Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания



Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания
Камера сгорания и способ эксплуатации камеры сгорания

 


Владельцы патента RU 2529987:

Дженерал Электрик Компани (US)

Камера сгорания содержит торцевую крышку, камеру воспламенения, расположенную за торцевой крышкой, форсунки, расположенные радиально в торцевой крышке и содержащие первое подмножество форсунок и второе подмножество форсунок. Камера сгорания содержит также закрепленный колпак, окружающий каждую форсунку из второго подмножества форсунок и проходящий за указанную форсунку в камеру воспламенения. В режиме пониженной мощности топливо, подаваемое в форсунки первого подмножества, воспламеняется, а подача топлива к каждой форсунке второго подмножества прекращена. Изобретение позволяет подавить преждевременное подавление горения и увеличение выбросов оксида углерода. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение в целом относится к камере сгорания для газовой турбины. Более конкретно, в настоящем изобретении описана и раскрыта камера сгорания с несколькими топливными форсунками, которые могут работать в различных режимах пониженной мощности для уменьшения потребления топлива.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Газовые турбины находят широкое применение в промышленности для производства электроэнергии. Газовая турбина обеспечивает сжатие атмосферного воздуха, смешивание топлива с данным сжатым воздухом и воспламенение указанной смеси для создания продуктов горения, которые обладают большой энергией и проходят через турбину, выполняя работу. Турбина может приводить во вращение выходной вал, соединенный с генератором, обеспечивающим выработку электроэнергии, которая затем передается в электроэнергетическую систему. Турбина и генератор должны работать при сравнительно постоянной скорости независимо от объема вырабатываемой электроэнергии, чтобы вырабатывать электрический ток требуемой частоты.

[0003] Как правило, газовые турбины выполняются с возможностью работы с наибольшей эффективностью при расчетной базовой нагрузке или вблизи нее. Однако потребность в мощности газовой турбины часто может быть меньше расчетной базовой нагрузки. Например, расход энергии и, соответственно, потребление, может изменяться в течение года и даже в течение суток, при этом уменьшенный расход характерен для ночных часов. Если газовая турбина продолжает работать при расчетной базовой нагрузке в период минимума потребления электроэнергии, то бесполезно расходуется топливо и создаются чрезмерные выбросы.

[0004] Одной альтернативой работе газовой турбины при базовой нагрузке в период минимума потребления электроэнергии является простой останов газовой турбины и ее повторный запуск при увеличении потребления. Однако запуск и останов газовой турбины создает большие тепловые напряжения во многих ее компонентах, что приводит к увеличению объема ремонта и технического обслуживания. Кроме того, газовые турбины часто используются совместно с вспомогательным оборудованием в парогазовых установках. Например, к выходу турбины может быть подключен теплоутилизационный парогенератор для рекуперации тепла из отработавших газов для повышения общей эффективности газовой турбины. Таким образом, останов газовой турбины в периоды минимума потребления электроэнергии также требует останова соответствующего вспомогательного оборудования, что еще больше увеличивает затраты, связанные с остановом газовой турбины.

[0005] Другим решением для работы газовой турбины в период минимума потребления электроэнергии является работа газовой турбины в режиме пониженной мощности. В существующих режимах пониженной мощности газовая турбина продолжает работать с частотой вращения, необходимой для выработки электрического тока требуемой частоты, а расход топлива и воздуха в камерах сгорания уменьшается для уменьшения объема продуктов сгорания, создаваемых в камерах сгорания, при этом уменьшается объем вырабатываемой газовой турбиной электроэнергии. Однако рабочий диапазон типовых компрессоров ограничивает степень уменьшения расхода воздуха, что ограничивает степень возможного уменьшения расхода топлива при сохранении оптимального состава топливо-воздушной смеси. На низких рабочих уровнях одна или более форсунок в каждой камере сгорания работают вхолостую путем прекращения подачи топлива к работающим в холостую форсункам. Снабжаемые топливом форсунки продолжают выполнять смешивание топлива со сжатой рабочей текучей средой, а работающие вхолостую форсунки просто подводят сжатую рабочую текучую среду в камеру воспламенения без топлива для сгорания. Режим пониженной мощности обеспечивает достаточное количество газообразных продуктов сгорания для работы турбины и генератора с требуемой частотой вращения для выработки электрического тока требуемой частоты, а работающие вхолостую форсунки обеспечивают уменьшение потребления топлива. При увеличении потребления энергии может быть восстановлена подача топлива ко всем форсункам для эксплуатации газовой турбины при расчетной базовой нагрузке.

[0006] Существующие режимы пониженной мощности ограничены возможной величиной уменьшения мощности. Например, сжатая рабочая текучая среда, проходящая через работающие вхолостую форсунки в режиме пониженной мощности, смешивается с газообразными продуктами сгорания, поступающими от снабжаемых топливом форсунок, и приводит к преждевременному подавлению сгорания топлива в камере воспламенения. Неполное сгорание топлива увеличивает выбросы оксида углерода, которые могут превысить предельно допустимые значения. В результате минимальный рабочий уровень в существующих режимах пониженной мощности должен составлять 40-50% от расчетной базовой нагрузки для обеспечения соответствия предельно допустимым значениям выбросов оксида углерода и оксидов азота.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Аспекты и преимущества изобретения изложены в последующем описании, или могут быть очевидны из описания, или могут быть определены при реализации изобретения.

[0008] В одном варианте выполнения настоящего изобретения предлагается камера сгорания, которая содержит торцевую крышку, камеру воспламенения, расположенную за торцевой крышкой, и форсунки, расположенные радиально в торцевой крышке. Закрепленный колпак окружает по меньшей мере одну из указанных форсунок и проходит за указанную по меньшей мере одну форсунку в камеру воспламенения. Закрепленный колпак имеет внутреннюю поверхность стенки и наружную поверхность стенки. Центральный корпус форсунки в закрепленном колпаке проходит за указанную по меньшей мере одну форсунку в камеру воспламенения.

[0009] Еще в одном варианте выполнения настоящего изобретения предлагается камера сгорания, которая содержит торцевую крышку, камеру воспламенения, расположенную за торцевой крышкой, и форсунки, расположенные радиально в торцевой крышке. Закрепленный колпак окружает по меньшей мере одну из указанных форсунок и проходит за указанную по меньшей мере одну форсунку в камеру воспламенения. Закрепленный колпак содержит трубку с двойной стенкой. Центральный корпус форсунки в закрепленном колпаке проходит за указанную по меньшей мере одну форсунку в камеру воспламенения.

[0010] В другом варианте выполнения настоящего изобретения предлагается способ эксплуатации камеры сгорания. Данный способ включает подачу рабочей текучей среды через форсунки в камеру воспламенения и подачу топлива через каждую форсунку первого подмножества форсунок в камеру воспламенения. Данный способ дополнительно включает воспламенение топлива, поступающего из каждой форсунки первого подмножества форсунок, в камере воспламенения. Кроме того, данный способ включает прохождение в камеру воспламенения отдельного закрепленного колпака вокруг каждой форсунки второго подмножества форсунок и прекращение подачи топлива к каждой форсунке второго подмножества форсунок.

[0011] Специалистам в данной области техники станут более понятны признаки и аспекты этих вариантов выполнения, а также других вариантов выполнения, после изучения описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Полное и достаточное описание настоящего изобретения, включающее наилучший вариант выполнения, предназначенное для специалистов в данной области техники, приведено ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0013] фиг.1 изображает упрощенный продольный разрез газовой турбины в пределах объема настоящего изобретения;

[0014] фиг.2 изображает вид в аксонометрии камеры сгорания, показанной на фиг.1, с удаленной для наглядности обшивкой;

[0015] фиг.3 изображает вид в аксонометрии камеры сгорания, показанной на фиг.2, работающей в конкретном режиме пониженной мощности;

[0016] фиг.4 изображает вид в аксонометрии колпака, показанного на фиг.3;

[0017] фиг.5 изображает вид сбоку центрального корпуса форсунки и закрепленного колпака в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения; и

[0018] фиг.6, 7, 8 и 9 изображают работающие вхолостую и снабжаемые топливом форсунки в конкретных режимах пониженной мощности в пределах объема настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Далее подробно описаны представленные варианты выполнения настоящего изобретения, один или более примеров которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. В подробном описании используются численные и символьные буквенные обозначения для обозначения элементов на чертежах. Подобные или одинаковые обозначения на чертежах и в описании используются для обозначения подобных или одинаковых элементов изобретения.

[0020] Каждый пример предназначен для описания изобретения, а не для его ограничения. При этом специалистам в данной области техники очевидно, что в настоящем изобретении могут быть выполнены модификации и изменения без отклонения от объема или сущности изобретения. Например, признаки, раскрытые или описанные как часть одного варианта выполнения, могут использоваться в другом варианте выполнения для получения еще одного варианта выполнения. Таким образом, подразумевается, что данное изобретение распространяется на подобные модификации и изменения в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

[0021] На фиг.1 показан упрощенный продольный разрез газовой турбины 10 в пределах объема настоящего изобретения. Газовая турбина 10 в целом включает компрессор 12 в передней части, одну или несколько камер 14 сгорания в средней части и турбину 16 в задней части. Компрессор 12 и турбина 16 обычно содержат общий ротор 18.

[0022] Компрессор 12 сообщает кинетическую энергию рабочей текучей среде (воздуху) путем ее сжатия для придания ей состояния с высоким уровнем энергии. Сжатая рабочая текучая среда покидает компрессор 12 и проходит через выпускную камеру 20 повышенного давления компрессора в камеры 14 сгорания. Каждая камера 14 сгорания в целом включает торцевую крышку 22, несколько форсунок 24 и обшивку 26, которая ограничивает камеру 28 воспламенения, расположенную за торцевой крышкой 22. Форсунки 24 обеспечивают смешивание топлива со сжатой рабочей текучей средой, и данная смесь воспламеняется в камере 28 воспламенения с образованием газообразных продуктов сгорания, имеющих высокую температуру, давление и скорость. Газообразные продукты сгорания проходят через переходной элемент 30 в турбину 16, в которой они расширяются для выполнения работы.

[0023] На фиг.2 показан вид в аксонометрии камеры 14 сгорания, показанной на фиг.1, с удаленной для наглядности обшивкой 26. Как показано, торцевая крышка 22 обеспечивает конструктивную опору для форсунок 24. Форсунки 24 в целом расположены радиально в торцевой крышке 22 различным образом, например, как показано на фиг.2, пять форсунок вокруг одной форсунки. К дополнительным расположениям в пределах объема настоящего изобретения относится расположение шести или семи форсунок вокруг одной форсунки или любое другое подходящее расположение в зависимости от проектных требований. Форсунки 24 могут иметь одинаковые или разные диаметры, как показано на фиг.2.

[0024] При работе с базовой мощностью каждая форсунка 24 обеспечивает смешивание топлива со сжатой рабочей текучей средой. Смесь воспламеняется за торцевой крышкой 22 в камере 28 воспламенения с образованием газообразных продуктов сгорания. В периоды уменьшенного потребления энергии камеры 14 сгорания могут работать в режиме пониженной мощности, в котором одна или более форсунок 24 работают вхолостую путем прекращения подачи топлива к ним.

[0025] На фиг.3 показан вид в аксонометрии 14 камеры сгорания, показанной на фиг.2, работающей в конкретном режиме пониженной мощности для конкретного расположения удлиненных форсунок. В указанном режиме и расположении форсунок три форсунки являются снабжаемыми топливом форсунками 32, а три форсунки являются работающими вхолостую форсунками 34. Через снабжаемые топливом форсунки 32 проходит топливо и сжатая рабочая текучая среда, а через работающие вхолостую форсунки 34 проходит только сжатая рабочая текучая среда. Кроме того, каждую работающую вхолостую форсунку 34 окружает колпак 36, который проходит за каждую форсунку 34 в камеру воспламенения. Колпаки 36 могут быть неподвижно прикреплены к работающим вхолостую форсункам 34 и/или к торцевой крышке 22. Каждый колпак 36 направляет сжатую рабочую текучую среду через часть камеры воспламенения для предотвращения преждевременного подавления горения работающими вхолостую форсунками 34. При возрастании энергопотребления камера 14 сгорания может вернуться к уровням базовой мощности путем восстановления потока топлива к форсункам 34 и воспламенения топливной смеси в камере воспламенения.

[0026] На фиг.4 показан вид в аксонометрии колпака 36, показанного на фиг.3. Колпак 36 может быть выполнен из любого сплава, сверхпрочного сплава, сплава с керамическим покрытием или другого подходящего материала, выдерживающего температуры горения более 2800-3000°F (1538-1648°С). Колпак 36 может быть выполнен в виде конструкции с несколькими стенками, в которой внутренняя поверхность 38 стенок обращена к соответствующей работающей вхолостую форсунке, наружная поверхность 40 стенок обращена от указанной форсунки, а между внутренней и наружной поверхностями 38, 40 стенок расположена полость 42. В альтернативных вариантах выполнения колпак 36 может быть выполнен в виде конструкции с одной стенкой, в которой внутренняя и наружная поверхности 38, 40 стенки являются просто противоположными сторонами одной стенки. Независимо от конструкции колпак 36 может иметь несколько отверстий 44 диаметром равным приблизительно 0,02-0,05 дюйма (0,05-0,13 см) в любой или обеих внутренней и наружной поверхностях 38, 40 стенок.

[0027] Через полость 42 и/или отверстия 44 может подаваться охлаждающая текучая среда для охлаждения поверхностей 38, 40 колпака 36. Подходящие охлаждающие текучие среды включают пар, воду, отводимую сжатую рабочую текучую среду и воздух. Для охлаждения колпака 36 могут использоваться другие, известные специалистам в данной области техники, конструкции и способы. Например, в патентном документе США 2006/0191268 описан способ и устройство для охлаждения форсунок газовой турбины, которые также могут быть использованы для охлаждения колпаков.

[0028] Диаметр каждого колпака 36 немного больше диаметра соответствующей работающей вхолостую форсунки, и колпак может иметь цилиндрическую форму, как показано, или может иметь сужающуюся или расширяющуюся форму в зависимости от конкретного варианта выполнения и проектных требований. Длина колпака 36 должна быть достаточной для прохождения колпака достаточно далеко в камеру воспламенения с целью предотвращения смешивания газообразных продуктов сгорания, поступающих от снабжаемых топливом форсунок, и сжатой рабочей текучей среды, поступающей от работающих вхолостую форсунок, и преждевременного подавления горения. Подходящая длина может составлять 3, 5, 7 дюймов (7,6; 12,7; 17,8 см) или более в зависимости от конкретной конструкции камеры сжигания и предполагаемого режима пониженной мощности.

[0029] На фиг.5 показан вид сбоку закрепленного колпака 46 и центрального корпуса 48 форсунки в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг.5, закрепленный колпак 46 и центральный корпус 48 форсунки проходят за торцевую крышку 22 в камеру воспламенения. При работе в режиме пониженной мощности сжатый воздух продолжает поступать через смешивающие или создающие вихревой поток лопасти 50, а также через закрепленный колпак 46 в камеру воспламенения, однако, подача потока топлива к этой форсунке прекращена. При работе с базовой нагрузкой подачу топлива к этой форсунке восстанавливают, при этом центральный корпус 48 форсунки повышает устойчивость пламени у конца колпака 46.

[0030] В варианте выполнения, показанном на фиг.5, предложена ступенчатая камера сгорания, которая может обеспечить дополнительное преимущество в выбросах по сравнению с традиционными одноступенчатыми камерами сгорания. Например, при работе при минимуме нагрузки или в режиме пониженной нагрузки закрепленный колпак 46 препятствует смешиванию сжатого воздуха, поступающего от работающих вхолостую форсунок, с газообразными продуктами сгорания, поступающими от снабжаемых топливом форсунок, и предотвращает преждевременное гашение, при этом снижаются выбросы оксида углерода при работе в режиме пониженной мощности. При работе в режиме базовой нагрузки центральный корпус 48 форсунки поддерживает пламя у конца закрепленного колпака. Такое решение может уменьшить выбросы оксидов азота при работе в режиме пониженной мощности благодаря уменьшению продолжительности горения в камере воспламенения. Кроме того, при работе в режиме базовой нагрузки удлиненный центральный корпус 48 форсунки распределяет выделение тепла по длине камеры воспламенения, что может привести к уменьшению пульсаций давления, возникающих обычно в камерах сгорания и вызывающих предварительное смешивание сжатой рабочей текучей среды с топливом до процесса сгорания.

[0031] На фиг.6, 7, 8 и 9 показаны снабжаемые топливом форсунки 32 и работающие вхолостую форсунки 34 в конкретных режимах пониженной мощности в пределах объема настоящего изобретения. Заштрихованные круги на каждом чертеже представляют снабжаемые топливом форсунки 32, а незаштрихованные круги представляют работающие вхолостую форсунки 34.

Закрепленный колпак, как показано на фиг.4 и 5, окружает каждую работающую вхолостую форсунку 34 и проходит за каждую форсунку 34 в камеру воспламенения.

[0032] На фиг.6 пять форсунок, расположенных по периметру, являются снабжаемыми топливом форсунками 32, а центральная форсунка является работающей вхолостую форсункой. В показанном режиме пониженной мощности температура на выходе камеры сгорания может быть снижена почти на 70°F (39°С) без превышения требований по выбросам. На фиг.7, 8 и 9 дополнительные форсунки работают вхолостую для еще большего снижения энергопотребления в режиме пониженной мощности. В каждом режиме пониженной мощности, показанном на фиг.6, 7, 8 и 9, сжатая рабочая текучая среда, поступающая от компрессора, проходит через каждую форсунку 32, 34. На чертежах показано, что первое подмножество форсунок используется в качестве снабжаемых топливом форсунок 32, при этом они продолжают получать топливо для обеспечения процесса сгорания в камере воспламенения. На чертежах, показано, что второе подмножество форсунок используется в качестве работающих вхолостую форсунок 34 путем прекращения подачи к ним потока топлива, при этом каждая работающая вхолостую форсунка 34 окружена колпаком, проходящим за форсунку 34 в камеру воспламенения.

[0033] Камеру сгорания в соответствии с объемом настоящего изобретения могут использовать в режиме пониженной мощности следующим образом. Поток сжатой рабочей текучей среды могут подавать через каждую форсунку в камеру воспламенения. Поток топлива могут подавать через первое подмножество форсунок (т.е. снабжаемых топливом форсунок) в камеру воспламенения и воспламенять в ней. Один или более закрепленных колпаков могут проходить вокруг каждой форсунки во втором подмножестве форсунок (т.е. работающих вхолостую форсунок), при этом подача топлива к каждой работающей вхолостую форсунке может быть прекращена. При необходимости каждый колпак может охлаждаться, например, паром, водой, отводимой сжатой рабочей текучей средой и/или воздухом через отверстия, расположенные в каждом колпаке.

[0034] Камера сгорания может переключаться на режим работы с базовой нагрузкой путем подачи топлива через каждую ранее работающую вхолостую форсунку в камеру воспламенения и воспламенения топлива, поступающего от каждой ранее работающей вхолостую форсунки в камеру воспламенения. Колпаки остаются проходящими за ранее работающие вхолостую форсунки в камеру воспламенения.

[0035] В изложенном описании для раскрытия изобретения используются примеры, включающие предпочтительные варианты выполнения, а также позволяющие любому специалисту в данной области техники реализовать изобретение, включая выполнение и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых способов. Объем настоящего изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, очевидные специалистам в данной области техники. Такие примеры входят в объем формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются буквальных формулировок пунктов формулы изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквальных формулировок пунктов формулы изобретения.

1. Камера (14) сгорания, содержащая:
a) торцевую крышку (22),
b) камеру (28) воспламенения, расположенную за торцевой крышкой (22),
c) форсунки (32, 34), расположенные радиально в торцевой крышке (22) и содержащие первое подмножество форсунок (32) и второе подмножество форсунок (34), отличающаяся тем, что она содержит
d) закрепленный колпак (36), окружающий каждую форсунку (34) из второго подмножества форсунок и проходящий за указанную форсунку (34) в камеру (28) воспламенения,
при этом в режиме пониженной мощности топливо, подаваемое в форсунки (32) первого подмножества, воспламеняется, а подача топлива к каждой форсунке (34) второго подмножества прекращена.

2. Камера (14) сгорания по п.1, в которой закрепленный колпак (36) проходит по меньшей мере на 3 дюйма (7,6 см) за каждую форсунку (34) из второго подмножества форсунок в камеру (28) воспламенения.

3. Камера (14) сгорания по п.1, в которой через внутреннюю поверхность (38) стенки или наружную поверхность (40) стенки каждого закрепленного колпака (36) или через обе указанные поверхности проходят несколько отверстий (44).

4. Камера (14) сгорания по п.1, в которой каждый закрепленный колпак (36) содержит полость (42), расположенную между внутренней поверхностью (38) и наружной поверхностью (40) стенки указанного колпака (36).

5. Камера (14) сгорания по п.1, в которой каждый закрепленный колпак (36) прикреплен к торцевой крышке (22).

6. Способ эксплуатации камеры (14) сгорания, включающий:
a) подачу сжатой рабочей текучей среды через форсунки (32, 34) в камеру (28) воспламенения,
b) подачу топлива через каждую форсунку (32) первого подмножества указанных форсунок (32, 34) в камеру (28) воспламенения,
c) воспламенение топлива из каждой форсунки (32) указанного первого подмножества форсунок (32, 34) в камере (28) воспламенения,
отличающийся тем, что он включает
d) обеспечение прохождения в камеру (28) воспламенения отдельного закрепленного колпака (36) вокруг каждой форсунки (34) второго подмножества указанных форсунок (32, 34), и
e) прекращение подачи топлива (34) к каждой форсунке указанного второго подмножества форсунок (32, 34).

7. Способ по п.6, в котором каждый закрепленный колпак (36) проходит по меньшей мере на 3 дюйма (7,6 см) за форсунку (34) из второго подмножества форсунок в камеру воспламенения.

8. Способ по п.6, в котором дополнительно охлаждают каждый закрепленный колпак (36).

9. Способ по п.6, в котором дополнительно подают воздух через отверстия (44), выполненные в каждом закрепленном колпаке (36).

10. Способ по п.6, в котором каждый закрепленный колпак (36) прикрепляют к торцевой крышке (22) камеры (14) сгорания.

11. Способ по п.6, в котором дополнительно обеспечивают прохождение отдельного центрального корпуса (48) форсунки в каждом закрепленном колпаке (36), причем каждый отдельный центральный корпус (48) форсунки проходит за каждую форсунку (34) указанного второго подмножества форсунок (32, 34) в камеру (28) воспламенения.

12. Способ по пп.6-11, в котором дополнительно восстанавливают подачу топлива через каждую форсунку (34) указанного второго подмножества форсунок (32, 34).

13. Способ по п.12, в котором дополнительно воспламеняют топливо из каждой форсунки указанного второго подмножества форсунок в камере воспламенения.



 

Похожие патенты:

Кольцевая малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус с расположенной в нем кольцевой жаровой трубой, включающей две отстоящие друг от друга кольцевые оболочки, соединенные между собой в передней по потоку части жаровой трубы фронтовым устройством, систему подачи топлива и, по меньшей мере, две запальные свечи.

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок. Предложен способ сжигания топлива, заключающийся в предварительном разделении потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутке соседних смежных струй в противоположных направлениях, причем ближайшие одна к другой части соседних закрученных в противоположном направлении струй подают в радиальном направлении навстречу одна другой с образованием турбулентного сдвигового слоя, при этом подачу топлива осуществляют в этот слой для последующего воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси.

Изобретение относится к устройству сгорания, в частности газотурбинному двигателю, содержащему: трубопровод подачи топлива в устройство сгорания для обеспечения подачи всего топлива в устройство сгорания; по меньшей мере одну горелку, включающую множество трубопроводов подачи топлива по меньшей мере в одну горелку, при этом подача топлива в множество трубопроводов подачи топлива по меньшей мере в одну горелку соответствует общей подаче топлива в трубопровод подачи топлива в устройство; объем сгорания, связанный по меньшей мере с одной горелкой; датчик температуры, расположенный в устройстве с возможностью передачи информации о температуре, относящейся к части устройства, которая подлежит защите от перегрева; датчик давления, предназначенный для передачи информации о давлении внутри объема сгорания; и систему управления.

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой плазмохимический стабилизатор горения для прямоточной камеры сгорания состоит из установленных в проточной части камеры сгорания двух последовательно расположенных по потоку электродов, выполненных в виде обтекаемых пилонов с симметричными аэродинамическими профилями, один из которых - анод, электрически изолирован от металлической стенки камеры сгорания и оборудован трубкой для подвода топлива и инжекторами для впрыска топлива в поток, при этом анод имеет излом так, что корневая часть анода имеет отрицательную стреловидность относительно направления потока, а концевая - нулевую стреловидность, а второй электрод - катод расположен в следе за первым и непосредственно закреплен на стенке камеры сгорания, в анод дополнительно встроены трубка и инжекторы для впрыска в поток одновременно с топливом химически активных добавок, торец концевой части анода со стороны набегающего потока имеет выступ в виде тонкой прямоугольной пластины, расположенной в плоскости симметрии пилона, задняя кромка пластины скошена и имеет скругления в угловых точках, при этом угол между торцевой поверхностью и задней кромкой анода также скруглен.

Изобретение относится к узлу сгорания для газотурбинного двигателя. .

Горелка // 2470229

Изобретение относится к распределителю топлива, в частности, для горелки и завихрителя. .

Горелка газовой турбины содержит реакционную камеру (5) и множество выходящих в реакционную камеру (5) реактивных сопел (6). Реактивными соплами (6) с помощью струи (2) флюида через выпускное отверстие (22) флюид подается в реакционную камеру (5). Реакционная камера (5) предназначена для сжигания флюида с образованием горячего газа (4). В, по меньшей мере, одном реактивном сопле (6, 6а, 6b, 6с) кольцевой зазор (8) расположен вокруг струи (2) флюида. Часть горячего газа (4) засасывается из реакционной камеры (5) и против направления потока флюида поступает в кольцевой зазор (8) и внутри реактивного сопла (6, 6а, 6b, 6с) смешивается со струей (2) флюида. Кольцевой зазор (8) образован с помощью насадка (12, 12а, 12b). Насадок (12а) на конце, расположенном выше по течению, имеет утолщение (15). Изобретение позволяет стабилизировать пламя такой горелки. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.

Камера сгорания для газовой турбины содержит группу радиально внешних сопел, по меньшей мере центральное сопло, первую и вторую камеры сгорания. Внешние сопла расположены по существу по кольцевой схеме и выпускной конец каждого из них расположен с возможностью подачи топлива и/или воздуха в первую камеру сгорания. Выпускной конец центрального сопла расположен в осевом направлении перед выпускными концами радиально внешних сопел и выполнен и размещен с возможностью подачи топлива и воздуха во вторую камеру сгорания. Вторая камера сгорания расположена в осевом направлении перед первой камерой сгорания, открыта в нее и имеет длину, достаточную для поддержания факела пламени центрального сопла ограниченным указанной второй камерой сгорания. Выпускные концы радиально внешних сопел удерживаются в кольцевой пластине. Вторая камера сгорания ограничена трубчатым элементом, проходящим от указанной кольцевой пластины в направлении вверх по течению. Изобретение позволяет уменьшить уровень СО в камере сгорания при низкой нагрузке или при ее отсутствии, а также увеличивает надежность оборудования. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Камера сгорания в сборе содержит основной корпус, формируемый подающим коллектором с системой подачи топлива и топливными форсунками, продолжающимися от подающего коллектора и снабжаемыми топливом посредством системы подачи топлива подающего коллектора. Подающий коллектор имеет сандвич-конструкцию и сформирован из отдельных элементов. Количество отдельных элементов коллектора превышает количество типов топлива в системе подачи топлива. Система подачи топлива содержит по меньшей мере один газопроводный канал и по меньшей мере один жидкотопливный канал. Подающий коллектор сформирован из по меньшей мере трех отдельных элементов. Изобретение позволяет создать эффективную камеру сгорания в сборе при значительном снижении затрат на изготовление основного корпуса. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Камера сгорания газовой турбины содержит пилотную топливную форсунку, расположенную в среднем участке цилиндра, открывающегося на одном конце в камеру сгорания. Пилотная топливная форсунка содержит топливную форсунку, а также радиально отстоящую вокруг внешнего периметра топливной форсунки цилиндрическую наружную обшивку. Между топливной форсункой и наружной обшивкой расположен пилотный турбулизирующий элемент. Несколько основных горелок расположены относительно радиального направления вокруг пилотной топливной форсунки. Пилотный конус выполнен с внутренней стороной и внешней стороной и расположен со стороны камеры сгорания на пилотной топливной форсунке и со стороны камеры сгорания имеет отверстие, так что при смешивании воздуха и пилотного топлива в пилотном конусе (4) образуется пилотное пламя для воспламенения впрыскиваемого от основных горелок топлива. Пилотный конус имеет на своей внутренней стороне и внешней стороне турбулизирующие генераторы. Турбулизирующие генераторы являются трапециевидными и/или треугольными полосами, расположенными в отверстии пилотного конуса по всей окружности отверстия. Трапециевидные и/или треугольные полосы расположены на пилотном конусе попеременно под углом +/-30°. Изобретение направлено на создание камеры сгорания, которая может эксплуатироваться с повышенной температурой пламени, и, следовательно, с увеличенным кпд. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области сжигания топлива и может найти применение в воздушно-реактивных двигателях, в газотурбинных, топочных и теплоэнергетических установках, в установках по переработке и утилизации бытовых и промышленных отходов. Устройство для сжигания топлива включает камеру сгорания, содержащую в корпусе коническую жаровую трубу, образующую канал подвода основного воздуха, устройство подвода основного топлива. К устройству подвода основного топлива примыкает головка камеры сгорания, выполненная сферической с радиусом, равным радиусу жаровой трубы. Корпус камеры сгорания содержит крышку с внутренней поверхностью в виде «тора». Торец стенки жаровой трубы выполнен скругленным и вместе с внутренней поверхностью в виде «тора» образует канал с проходным сечением, равным проходному сечению канала, образованного наружным диаметром жаровой трубы и внутренним диаметром корпуса устройства. Торец жаровой трубы заглублен в крышку на длину, равную не менее двух расстояний между корпусом и жаровой трубой. На противоположной стороне жаровой трубы расположена головка камеры сгорания, снабженная форсункой пускового топлива и свечой зажигания. Изобретение направлено на упрощение конструкции и технологии ее сборки, повышение надежности работы. 3 ил.

Изобретение относится к горелочному устройству промежуточного подогрева и способу работы газотурбинной установки с последовательным сгоранием. Горелочное устройство промежуточного подогрева выполнено для второй камеры сгорания газотурбинной установки. Газотурбинная установка содержит первое сжигающее устройство с первой камерой сгорания и первой горелкой и второе сжигающее устройство со второй камерой сгорания и второй горелкой. Горелочное устройство содержит канал с площадью поперечного сечения, центральное тело, плоскость впрыска топлива. Плоскость впрыска топлива расположена вдоль длины центрального тела. Центральное тело расположено в канале выше по потоку от второй камеры сгорания и оканчивается на впуске второй камеры сгорания. Поперечное сечение канала, ограниченного второй горелкой и последующей второй камерой сгорания, увеличивается ступенчато от выпуска второй горелки до впуска второй камеры сгорания. Отношение периметра поперечного сечения выпуска второй горелки к периметру поперечного сечения впуска второй камеры сгорания составляет от 0,6 до 1. Техническим результатом является упрощение проектирования компонентов газотурбинной установки. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

Система для впрыска эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды в пламя горелки содержит центральный газовый канал, наружный газовый канал, канал текучей среды и смесительное устройство для образования эмульсии из первой текучей среды и второй текучей среды и для выпуска эмульсии в сужающийся кольцевой канал текучей среды и для впрыска эмульсии из указанного кольцевого канала текучей среды в пламя. Центральный газовый канал проходит вдоль продольной центральной оси от верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца. Наружный газовый канал расположен коаксиально с газовым каналом. Канал текучей среды расположен коаксиально между газовым каналом и наружным газовым каналом с образованием сужающегося вниз по потоку кольцевого канала текучей среды. Центральный газовый канал и канал текучей среды разделены с помощью первой стенки в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающемся кольцевым внутренним выступом. Канал текучей среды и наружный газовый канал разделены с помощью второй стенки в форме усеченного конуса на ее нижнем по потоку конце, заканчивающимся кольцевым наружным выступом. Система установлена с концентричным окружением источника нагревания, подающего через газовый канал горячие газы, направляемые в пламя горелки. Изобретение уменьшает выброс NOx при горении основного пламени. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх