Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания



Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания
Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания

 


Владельцы патента RU 2499194:

Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" (RU)

Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания содержит головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности в один ряд воздушными фигурными окнами подвода воздуха в первичную зону горения, с центральными отверстиями и стойками крепления горелок к головке кольцевой. По окружности наружного топливного коллектора равномерно расположены штуцера подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора. В стойках выполнены сквозные каналы подвода газа к горелкам, которые через горелки соединяют между собой полости наружного и внутреннего топливных коллекторов. Для подвода газа к горелкам равномерно с двух сторон как со стороны наружного, так и со стороны внутреннего топливных коллекторов, в перемычках между воздушными фигурными окнами выполнены дополнительные каналы, которые соединяют между собой полость внутреннего топливного коллектора с наружным, с площадью поперечного сечения канала, больше или равной площади поперечного сечения канала, выполненных в стойках. Количество каналов, выполненных в перемычках, равно количеству каналов, выполненных в стойках. Изобретение направлено на снижение окружной неравномерности температурного поля с исключением местных зон горения с высокой температурой за фронтовым устройством. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, в частности к камерам сгорания, и может быть использовано в тепловырабатывающих устройствах, работающих на газообразном топливе с кольцевыми блоками горелок.

Известна кольцевая камера сгорания, содержащая наружный и внутренний корпуса, кольцевую жаровую трубу с охлаждаемыми наружной и внутренней стенками, концентрично расположенными в передней части жаровой трубы горелками с отдельными форсунками, закрепленными на наружном корпусе (см. материалы - Семинар по камерам сгорания в ЦИАМ 14-16.12.2004 г., Камеры сгорания промышленных ГТД, ОАО НПО «Сатурн», А.В. Охлабыстин и другие «Опыт доводки экологических характеристик камер сгорания». Камера сгорания ГТД - 4РМ, стр.3, 6 - копии прилагаются).

Основным недостатком указанной кольцевой камеры сгорания является наличие выносных форсунок, закрепленных на наружном корпусе, что увеличивает гидравлическое сопротивление жаровой трубы и массу наружного корпуса, из-за применения усиленного кольца для крепления форсунок.

Известна также кольцевая камера сгорания, содержащая наружный и внутренний корпусы, кольцевую жаровую трубу с охлаждаемыми наружной и внутренней стенками. Фронтовое устройство жаровой трубы выполнено в виде кольцевого блока форсунок (горелок), содержащего головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами подвода топлива к 139 форсункам (горелкам) второго и первого контуров. Форсунки (горелки) концентрично расположены между наружным и внутренним топливным коллекторами в два ряда в шахматном порядке, (см. Б.Г. Мингазов «Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет», стр.12, Министерство образования и науки Российской Федерации. Казанский государственный университет им. А.Н. Туполева. Казань 2006 - прототип изобретения, копия прилагается).

При конвертировании двигателя с указанной камерой сгорания, для работы двигателя в составе газоперекачивающего агрегата на газообразном топливе, фронтовое устройство практически сохраняется и выполняется в виде кольцевого блока форсунок (горелок), концентрично расположенными в шахматном порядке в два ряда на головке кольцевой. Такая камера сгорания с фронтовым устройством в виде кольцевого блока форсунок в увеличенном виде, представлена на стр.12а. Фронтовое устройство, содержит головку кольцевую 1 с наружным 2 и внутренним 3 топливными коллекторами. Наружный 2 топливный коллектор через трубопроводы и четыре равномерно расположенными на его наружной поверхности штуцерами 12 (см. увеличенное сечение А-А, стр.12б), соединен с общим наружным коллектором, подвешенным к наружному корпусу камеры. Топливный газ из общего коллектора поступает в наружный 2 топливный коллектор жаровой трубы и далее по каналам 4 и 5, выполненных в стойках 8 и 9 воздушных фигурных окнах 10 и 11, поступает во внутренние полости форсунок (горелок) наружного 6 и внутреннего 7 рядов, где распылителями 13 дробятся на отдельные струи, смешиваются с воздухом, поступающим в форсунки через воздушные фигурные окна 10 и 11, образуют топливно-воздушную смесь, которая сгорает в первичной зоне горения.

Основным недостатком указанного фронтового устройства является высокая окружная неравномерность температурного поля за фронтовым устройством из-за неравномерной, односторонней подачи топливного газа в форсунки (горелки), что приводит к образованию местных зон горения с высокой температурой, с завышенными выбросами вредных веществ, в частности оксида азота (NOx более 150 мг/м3).

Задачей заявленного изобретения является снижение окружной неравномерности температурного поля с исключением местных зон горения с высокой температурой за фронтовым устройством.

Поставленная задача для фронтового устройства жаровой трубы кольцевой камеры сгорания, содержащее головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности в один ряд воздушными фигурными окнами, подвода воздуха в первичную зону горения, с центральными отверстиями и стойками крепления горелок к головке кольцевой, при этом, в стойках выполнены сквозные каналы подвода газа к горелкам, которые через горелки соединяют между собой полости наружного и внутреннего топливных коллекторов, достигается тем, что с целью подвода газа к горелкам равномерно с двух сторон, как со стороны наружного, так и со стороны внутреннего топливных коллекторов, в перемычках между воздушными фигурными окнами, выполнены дополнительные каналы, которые соединяют между собой полость внутреннего топливного коллектора с наружным, с площадью поперечного сечения канала, больше или равным площади поперечного сечения канала, выполненных в стойках, при этом, количество каналов, выполненных в перемычках равно количеству каналов, выполненных в стойках.

Кроме того, горелки установлены в центральных отверстиях стоек воздушных фигурных окон, на наружных поверхностях пустотелых корпусов горелок выполнено четное число (6, 8, 10, 12 и т.д.) отверстий с кольцевой канавкой над отверстиями, причем, двойная площадь поперечного сечения кольцевой канавки больше или равна половине суммарной площади отверстий, при этом горелки подобраны по расходу газа между горелками с разницей не более 1% в комплекте.

При этом газ, поступающий к горелкам раздельно из наружного и внутреннего топливных коллекторов на пересечениях каналов, выполненных в стойках фигурных окон, с кольцевыми канавками корпусов горелок с обоих сторон горелок, разделяется на два потока и через отверстия равномерно поступает во внутренние полости горелок, далее через отверстия в полых лопатках завихрителей в межлопаточные полости завихрителей, где смешивается с воздухом, поступающим к завихрителям, через воздушные фигурные окна и образует гомогенную газо-воздушную смесь, близкую по составу для всех горелок, при сгорании которой образуется практически равномерное окружное температурное поле без местных зон горения, с высокой температурой, чем и достигается поставленная задача.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено фронтовое устройство, содержащее головку кольцевую 1 с наружным 2 и внутренним 3 топливными коллекторами. На наружной поверхности наружного топливного коллектора 2, равномерно по окружности, расположены четыре штуцера 4, подвода топливного газа в полость наружного 2 топливного коллектора. В головке кольцевой 1 закреплены горелки 7 с пустотелыми корпусами 13, на наружной поверхности которых выполнено четное число отверстий 9 (6, 8, 10, 12 и т.д.) с кольцевой канавкой 12 над отверстиями. Для подвода газа в головке кольцевой 1 выполнены отверстия 8, соединяющие между собой наружный 2 и внутренний 3 топливные коллектора.

На фиг.2 представлено поперечное сечение А-А головки кольцевой 1, которая содержит наружный 2 и внутренний 3 топливные коллектора, соединенные между собой каналами 8, выполненными в стойках 6, и каналами 11, изготовленными в перемычках 10. Для подвода воздуха к горелкам, в головке кольцевой 1, между наружным 2 и внутренним 3 топливными коллекторами концентрично и равномерно по окружности в один ряд выполнены воздушные фигурные окна 5.

Устройство работает следующим образом.

Топливный газ через четыре штуцера 4 поступает в наружный 2 топливный коллектор. Далее, часть топливного коллектора, через сквозные каналы 8, выполненных в стойках крепления 6 и соединяющих через горелки 7 полости наружного 2 и внутреннего 3 топливных коллекторов, поступает к горелкам, со стороны наружного 2 топливного коллектора. Другая часть топливного газа, через сквозные каналы 11, выполненных в перемычках 10 между воздушными фигурными окнами 5, в количестве равным количеству сквозных каналов, выполненных в стойках 6, причем, площадь поперечного сечения каналов 11, выполненных в перемычках 10, больше или равна площади поперечного сечения каналов 8, выполненных в стойках, поступает во внутренний топливный коллектор 2 и далее к горелкам 7, обеспечивая подвод газа к горелкам со стороны внутреннего 3 топливного коллектора.

1. Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания, содержащее головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора, штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности в один ряд воздушными фигурными окнами, подвода воздуха в первичную зону горения, с центральными отверстиями и стойками крепления горелок к головке кольцевой, при этом в стойках выполнены сквозные каналы подвода газа к горелкам, которые через горелки соединяют между собой полости наружного и внутреннего топливных коллекторов, отличающееся тем, что, с целью подвода газа к горелкам равномерно с двух сторон, как со стороны наружного, так и со стороны внутреннего топливных коллекторов, в перемычках между воздушными фигурными окнами, выполнены дополнительные каналы, которые соединяют между собой полость внутреннего топливного коллектора с наружным, с площадью поперечного сечения канала, больше или равным площади поперечного сечения канала, выполненных в стойках, при этом количество каналов, выполненных в перемычках, равно количеству каналов, выполненных в стойках.

2. Фронтовое устройство по п.1, отличающееся тем, что горелки установлены в центральных отверстиях стоек воздушных фигурных окон, на наружных поверхностях пустотелых корпусов горелок выполнено четное число (6, 8, 10, 12 и т.д.) отверстий с кольцевой канавкой над отверстиями, причем двойная площадь поперечного сечения кольцевой канавки больше или равна половине суммарной площади отверстий, при этом горелки подобраны по расходу газа между горелками с разницей не более 1% в комплекте.



 

Похожие патенты:

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы.

Камера сгорания ГТД, содержащая корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы.

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки, и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы.

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешний и внутренний корпусы, внешний и внутренний кожуха, установленные с зазором относительно внешнего и внутреннего корпусов.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к средствам и способу регулирования температуры в камере сгорания. .

Изобретение относится к горелкам, которые применяются в способах формирования минеральных волокон и в которых вытягивание этих волокон является следствием только лишь течений газовых потоков, производимых упомянутыми горелками.

Изобретение относится к огнеупорной амбразуре горелки. .

Камера сгорания газотурбинного двигателя имеет в своем составе по меньшей мере один дефлектор, установленный на стенке донной части камеры сгорания. Камера сгорания снабжена отверстием, предназначенным для устройства питания горючей топливо-воздушной смесью. Дефлектор содержит отверстие, соответствующее отверстию в стенке донной части камеры сгорания, с кольцевой цилиндрической частью крепления к упомянутой стенке. Цилиндрическая часть содержит поперечную канавку, взаимодействующую с поперечными зубцами на металлическом корпусе, жестко связанном с упомянутой стенкой, и чашкой центрирования. Чашка закреплена одним из своих концов на упомянутом корпусе. Указанная чашка центрирования содержит цилиндрическую часть, размещенную с зазором внутри цилиндрической части дефлектора в том случае, когда камера сгорания является холодной. Этот зазор выполнен с возможностью уменьшаться и даже устраняется полностью при температурах функционирования камеры сгорания. Изобретение позволяет увеличить срок службы камеры сгорания. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Форсуночный блок камеры сгорания ГТД содержит плиту кольцевой формы с установленными на ней в несколько рядов форсуночными модулями, содержащими топливные и воздушные каналы, и топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями. Установлено более трех концентричных рядов форсуночных модулей, которые установлены установочными выступами в несквозные отверстия, выполненные в плите. Плита выполнена выпуклой формы в сторону воздушного потока. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива, снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

Форсуночный блок камеры сгорания ГТД содержит плиту кольцевой формы с установленными на ней в несколько рядов форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями. Форсуночные модули установлены установочными выступами в несквозные отверстия, выполненные в плите и имеющие камеры смешения в форме усеченного конуса. Все форсуночные модули имеют центральный топливный канал. Завихрители воздуха выполнены между корпусом и центральным телом в виде наклонно установленных лопастей. Центральный топливный канал выполнен несквозным и в него выведены тангенциальные отверстия. Форсуночные модули в рядах установлены на плите в шахматном порядке. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива на всех режимах, снижение эмиссии вредных веществ и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания. 5 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство (20) горелки для топочной установки для сжигания текучих сред топлива и/или инертных материалов, в частности жидкого топлива и/или топочного газа, причем для каждого вида топлива и/или инертного вещества предусмотрено, по меньшей мере, одно средство (1, 2, 8, 9, 12, 13, 16) подвода среды, средство (3, 4) подвода воздуха и средство для смешивания среды с воздухом, выполненное в виде неподвижной создающей завихрение лопатки (6, 7), которые образованы в стенках связного металлического корпуса горелки, причем, по меньшей мере, одно средство (9, 13, 16) подвода среды отделено от прилегающих к нему зон корпуса горелки вдоль соответствующей отделяющей стенки с помощью, по меньшей мере, одной выполненной в виде выемки промежуточной полости (33, 43), так что в зонах, выполненных в виде выемки промежуточных полостей (33, 43), уменьшен теплообмен между примыкающими зонами корпуса горелки, в частности между соседними средствами (9, 13, 16) подвода среды. По меньшей мере, два средства (9, 13, 16) подвода среды образованы в виде отдельных присоединенных друг к другу модульных блоков (30, 40, 50), которые присоединены друг к другу с помощью соединительного средства через один, расположенный, по меньшей мере, односторонне контактный выступ (32, 42) предназначенной для этого поверхности поперечного сечения, причем контактный выступ (32, 42), по меньшей мере, частично охватывает выполненную в виде выемки промежуточную полость (33, 43). Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность горелки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предложен способ эксплуатации горелки, содержащей ось и по меньшей мере одно струйное сопло. Одно струйное сопло включает среднюю ось, выход и стенку, обращенную к оси горелки в радиальном направлении, исходя от средней оси. Массовый поток текучей среды, включающий топливо, течет через по меньшей мере одно струйное сопло к его выходу. На выходе струйного сопла между включающим топливо массовым потоком текучей среды и обращенной к оси горелки стенкой создают пленку воздуха или инертного газа за счет того, что воздух или инертный газ вдувают вдоль обращенной к оси горелки стенки по меньшей мере в одно струйное сопло. Другим объектом настоящего изобретения является горелка, включающая ось и по меньшей мере одно струйное сопло. Одно струйное сопло включает среднюю ось и участок стенки, проходящий вокруг средней оси в угловом диапазоне самое большее от -135° до +135° и по меньшей мере от -15° до +15° по отношению к радиальной соединительной линии между осью горелки и средней осью. Исключительно участок стенки, проходящий вокруг средней оси в угловом диапазоне самое большее от -135° до +135° и по меньшей мере от -15° до +15°, включает в себя по меньшей мере один впадающий в струйное сопло проточный канал для подачи воздуха или инертного газа. Также объектом изобретения является газовая турбина, содержащая одну горелку, описанную выше. Изобретение позволяет оптимизировать использование воздушных пленок или пленок инертного газа для эксплуатации струйной горелки. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Топливная трубка для горелки, в частности для горелки газовой турбины, содержит конец, который имеет поверхность под форсунки, а также, по меньшей мере, две топливные форсунки. Поверхность под форсунки снабжена шлицами между топливными форсунками и выполнена в виде конической кольцевой поверхности. Шлицы проходят через нее перпендикулярно окружному направлению кольцевой поверхности. Конец выполнен в виде усеченного конуса. Боковая поверхность усеченного конуса образует поверхность под форсунки. Изобретение направлено на увеличение срока службы форсунки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Горелка выполнена с центральной компоновкой подачи топлива и охватывающим центральную компоновку подачи топлива кольцевым воздушным каналом для подачи топочного воздуха и с расположенными в кольцевом воздушном канале вихревыми лопатками, имеющими первые газовые форсунки для впрыскивания газообразного топлива в топочный воздух и вторые газовые форсунки для впрыскивания газообразного топлива в топочный воздух. Первые газовые форсунки питаются от первого кольцеобразного газораспределительного канала в компоновке подачи топлива. Вторые газовые форсунки питаются от второго кольцеобразного газораспределительного канала в компоновке подачи топлива. Первый кольцеобразный газораспределительный канал и второй кольцеобразный газораспределительный канал снабжаются горючим газом от общей трубы подачи газа, расположенной со смещением к расположенной в центре пилотной горелке и рядом, параллельно к ней, и имеющей первый канал подачи газа и второй канал подачи газа. Первый канал подачи газа соединен с первым газораспределительным каналом, а второй канал подачи газа - со вторым газораспределительным каналом. Изобретение направлено на осуществление возможности подачи горючего газа ко второму газоотводящему каналу без существенного изменения внешнего профиля центральной компоновки подачи топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство впрыска топлива для кольцевой камеры сгорания турбомашины содержит основную систему, постоянно питающую инжектор, открывающийся в первую трубку Вентури, и многоточечную систему, прерывисто питающую инжекторные отверстия. Инжекторные отверстия выполнены во фронтальной поверхности кольцевого обода, установленного в кольцевой камере, образованной на входе второй трубки Вентури, коаксиальной первой трубке Вентури и окружающей последнюю. Устройство впрыска топлива содержит средства тепловой изоляции фронтальной поверхности кольцевого обода, содержащего кольцевую полость, образованную вокруг инжекторных отверстий между фронтальной поверхностью кольцевого обода и фронтальной стенкой кольцевой камеры и предназначенную для заполнения при работе воздухом или коксованным топливом. Изобретение направлено на упрощение устройства впрыска топлива с повышением экономичности и эффективности его. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство инжектирования топлива для кольцевой камеры сгорания турбомашины содержит контур управления, постоянно питающий инжектор, выходящий открывающийся в первую трубку Вентури, и многоточечный контур. Многоточечный контур периодически питает инжекционные отверстия, выполненные на фронтальной поверхности передней кольцевой камеры второй трубки Вентури, коаксиальной первой трубке Вентури и окружающей ее. Кольцевой венец смонтирован в кольцевой камере для образования в ней контура подачи топлива к инжекционным отверстиям и охлаждающего контура посредством прохождения топлива, поступающего на инжектор контура управления. Охлаждающий контур проходит по фронтальной поверхности камеры в непосредственной близи от инжекционных отверстий. Изобретение направлено на уменьшение коксования топлива, циркулирующего на уровне фронтальной плоскости кольцевой камеры. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Центробежная форсунка содержит кольцеобразный кожух с ограничивающими стенками, имеющий входную область и выходную область в направлении главного потока, по меньшей мере две лопатки, которые расположены в кольцеобразном кожухе. Каждая лопатка имеет обтекаемый профиль поперечного сечения, который проходит перпендикулярно к продольному направлению или с наклоном к направлению главного потока, преобладающего в центробежной форсунке. Область передней кромки каждой лопатки имеет профиль, который ориентирован параллельно направлению главного потока, преобладающего на передней кромке. Профили лопаток повернуты относительно направления главного потока, преобладающего на передней кромке, чтобы придавать потоку завихрение. По отношению к центральной плоскости лопаток задние кромки имеют по меньшей мере две выступающие части, которые поочередно продолжаются от центральной плоскости в противоположных поперечных направлениях. Кроме того, изобретение относится к способу работы такой горелки. Изобретение направлено на обеспечение высокоэффективной центробежной горелки с низким падением давления. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх