Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)

Конструкция со смесительными отверстиями и способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение в основном относится к конструкции со смесительными отверстиями и способу улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, в частности к конструкции со смесительными отверстиями и способу улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания за счет затруднения поступления потока текучей среды в зону смешивания.

Газовые турбины содержат компрессор, предназначенный для сжатия воздуха, камеру сгорания, предназначенную для получения горячего газа путем сжигания топлива в присутствии сжатого воздуха, полученного в компрессоре, и турбину для получения работы от расширяющегося газа, полученного в камере сгорания. Известно, что газовые турбины испускают нежелательные оксид азота (NOx) и оксид углерода (CO). Существующие камеры сгорания с низким сухим выбросом оксидов азота NOx сводят к минимуму образование NOx, оксида углерода и других загрязнений. Эти камеры сгорания с низким сухим выбросом оксидов азота используют обедненные рабочие смеси, избегая при этом неустойчивости пламени и срыва пламени, а также допуская смешивание части воздуха в зоне пламени при более низкой концентрации. Однако требования к выбросам NOx становятся более жесткими, и поэтому требуется создание камеры сгорания с более низким выбросом NOx. Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение согласно патенту США №4982570.

Согласно первому объекту настоящего изобретения создана конструкция со смесительными отверстиями, предназначенная для улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, содержащая множество смесительных отверстий, ограниченных гильзой, причем, по меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий является смесительным отверстием, размеры и расположение которого создают помехи проникновению потока текучей среды в зону первичного смешивания, расположенную в головном конце камеры сгорания.

Предпочтительно, создающее помехи смесительное отверстие позволяет потоку текучей среды проникать до 165% включительно в зону первичного смешивания.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено по периферии вокруг гильзы в, по меньшей мере, три ряда.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, трех рядов расположен на расстоянии менее 4,9 дюйма от основного соплового конца камеры сгорания.

Предпочтительно, создающее помехи смесительное отверстие имеет диаметр менее приблизительно 1,04 дюйма.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду и третьем ряду.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий расположено в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, и каждое из множества смесительных отверстий расположено в каждом ряду на угловом расстоянии приблизительно 24 градуса друг от друга относительно продольной центральной оси камеры сгорания.

Предпочтительно, множество смесительных отверстий, расположенных в первом ряду, втором ряду, третьем ряду и четвертом ряду, имеет диаметр не более приблизительно 0,655 дюйма.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды в, по меньшей мере, один поток топлива и зону первичного смешивания камеры сгорания, при этом обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, причем поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.

Согласно четвертому объекту настоящего изобретения создан способ улучшения однородности топливовоздушной смеси в камере сгорания, при котором создают помехи проникновению потока текучей среды из, по меньшей мере, одного из множества смесительных отверстий в поток топлива и зону первичного смешивания головного конца камеры сгорания, причем обеспечивают проникновение потока текучей среды на, по меньшей мере, 100%, но не более чем на 165%, в зону первичного смешивания, при этом поток текучей среды, проникающий более чем на 100%, проходит радиально снаружи от центрального тела камеры сгорания к гильзе, причем множество смесительных отверстий ограничено гильзой, выполненной в камере сгорания, и создание помех осуществляют путем придания заданного диаметра множеству смесительных отверстий и размещения множества смесительных отверстий вдоль гильзы в, по меньшей мере, одном из заданных положений и в заданном количестве.

Эти и другие признаки настоящего изобретения станут более понятны после прочтения приведенного подробного описания иллюстративных вариантов осуществления изобретения, приведенных со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. На чертежах:

Фиг.1 - вид сбоку гильзы камеры сгорания;

Фиг.2 - частичный поперечный разрез камеры сгорания с Фиг.1;

Фиг.3 - схематический вид гильзы камеры сгорания на 35 мегаватт, которая проиллюстрирована по существу плоской;

Фиг.4 - схематический вид гильзы камеры сгорания на 80 мегаватт, которая проиллюстрирована по существу плоской;

Фиг.5 - представление структуры потока в первичной смесительной камере;

Фиг.6 - представление концентрации топлива в первичной смесительной камере;

Фиг.7 - представление концентрации топлива в первичной смесительной камере согласно одному аспекту изобретения;

Фиг.8 - представление структуры потока в первичной смесительной камере согласно одному аспекту изобретения;

Фиг.9 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 100 со смесительными отверстиями;

Фиг.10 - таблица, представляющая конструкцию 200 со смесительными отверстиями в головной концевой части гильзы камеры сгорания;

Фиг.11 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 300 со смесительными отверстиями;

Фиг.12 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 400 со смесительными отверстиями;

Фиг.13 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 500 со смесительными отверстиями;

Фиг.14 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 600 со смесительными отверстиями;

Фиг.15 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 700 со смесительными отверстиями;

Фиг.16 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 800 со смесительными отверстиями;

Фиг.17 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями; и

Фиг.18 - схематический вид головной концевой части гильзы камеры сгорания, которая проиллюстрирована по существу плоской и также в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации конструкции 900 со смесительными отверстиями.

На Фиг.1 и 2 проиллюстрирована гильза 12, которая включает в себя головной конец 13 сухой камеры 14 сгорания с низким выбросом NOx (частично показанный на Фиг.2, но без рукава 16 для потока, который показан на Фиг.1). Камера 14 сгорания включает в себя основной сопловой конец 15 и сопло 17 трубки Вентури, между которыми располагается головной конец 13. Гильза 12, включенная в этот головной конец 13 камеры 14 сгорания, ограничивает множество смесительных отверстий 18, расположенных по периферии вокруг гильзы 12. Промежутки между отвестиями измеряют в углах (т.е. 24 градуса между двумя отверстиями 18) относительно продольной центральной оси 19 камеры 14 сгорания. Отверстия 18 позволяют воздуху, протекающему через рукав 16 для потока, проникать в зону 20 первичного смешивания, через которую проходит продольная центральная ось 19. Попав в зону 20 первичного смешивания, воздух смешивается с топливом для облегчения сгорания. Как показано на Фиг.2, зона 20 первичного смешивания располагается в камере 14 сгорания, радиально между гильзой 12 и центральной трубой 22 корпуса и аксиально между основным сопловым концом 15 и соплом 17 трубки Вентури.

Упомянутая гильза 12 может быть использована в камерах сгорания, вырабатывающих различное количество энергии. На Фиг.3 показана гильза 12 камеры 14 сгорания газовой турбины с мощностью 35 мегаватт (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 18 располагаются радиально вокруг гильзы 12, имеющей цилиндрическую компоновку) и включает в себя конструкцию 26 со смесительными отверстиями 18, размеры и расположение которых подобраны таким образом, чтобы допустить поступление потока воздуха в зону 20 первичного смешивания. Эти смесительные отверстия 18 располагаются в два ряда (первый ряд 28а и второй ряд 28b) по десять смесительных отверстий 18 в каждом ряду. Первый ряд 28а обычно располагается в 4,9 дюймах от основного соплового конца 15, показанного на Фиг.1, и включает смесительные отверстия 18, которые имеют диаметр 0,77 дюйма и поочередно располагаются на расстоянии 24 и 48 градусов друг от друга вокруг цилиндрической гильзы 12 (т.е. смесительные отверстия 18 располагаются по схеме 24-48-24-48 градусов друг от друга вокруг гильзы 12). Второй ряд 28b располагается в 6,15 дюйма от основного соплового конца 15 и включает в себя смесительные отверстия 18 диаметром 1,04 дюйма, расположенные вокруг гильзы 12 на расстоянии 36 градусов друг от друга. Между первым рядом 28а и основным сопловым концом 15 также показаны две трубы 29a-b переброса пламени.

На Фиг.4 показана гильза 12 камеры 14 сгорания газовой турбины мощностью 80 мегаватт (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 18 располагаются по периферии вокруг гильзы 12, имеющей цилиндрическую компоновку) и включает в себя конструкцию 32 со смесительными отверстиями 18, размеры и расположение которых подобраны таким образом, чтобы допустить поступление потока воздуха в зону 20 первичного смешивания. Эти смесительные отверстия 18 располагаются в два ряда (первый ряд 34а и второй ряд 34b) из двенадцати (34а) и шести (34b) смесительных отверстий 18, соответственно. Первый ряд 34а располагается в 6,39 дюйма от основного соплового конца 15, показанного на Фиг.1, и включает смесительные отверстия 18, которые имеют диаметр 1,125 дюйма и поочередно располагаются на расстоянии 20 и 40 градусов друг от друга вокруг цилиндрической гильзы 12 (т.е. смесительные отверстия 18 располагаются по схеме 20-40-20-40 градусов друг от друга вокруг гильзы 12). Второй ряд 34b располагается в 7,64 дюйма от основного соплового конца 15 и включает в себя смесительные отверстия 18 диаметром 1,125 дюйма. Однако смесительные отверстия 18 второго ряда 34b располагаются равномерно вокруг гильзы 12 на расстоянии 60 градусов друг от друга. Слева от первого ряда 34a дополнительно показаны две трубы 29a-b переброса пламени, подобные упомянутым выше.

Конструкции со смесительными отверстиями 18, подобные конструкциям 26 и 32, обычно позволяют получить поток 24 текучей среды (которым может быть воздух) из рукава 16 для потока через смесительные отверстия 18 и радиально в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.5. Поток 24 текучей среды поступает в зону 20 первичного смешивания приблизительно ортогонально к направлению потока 30 топлива, поступающего в зону 20 смешивания. Благодаря скорости потока 24 текучей среды этот поток 24 проникает в поток 30 топлива на глубину, достаточную для ударения о центральную трубу 22 тела. Благодаря ударению потока 24 текучей среды о центральное тело 22 этот поток 24 текучей среды «разбрызгивается» о трубу 22 центрального тела, что приводит к образованию неоднородной смеси 38 воздуха и топлива в форме гнезд, подобных показанным на Фиг.6. На Фиг.6 более темные участки представляют гнезда топлива 40a-b, которые отодвинуты от трубы 22 центрального тела путем разбрызгивания потока 24 текучей среды.

На Фиг.7 показана менее неоднородная топливовоздушная смесь 42. На Фиг.7 образование гнезд топлива уменьшено по сравнению с образованием гнезд топлива с Фиг.6. Такая менее неоднородная смесь 42 обеспечивает улучшение выброса NOx в камерах сгорания, таких как сухие камеры сгорания с низким выбросом NOx, подобных частично показанным на Фиг.1 и 2. Этой однородности можно добиться путем создания помех проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания во время работы камеры сгорания, как показано на Фиг.8. На Фиг.8 проникновение потока 24 текучей среды в поток 30 топлива уменьшается (подавляется) по сравнению со смешиванием на Фиг.5 (в зависимости от конструкций 26 и 32 с отверстиями), уменьшая расплескиванием потока 24 текучей среды от трубы 22 центрального тела. Проникновение потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания может быть представлено в процентах от расстояния между гильзой 12 и центральным телом 22. Любая величина свыше 100% должна быть условием, при котором поток текучей среды разбрызгивается на центральном теле, то есть 200% обеспечивает гораздо более сильное разбрызгивание, чем, например, 125%. Проникновение рассчитывают с использованием стандартных корреляций для струи (потока текучей среды 24), проникающей в поперечный поток, причем стандартная корреляция равна Y_max/D_j=sqrt (количество движения струи/количество движения поперечного потока)*C₁ (где Y_max = максимальное проникновение струи, D_j = диаметр струи, количество движения струи = 0,5*□_j*V_j ², количество движения поперечного потока = 0,5*□_cf*V_cf ², C₁=1,15 для этих расчетов, □_j = плотность струи текучей среды, □_cf = плотность поперечного потока текучей среды, V_j = скорость струи и V_cf = скорость поперечного потока). Поток 24 текучей среды, проникающий приблизительно на 195% или более в зону 20 первичного смешивания, может привести к образованию неоднородной топливовоздушной смеси, которая создает нежелательно высокий уровень выбросов. На Фиг.8 поток 24 текучей среды проникает менее чем приблизительно на 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания, при типичном диапазоне от приблизительно 100% до 165%. Типичный диапазон оптимизирует равновесие между уменьшением количества выбросов и поддержанием стабильности.

На Фиг.9 показан пример варианта реализации конструкции 100 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Эта конструкция 100 препятствует проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и в зону 20 первичного смешивания, позволяя получить однородную смесь 24. Создание помех этому потоку 24 текучей среды, как показано на Фиг.8, при конструкции 100, вызывает, как упоминалось выше, проникновение менее чем приблизительно на 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания, при типичном диапазоне от приблизительно 150% до 165%. Конструкция 100 содержит множество смесительных отверстий 102, ограниченных гильзой 104 (иллюстрация является плоской, хотя на практике смесительные отверстия 102 располагаются радиально вокруг гильзы 104, имеющей цилиндрическую конструкцию) на головном конце 106. По меньшей мере, одно из множества смесительных отверстий 102 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть разновидностью турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия 102 размещаются в три ряда, показанные как первый ряд 110a, второй ряд 110b и третий ряд 110с. Смесительные отверстия 102 в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В типовом варианте реализации смесительные отверстия 102 в первом ряду 110a располагаются таким образом, чтобы включать расстояния в 24 и 36 градусов между каждым смесительным отверстием 102 вокруг гильзы 104 (например, смесительные отверстия 102 находятся на расстоянии 24 градуса, 60 градусов, 84 градуса, 120 градусов и так далее вокруг гильзы 104), на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (показан на Фиг.1). Эти смесительные отверстия 102 имеют также диаметр 112a, равный 0,59 дюйма. Смесительные отверстия 102 во втором ряду 110b (в типовом варианте реализации) располагаются при 102 через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов вокруг гильзы 104, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 112b, равный 0,71 дюйма. Смесительные отверстия 102 в третьем ряду 110с (также в типовом варианте реализации) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы 104, на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия 102 имеют диаметр 112с, равный 0,98 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра 112a-c смесительных отверстий 102 и расположение смесительных отверстий 102 являются все элементами конструкции 100, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, как показано на Фиг.8, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда 110a-c могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий 102 (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий 102. Следует также принимать во внимание, что конструкция 100 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 100 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий 102 могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.10 показан пример варианта реализации конструкции 200 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.10 иллюстрирует таблицу 201, которая представляет размещение конструкции 200 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Эта конструкция 200 препятствует проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и в зону 20 первичного смешивания, позволяя получить однородную смесь 42. Конструкция 200 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 201 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 200 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть разновидностью турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия в конструкции 200 размещаются в три ряда, показанные в таблице как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий уменьшается по мере того, как ряды удаляются от основного соплового конца 15 (см. Фиг.1) в отличие от увеличения, как показано на Фиг.9. Смесительные отверстия в конструкции 200, которые располагаются в третьем ряду (представленном в третьей колонке в таблице 201), располагаются, включая чередующиеся расстояния 24, 36 и 48 градусов, между каждым из смесительных отверстий вокруг круговой гильзы (т.е. смесительные отверстия 102 располагаются вокруг гильзы 104 через 24 градуса, 48 градусов, 84 градуса, 132 градуса, 156 градусов и так далее) на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,59 дюйма. Смесительные отверстия в конструкции 200 во втором ряду (представленные во второй колонке таблицы 201) располагаются вокруг гильзы через 12, 60, 90, 126, 168 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,71 дюйма. Смесительные отверстия в конструкции 200 в первом ряду (представленном третьей колонкой таблицы 201) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,98 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий и расположение смесительных отверстий являются все элементами конструкции 200, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды на различные уровни зоны 20 первичного смешивания, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 200 вызывает варьирование проникновения потока 24 текучей среды в зависимости от того, поступает ли поток из отверстий в первом ряду, втором ряду или в третьем ряду. Поток 24 текучей среды из первого ряда обладает максимальным проникновением и проникает более чем на приблизительно 250% или приблизительно на 250% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 250% до 280%. Поток текучей среды из второго ряда проникает менее чем на приблизительно 175% или приблизительно на 175% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 130% до 175%, в то время как из третьего ряда он проникает менее чем на приблизительно 100% или приблизительно на 100% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 80% до 100%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 200 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 200 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 200 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.11 показан пример варианта реализации конструкции 300 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.11 иллюстрирует таблицу 301, которая представляет размещение конструкции 300 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 300 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 301 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 300 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 301 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в трех рядах имеют размеры, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания, причем первая колонка и вторая колонка иллюстрируют ряды, которые размещены для того, чтобы мешать проникновению воздушного потока и позволить получить менее неоднородную топливовоздушную смесь 42 (см. Фиг.7). В этом варианте реализации диаметр смесительных отверстий остается постоянным во всех трех рядах, причем каждое из смесительных отверстий конструкции 300 имеет диаметр 0,777 дюймов. Смесительные отверстия в первом ряду (представленном в первой колонке таблицы 301) расположены на угловых расстояниях 24, 48, 84, 132, 156, 204, 228, 276, 300 и 336 градусов, на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Смесительные отверстия во втором ряду (представленном во второй колонке таблицы 301) располагаются вокруг круглой гильзы через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,71 дюйма. Смесительные отверстия 302 в третьем ряду (представленном третьей колонкой таблицы 301) располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 6,15 дюйма от основного соплового конца 15.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий в конструкции 300 и расположение смесительных отверстий являются элементами конструкции 200, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяя получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 300 позволяет потоку 24 текучей среды из первого ряда проникать более чем на приблизительно 200% или приблизительно на 200% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 200% до 220%, а поток 24 текучей среды из второго ряда проникает менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165%, и поток 24 текучей среды из третьего ряда проникает менее чем на приблизительно 130% или приблизительно на 130% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 115% до 130%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда включают в себя каждый одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может содержать больше или меньше смесительных отверстий. Следует помнить, что конструкция 300 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 300 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания.

На Фиг.12 показан пример варианта реализации конструкции 400 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.12 иллюстрирует таблицу 401, которая представляет размещение конструкции 400 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Конструкция 400 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 401 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 400 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 35 мегаватт. Смесительные отверстия размещаются в три ряда, показанные в таблице 401 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в конструкции 400, которые располагаются в первом ряду и во втором ряду (представленных в таблице 401 как первая колонка и вторая колонка, соответственно) этого варианта реализации конструкции 400, имеют размеры, которые мешают проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания, причем только немногие из смесительных отверстий в третьем ряду (представленном в третьей колонке таблицы 401) обязательно имеют размеры, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток топлива 30 и в зону 20 первичного смешивания. Именно по этой причине в этом варианте реализации смесительные отверстия в третьем ряду имеют варьирующиеся размеры, и размеры некоторых из них не будут мешать проникновению. Что касается размещения в этом варианте реализации, то первый ряд и второй ряд располагаются так, чтобы мешать проникновению воздушного потока и позволить получить менее неоднородную топливовоздушную смесь 42 (см. Фиг.7). Смесительные отверстия в первом ряду расположены вокруг гильзы на угловых расстояниях 24, 48, 84, 132, 156, 204, 228, 276, 300 и 336 градусов, на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр 0,59 дюйма. Смесительные отверстия при компоновке во втором ряду располагаются вокруг гильзы через 12, 60, 90, 126, 168, 192, 234, 270, 312 и 348 градусов, на расстоянии 4,9 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр 412b 0,71 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду располагаются через 36 градусов друг от друга вокруг гильзы на расстоянии 3,65 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия поочередно имеют в этом варианте реализации диаметр 0,71 дюйма и диаметр 1,39 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отверстий конструкции 400 и расположение смесительных отверстий согласно конструкции 400, которые могут препятствовать проникновению потока 24 текучей среды, позволяют получить менее неоднородную смесь 42, показанную на Фиг.7. Создание помех потоку 24 текучей среды при такой конструкции 400 обеспечивает проникновение потока 24 текучей среды менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165% для первого и второго рядов. Поток 24 текучей среды из отверстий в третьем ряду с диаметром 0,71 дюйма проникает менее чем на приблизительно 120% или приблизительно на 120% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 100% до 120%, в то время как поток из отверстий в третьем ряду диаметром 1,39 дюйма проникает более чем на приблизительно 200% или приблизительно на 200% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 200% до 220%. Следует принимать во внимание, что хотя эти три ряда в конструкции 400 могут включать в себя одинаковое количество смесительных отверстий (десять), каждый отдельный ряд может включать в себя большее или меньшее количество смесительных отверстий. Следует также принимать во внимание, что конструкция 400 предназначена для повышения однородности, хотя она может быть не нацелена на достижение максимальной однородности смеси текучей среды и топлива. Слишком однородная смесь приведет к уменьшению стабильности наряду с уменьшением выбросов NOx. Конструкция 400 уменьшает выбросы при сохранении баланса между выбросами и стабильностью. Нарушение этого баланса (т.е. получение слишком однородной смеси) является одной из причин, по которым только некоторым из множества смесительных отверстий могут быть приданы размеры и расположение, мешающие проникновению потока 24 текучей среды в зону 20 первичного смешивания. В данном конкретном варианте реализации смесительные отверстия в третьем ряду, имеющие диаметр 0,71 дюйм и 1,39 дюйма, подобраны специально для создания местных неоднородностей с целью поддержания баланса между стабильностью и выбросами.

На Фиг.13 показан пример варианта реализации конструкции 500 со смесительными отверстиями, который позволит получить улучшенную менее неоднородную топливовоздушную смесь 42, показанную на Фиг.7. Фиг.13 иллюстрирует таблицу 501, которая представляет размещение конструкции 500 со смесительными отверстиями на гильзе, подобной гильзе 104 с Фиг.9. Создание помех потоку 24 текучей среды с помощью конструкции 500 вызывает проникновение потока 24 текучей среды менее чем на приблизительно 165% или приблизительно на 165% в зону 20 первичного смешивания при типичном диапазоне в пределах от приблизительно 150% до 165%, как упоминалось выше и показано на Фиг.8. Конструкция 500 содержит множество смесительных отверстий, представленных в таблице 501 в форме диаметра с размещением в подходящем ряду и колонке. По меньшей мере, одно из этого множества смесительных отверстий в конструкции 500 является отверстием, размеры (диаметр) и расположение которого мешают проникновению воздушного потока в зону 20 первичного смешивания, показанную на Фиг.8.

Камера 14 сгорания в этом варианте реализации является сухой камерой сгорания с низким выбросом NOx (подобно показанной на Фиг.1), которая может быть предназначена для турбины мощностью 80 мегаватт. Смесительные отверстия в конструкции 500 размещаются в три ряда, показанные в таблице 501 как первая колонка, вторая колонка и третья колонка. Смесительные отверстия в, по меньшей мере, одном из трех рядов имеют размеры (диаметр) и расположение, позволяющие мешать проникновению потока 24 текучей среды в поток 30 топлива и зону 20 первичного смешивания. Смесительные отверстия в первом ряду (представленные в таблице 501 в первой колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 5,14 дюйма от первичной сопловой части 15 (как показано на Фиг.1). Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,784 дюйма. Смесительные отверстия во втором ряду (представленные в таблице 501 во второй колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 6,39 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,85 дюйма. Смесительные отверстия в третьем ряду (представленные в таблице 501 в третьей колонке) располагаются на угловом расстоянии 30 градусов друг от друга вокруг гильзы, на расстоянии 7,64 дюйма от основного соплового конца 15. Эти смесительные отверстия имеют диаметр, равный 0,912 дюйма.

Три ряда, общее уменьшение диаметра смесительных отв