Горелочное устройство

Горелочное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: з горелочных устройствах камер сгорания газотурбинных установок или топок паровых котлов. Сущность изобретения1 в смесительные трубы 1 через тангенциальные воздухоподводящие патрубки 6 из воздушного коллектора 9 поступает воздух. Из топливной полости 4 через топливоподводящие отверстия 7 поступает топливо. В полостях патрубков 6 струи топлива , направленные поперечно, смешиваются с продольным потоком воздуха. Далее предварительно перемешанная смесь воздуха и топлива поступает в объем смесительных труб 1, 2, где происходит ее воспламенение и горение. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 23 0 14/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857648/06 (22) 06.08,90 (46) 15.10.92. Бюл. № 38 (71) Производственное объединение турбостроения Ленинградский металлический за(72) В.А. Акулов и К.А. Щенников (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1060884, кл. F 23 0 14/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1078196, кл. F 23 0 14/00, 1984. (54) ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57)Использование: в горелочных устройствах камер сгорания газотурбинных устано,, Ы„, 17б8871 А1 вок или топок паровых котлов. Сущность изобретения;. в смесительные трубы 1 через тангенциальные воздухоподводящие патрубки 6 из воздушного коллектора 9 поступает воздух. Из топливной полости 4 через топливоподводящие отверстия 7 поступает топливо. В полостях патрубков 6 струи топлива, направленные поперечно, смешиваются с продольным потоком воздуха. Далее предварительно перемешанная смесь воздуха и топлива поступает в обьем смесительных труб 1, 2, где происходит ее воспламенение и горение. 2.з.п. ф-лы, 6 ил, 1768871

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к горелочным устройствам камер сгорания газотурбинных установок (ГТУ) или топок котлов.

Известно горелочное устройство. содержащее смесительные трубы, подключенные воздухоподводящими соплами к воздушному коллектору, топливный коллектор с топливоподводящими отверстиями.

Однако в известном горелочном устройстве наблюдаются срывы факела при запуске или при форсированных режимах из-за недостаточной стабильности факела.

Известно горелочное устройство, содержащее несколько смесительных труб, подключенных тангенциальными воздухоподводящими соплами к воздушному коллектору, топливный коллектор с топливоподводящими отверстиями.

В известном устройстве смесительные трубы заглушены с одного торца, и часть из них на этих торцах снабжена запальными устройствами, а воздухоподводящие соила и топливоподводящие отверстия ваеолнены в боковых стенках труб соответственно в виде тангенциальных и радиальных етаерстий.

Воздух, проходя через тангенциальные отверстия в смесительные трубы, закручй ваегся в виде топливовоздушного эащ ученного жгута, распространяется к открьВому торцу. Благодаря высокой степени звкруиси . создаются весьма хорошие условия стабилизации горения. Последнее в значительной степени повышает надежность эксплуатации прототипа по сраенению с аналогом, где отсутствует тангенцйальный подвод воздуха в смесительную трубу.

Недостатком прототипа является сравнительно высокое содержание в продуктах сгорания оксидов азота. Это является следствием того, что е пламенном закрученном жгуте при горении топлива образуются локальные зоны с высокой, близкой к стехиометрической (1600-1900 C) температурой.

Известно, что при такой температуре происходит интенсивное соединение азота, содержащегося в воздухе, с кислородом, т.е. образование оксидов азота. Исследования состава продуктов сгорания показывают, что при использовании прототипа в поодуктах сгорания содержится до 250 мг/м оксидов азота (при 157; содержании кислорода и условиях, приведенных к нормальным).

Целью изобретения является уменьшение концентрации оксидов азота в продуктах сгорания за счет понижения температуры горения путем предварительного (до месторасположения зоны горения) перемешивания топлива и воздуха в воздухоподводящем сопле, Указанная цель достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем смесительные трубы, каждая из которых укреплена в корпусе с образованием .полости, подключенной к топливопроводу, и воэдухоподводящие патрубки, имеющие прямоугольную или овальную форму поперечного

10 . сечения и тангенциально укрепленные одним концом к смесительной трубе, а другим — к корпусу, в стенке одного из оснований каждого патрубка выполнены ряды отверстий, расположенные íà его ширине. Кроме того для повышения качества смешения, в стенке другого основания каждого патрубка выполнены ряды отверстий, расположенные со смещением относительно рядов первого на половину шага между отверстиями.

ЗО

На фиг. 1 представлен продольный раэрез горелочного устройства; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — се:.ение А-А на фиг. 1 по гь 2 формулы о .-тения; на ф ..г. 5— сечение В-В на фиг. 4 по и. 2 форм. лы иаЮретения; на фиг. 6 — сечение  — В на фиг. 4 по и. 3 формулы из;бретения.

Горелочное устройство содержит смеавельные трубы 1 и 2,каждая иэ которых укреплена в корпусе 3 с образованием полоснап 4, подключенной к топливапроводу 5, и воздухоподводящие патрубки 6, имеющие прямоугольную или овальную форму поперечного сечения и тан генциально укрепленные одним концом к смесительной трубе 1, 2, а другим — к корпусу 3.

В стенке одного из оснований каждого патрубка 6 выполнены ряды отверстий 7, расположенные на его ширине. Кроме того:. для повышения качества смешения, в стенке другого основания каждого патрубка 6 выполнены ряды отверстий 8. расположенные со смещением относительно рядов первого на величину. составляющую половину шага Н между отверстиями 7, Воздухоподводящие патрубки 6 подключены к воздушному коллектору 9.

При работе устройства в смесительные трубы 1 через тангенциальные воэдухоподводящие патрубки 6 иэ воздушного коллектора 9 поступает воздух. Иэ топливной полости 4 через топливоподводящие отверстия 7 поступает топливо (природный гаэ). В полостях патрубков 6 струи топлива, направленные поперечно, смешиваются с продольным потоком воздуха, Далее предварительно перемешанная смесь воздуха и топлива поступает в обьем смесительных труб 1, 2, где происходит ее воспламенение и горение, 1788871

В результате предварительного перемешивания топлива и воздуха выравнивается поле концентраций топлива и воздуха в зоне горения.и практически ликвидируются локальные очаги, в которых стехиометриче- 5 ское соотношение близко к 1. В результате горение идет с температурой, достаточно близкой к средней, которая соответствует принятому коэффициенту избытка воздуха.

На практике при выполнении устройства по 10 и, 1 температура горения составляет от 1100 до 1250 С, Несмотря на сравнительно низкий уровень температуры, благодаря отли 4ным стабилизирующим свойствам смесительных труб 1, 2 процесс горения 1;происходит устойчиво и с высоким КПД.

При выполнении топливоподвадя:.,:.х отверстий 7, 8 в противоположных стен <.. х воздухоподвадящих патрубков 6 позвг ля т улучшить процесс перемешивания. Б -.. - 20 зультате этого температура горения становится более близкой к средней. . обусловленной заданным коэффициентам избытка воздуха. Последнее позволяет уменьшить содержание оксидов азота в вы- 25 хлопных газах дополнительно на 5-8%.

Наиболее равномерные концентрации смеси создаются в горелочном устройстве, в котором отверстия 7, 8, выполненные в противоположных стенках пат :убков 6, 30 сдвинуты на половину расстояния между соседними отверстиями 7. В этом случае удается содержание оксидов азота в выхлопных газах уменьшить еще на 3-5%.

Указанный эффект достигается за счет бо- 35 лее полного перекрытия продольного потока воздуха поперечными струями топлива.

В соответствии с изобретением на ПО

ЛМЗ было изготовлена горелачное устройство применительно к камере сгорания ГТЭ- 40

150, которое прошло комплекс всесторонних испытаний в огневых условиях полноразмерного стенда лаборатории камер сгорания НПО ЦКТИ.

Результаты испытаний показали, что содержание оксидов азота в выхлопных газах составило 150 — 170 мг/м (при условиях, приведенных к нормальным, и 15 -ном содержании кислорода}.

При создании более экологически чистой техники принято оценивать не экономический эффект, а уменьшение ущерба от гоксичных веществ. По данным Минэнерго, уменьшение содержания оксидов азота в продуктах сгорания на 1 мг/м позволяет уменьшить ущерб на 500 рублей. В нашем случае при использовании изобретения содержание оксидов азота уменьшится по меньшей мере на 80 мг/м . формула изобретения

1. Горелочное устройство, содержащее смесительные трубы, каждая из которых укреплена в корпусе с образованием полости, подключенной к топливоправоду, и воздухоподвадящие патрубки, имеющие прямоугольную или овальную форму поперечного сечения и тангенциально прикрепленные одним концом к смесительной трубе, а другим — к корпусу, о т л и ч а о щ е е с я тем, что, с целью снижения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания, р стенке одного из оснований каждого патр бка выполнены ряды отверстий, расположенные на его ширине.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чта, с целью повышения качества смешения, в стенке другого основания каждого патрубка выполнены ряды отверстий, расположенные са смешением относ пельна рядов первого.

3. Устройства па и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, смещение одного ряда отверстий относительно другого выполнено равным половине шага между отверстиями.

1768871

Составитель В,Смирнова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н,Кешеля

Редактор G,Федотов

Заказ 3633 Тираж Подписное

БНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г..Ужгород, ул.Гагарина, 303