени неравномерности (повышения гомогенизации) протекающего через горелку потока 8, внешняя обечайка 1 и внутренняя обечайка 2 выполнены таким образом, что кольцевой зазор 4 между входом 13 и диагональным завихрителем 5 сужается. Для этого внешняя 5 обечайка 1 выполнена таким образом, что она открывается на входе 13 по типу губы, а внутренняя обечайка 2 имеет на входе 13 закругленный край 14. 25, the inner shell 2 forms a conically tapering annular gap 4, in which a diagonal swirler 5 is located, consisting of blades 6 with nozzles 7 for supplying fuel to the air stream 8 (indicated by an arrow). The root 9 and peripheral 10 sections of the blades 6 at a height of 3 to 8% of the length L of the blade 6 are shifted towards the back 1 1 relative to the average sections 12 by an amount equal to 2-12% of the length L of the blade 6. To reduce the degree of unevenness (increase homogenization) of the stream 8 flowing through the burner, the outer shell 1 and the inner shell 2 are made in such a way that the annular gap 4 between the inlet 13 and the diagonal swirler 5 narrows. For this, the outer shell 5 5 is made in such a way that it opens at the inlet 13 as a lip, and the inner shell 2 has a rounded edge 14 at the inlet 13.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При работе горелки воздух подается на вход 13. Далее, ю воздушный поток 8 проходя через конически сужающийся кольцевой зазор 4, натекает на лопатки 6 диагонального завихрителя 5. Через форсунки 7 перпендикулярно воздушному потоку 8 подается топливный газ. Проходя между лопатками 6 диагонального завихрителя 5 воздушный поток 8 и топливный The proposed device operates as follows. During operation of the burner, air is supplied to inlet 13. Further, air stream 8 passing through a conically tapering annular gap 4 flows onto the blades 6 of the diagonal swirl 5. Through the nozzles 7, fuel gas is supplied perpendicular to the air stream 8. Passing between the blades 6 of the diagonal swirler 5 air flow 8 and fuel
15 газ закручиваются. При движении в кольцевом зазоре 4 вследствие турбулентного характера течения закрученного потока происходит интенсивное перемешивание воздушного потока 8 и топливного газа, образуется топливовоздушная смесь. При обтекании лопаток 6 диагонального завихрителя 515 gas are twisted. When moving in the annular gap 4 due to the turbulent nature of the flow of the swirling flow, intensive mixing of the air flow 8 and the fuel gas occurs, the air-fuel mixture is formed. When flowing around the blades 6 of the diagonal swirler 5
20 за счет смещения корневых 9 и периферийных 10 сечений в сторону спинки 1 1 относительно средних сечений 12 топливовоздушная смесь оттесняется к корню и периферии лопаток 6. При этом уменьшается толщина пограничных слоев, что приводит к увеличению меридиональной скорости20 due to the displacement of the root 9 and peripheral 10 sections towards the back 1 1 relative to the middle sections 12, the air-fuel mixture is pushed to the root and the periphery of the blades 6. At the same time, the thickness of the boundary layers decreases, which leads to an increase in the meridional velocity
25 топливовоздушной смеси в пограничном слое. Далее закрученный поток топливовоздушной смеси движется в части кольцевого зазора 4 от диагонального завихрителя 5 до выхода 15. Воспламенение горючей смеси в потоке 8 происходит вне горелки. Для этого предусмотрена пилотная горелка 3 , в каналы зо которой подается незначительное количество природного газа, сжигаемого при стехиометрической температуре. На выходе из горелки топливовоздушная смесь имеет равномерное поле концентраций, что обеспечивает низкую эмиссию оксидов азота при последующем сжигании . 25 air-fuel mixture in the boundary layer. Next, the swirling flow of the air-fuel mixture moves in part of the annular gap 4 from the diagonal swirl 5 to the exit 15. The ignition of the combustible mixture in stream 8 occurs outside the burner. For this, a pilot burner 3 is provided, into the channels of which a small amount of natural gas is combusted at stoichiometric temperature. At the exit of the burner, the air-fuel mixture has a uniform field concentrations, which ensures low emission of nitrogen oxides during subsequent combustion.
Результаты проведенных в программном комплексе ANSYS FLUENT расчетов показали, что предложенная конструкция горелки, вследствие особенности структуры течения, позволила добиться уменьшения толщины пограничного слоя, что повышает надежность работы горелки.  The results of calculations performed in the ANSYS FLUENT software package showed that the proposed burner design, due to the peculiarities of the flow structure, allowed to reduce the thickness of the boundary layer, which increases the reliability of the burner.

Claims

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ USEFUL MODEL FORMULA
1 . Горелка, состоящая из внешней обечайки и коаксиальной к ней внутренней обечайки , при этом внешняя обечайка иone . The burner, consisting of an outer shell and an inner shell coaxial to it, with the outer shell and
5 внутренняя обечайка образуют конически сужающийся кольцевой зазор , в котором расположен диагональный завихритель, состоящий из лопаток с форсунками для подвода топлива к потоку, отличающаяся тем , что корневые и периферийные сечения лопаток на высоте 3-8% от дли ны ю лопатки смещены в сторону спи нки относител ьно средних сечений на величину, равную 2-1 2% от длины лопатки . 5, the inner shell forms a conically tapering annular gap in which there is a diagonal swirl consisting of blades with nozzles for supplying fuel to the flow, characterized in that the root and peripheral sections of the blades at a height of 3-8% of the length of the blade are shifted towards the back nci of relatively average cross sections by an amount equal to 2-1 2% of the blade length.
2. Горелка по п . 1 , отличающаяся тем , что на входе внешняя обечайка открывается по типу губы , а внутренняя обечайка имеет закругленный край.  2. The burner according to 1, characterized in that at the entrance, the outer shell opens like a lip, and the inner shell has a rounded edge.
15  fifteen
20  twenty
25 25
30 thirty
PCT/RU2011/000295 2011-02-28 2011-05-03 Burner WO2012118397A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107756 2011-02-28
RU2011107756 2011-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012118397A1 true WO2012118397A1 (en) 2012-09-07

Family

ID=46758181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000295 WO2012118397A1 (en) 2011-02-28 2011-05-03 Burner

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012118397A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU376595A1 (en) * 1971-09-27 1973-04-05 SHEET BLADE OF THE WORKING WHEEL OF AXIAL FAN
RU2079049C1 (en) * 1991-04-25 1997-05-10 Сименс А.Г. Burner
RU2156405C2 (en) * 1995-09-22 2000-09-20 Сименс Акциенгезелльшафт Gas turbine burner
US6394754B1 (en) * 1999-11-02 2002-05-28 Lg Electronics, Co. Ltd. Axial flow fan
RU2407923C1 (en) * 2009-11-05 2010-12-27 Феликс Мубаракович Давлетшин Blade of cooling stack fan (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU376595A1 (en) * 1971-09-27 1973-04-05 SHEET BLADE OF THE WORKING WHEEL OF AXIAL FAN
RU2079049C1 (en) * 1991-04-25 1997-05-10 Сименс А.Г. Burner
RU2156405C2 (en) * 1995-09-22 2000-09-20 Сименс Акциенгезелльшафт Gas turbine burner
US6394754B1 (en) * 1999-11-02 2002-05-28 Lg Electronics, Co. Ltd. Axial flow fan
RU2407923C1 (en) * 2009-11-05 2010-12-27 Феликс Мубаракович Давлетшин Blade of cooling stack fan (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5865024A (en) Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US8443607B2 (en) Coaxial fuel and air premixer for a gas turbine combustor
EP2522911B1 (en) Burner with a lobed swirler
US5251447A (en) Air fuel mixer for gas turbine combustor
US7581396B2 (en) Mixer assembly for combustor of a gas turbine engine having a plurality of counter-rotating swirlers
US6752620B2 (en) Large scale vortex devices for improved burner operation
EP3320268B1 (en) Burner for a gas turbine and method for operating the burner
CN1878986B (en) Device for stabilizing combustion in gas turbine engines
RU2611551C2 (en) Firebox (versions) and method of fuel distribution in furnace
EP2230459B1 (en) Combustor of gas turbine
US20100300102A1 (en) Method and apparatus for air and fuel injection in a turbine
JP6196868B2 (en) Fuel nozzle and its assembly method
US20100077756A1 (en) Fuel lance for a gas turbine engine
JP5572458B2 (en) Radial inlet guide vanes for combustors
JP2009052877A (en) Gas turbine premixer with radial multistage flow path, and air-gas mixing method for gas turbine
US20190003713A1 (en) Air-shielded fuel injection assembly to facilitate reduced nox emissions in a combustor system
US20160061452A1 (en) Corrugated cyclone mixer assembly to facilitate reduced nox emissions and improve operability in a combustor system
EP3425281B1 (en) Pilot nozzle with inline premixing
WO2015080131A1 (en) Nozzle, combustion apparatus, and gas turbine
JP2016166729A (en) Air shield for fuel injector of combustor
US9182124B2 (en) Gas turbine and fuel injector for the same
JP6419166B2 (en) Asymmetric baseplate cooling with alternating swivel main burner
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors
JP2016521840A5 (en)
US20130160423A1 (en) Can annular combustion arrangement with flow tripping device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11859715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11859715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1