МАЛОЭМИССИОННАЯ ГОРЕЛКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2023 года по МПК F23R3/14 

Предлагаемое изобретение предназначено для сжигания газа в тепловырабатывающих устройствах относится к камерам сгорания газотурбинных установок.

По патенту на полезную модель (RU 9934(13)U1), известно горелочное устройство содержащее внешний цилиндрический кожух, цилиндрическую втулку с магистралями подвода топлива, образующих кольцевой канал для прохода воздуха, аксиальный лопаточный завихритель, дефлектор, установленный между цилиндрической втулкой и внешним цилиндрическим кожухом на входе в кольцевой канал для прохода воздуха, входная кромка которого выполнена в виде лемнискаты, также на цилиндрической втулке имеются системы отверстий, для подачи основного и дежурного топлива, вблизи выходной кромки горелочного устройства.

Недостатком полезной модели является то, что цилиндрический кожух располагается перпендикулярно завихрителю и не обеспечивает равномерную подачу воздуха в завихритель при боковом его втекании.

По патенту на изобретение известно горелочное устройство (RU2 137042 C11), содержащее внешний цилиндрический кожух, цилиндрическую втулку с магистралью подвода топлива, образующие кольцевой канал для прохода воздуха, и аксиальный лопаточный завихритель и установлен струевыпрямитель, содержащий систему отверстий, установленный между внешним цилиндрическим кожухом и цилиндрической втулкой на входе в горелочное устройство.

Недостатком является то, что струевыпрямитель плоской формы и площади проходных сечений недостаточно для обеспечения прохода нужного количества воздуха.

Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение (RU2 442 932 C1) совпадающее с заявленным техническим решением как по совокупности совпадающих признаков, так и по назначению, а именно, Малоэмиссионная горелка, содержащая корпус завихрителя с соплом, втулку завихрителя с сквозными каналами, полые лопатками с отверстиями подачи топлива в основную зону, цилиндрическую втулку, плохообтекаемое центральное тело с отверстиями подачи воздуха в дежурную зону, форсунку, шток с каналами подвода топлива в основную зону.

Недостатками известной малоэмиссионной горелка являются:

-Не обеспечивает выравнивание поля скоростей и давлений на входе в завихритель;

-Не обеспечивает равномерную подачу воздуха в завихритель при боковом его втекании;

-Не обеспечивает равномерной подачи воздуха в пилотный контур при боковом его втекании;

-Не обеспечивает осевой подвод топлива;

-Не обеспечивает технологичность изготовления;

-Не обеспечивает возможности замены насадка плохообтекаемого тела;

-Не обеспечивает быструю замену форсунки при ремонте;

-Не обеспечивает низкую температуру носика форсунки;

-Не обеспечивает равномерное смешение топлива с воздухом;

-Не исключает проявления пульсационного горения на переменных режимах работы ГТУ;

-Не обеспечивает возможность доводочных работ по изменению параметров горения.

Сущностью заявленного технического решения является малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки, содержащая корпус завихрителя с соплом, втулку завихрителя с сквозными каналами, полые лопатками с отверстиями подачи топлива в основную зону, цилиндрическую втулку, плохообтекаемое центральное тело с отверстиями подачи воздуха в дежурную зону, форсунку, шток с каналами подвода топлива в основную зону.

Предложенная малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки характеризуется некоторыми конструктивными особенностями: шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно втулке завихрителя, на входе в завихритель установлен перфорированный струевыпрямитель выпуклой формы, дефлектор установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, распылитель имеет скругленный носик, бобышка в форсунке имеет пазы в которые установлены уплотнительные кольца, плохообтекаемое центральное тело имеет съемный насадок устанавливаемый по резьбе и стопорится штифтом, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части, отверстия на съемном насадке расположены под углом относительно оси форсунки и в тангинциальном направлении, на входе в корпус завихрителя и на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом, по высоте лопатки имеется три отверстия, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в выравнивании поля скоростей и давлений на входе в завихритель, равномерной подаче воздуха в завихритель при боковом его втекании, равномерной подаче воздуха в пилотный контур при боковом его втекании, обеспечении осевого подвода топлива, обеспечении технологичность изготовления, обеспечении возможности замены насадка плохообтекаемого тела, обеспечении быстрой замены форсунки при ремонте.

Поставленная задача в целом достигается тем, что:

Для обеспечения выравнивания поля скоростей и давлений на входе в завихритель установлен струевыпрямитель выпуклой формы.

Для обеспечения равномерной подачи воздуха в завихритель при боковом его втекании дефлектор установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, на входе в корпус завихрителя и на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом.

Для обеспечения равномерной подачи воздуха в пилотный контур при боковом его втекании на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом.

Для обеспечения осевого подвода топлива шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно втулке завихрителя.

Для обеспечения технологичности изготовления шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен и выполнен соосно втулке завихрителя, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца, плохообтекаемое тело имеет съемный насадок устанавливаемый по резьбе и стопорится штифтом.

Для обеспечения возможности замены насадка плохообтекаемого тела, он устанавливается по резьбе и стопорится штифтом, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части.

Для обеспечения быстрой замены форсунки при ремонте внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца.

Для обеспечения низкой температуры носика форсунки распылитель имеет скругленный носик, отверстия на съемном насадке расположены под углом относительно оси форсунки и в тангинциальном направлении.

Для обеспечения равномерного смешения топлива с воздухом по высоте лопатки имеется три отверстия, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке

Для исключения проявления пульсационного горения на переменных режимах работы ГТУ на входе в завихритель установлен струевыпрямитель, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем.

Для обеспечения возможности доводочных работ по изменению параметров горения плохообтекаемое центральное тело имеет съемный насадок устанавливаемый по резьбе, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части Д, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлен продольный разрез горелочного устройства.

Малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки, содержащая корпус завихрителя 1 с соплом 2, втулку завихрителя 3 с сквозными каналами 28, полые лопатками 4 с отверстиями 5 подачи топлива в основную зону, цилиндрическую втулку 6, плохообтекаемое центральное тело 7 с отверстиями 8 подачи воздуха в дежурную зону, форсунку 9, шток 10 с каналами 11 подвода топлива в основную зону,

Заявленная малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно, шток 10 содержит фланец 12 для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно втулке завихрителя 3, на входе в завихритель 13 установлен перфорированный струевыпрямитель 14 выпуклой формы, дефлектор 15 установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя 13 и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, внутри втулки завихрителя 3 сформирован осевой канал 11 с буртом 16 в котором установлена форсунка 17 с бобышкой 18 и распылителем 19, распылитель имеет скругленный носик 20, бобышка 18 в форсунке 17 имеет пазы 21 в которые установлены уплотнительные кольца 22, плохообтекаемое центральное тело 7 имеет съемный насадок 24 устанавливаемый по резьбе и стопорится штифтом 25, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части Д, отверстия 23 на съемном насадке 24 расположены под углом относительно оси форсунки 9 и в тангинциальном направлении, на входе в корпус завихрителя 1 и на входе во втулку завихрителя 3 установлены обечайки 26, 27 с плавным входом, по высоте лопатки имеется три отверстия 5, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке.

Основываясь на изложенном выше представляется возможным сделать выводы о достижении заявленных целей, а именно:

Обеспечено выравнивание поля скоростей и давлений на входе в завихритель путем установки струевыпрямителя выпуклой формы.

Обеспечена равномерная подача воздуха в завихритель при боковом его втекании тем, что дефлектор установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, на входе в корпус завихрителя и на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом.

Обеспечена равномерная подача воздуха в пилотный контур при боковом его втекании тем, что на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом.

Обеспечен осевой подвод топлива тем, что шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен и выполнен соосно втулке завихрителя.

Обеспечена технологичность изготовления тем, что шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно завихрителю, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца, плохообтекаемое тело имеет съемный насадок устанавливаемый по резьбе и стопорится штифтом.

Обеспечена возможность замены насадка плохообтекаемого тела тем, что он устанавливается по резьбе и стопорится штифтом. При необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части.

Обеспечена быстрая замена форсунки при ремонте тем, что внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца.

Обеспечена низкая температура носика форсунки тем, что распылитель имеет скругленный носик, отверстия на съемном насадке расположены под углом относительно оси форсунки и в тангинциальном направлении.

Обеспечено равномерное смешение топлива с воздухом тем, что по высоте лопатки имеется три отверстия, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке.

Обеспечено исключение проявления пульсационного горения на переменных режимах работы ГТУ тем, что на входе в завихритель установлен струевыпрямитель, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем.

Обеспечена возможность проведения доводочных работ по изменению параметров горения тем, что плохообтекаемое центральное тело имеет съемный насадок устанавливаемый по резьбе, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца, что так же позволяет выполнить ее замену.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное техническое решение обеспечивает в целом более эффективное использование по назначению, то есть заявленное техническое решение обеспечивает за счет внесения конструктивных изменений в конструкцию малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки их более эффективное использование, а именно: обеспечивает выравнивание поля скоростей и давлений на входе в завихритель, обеспечивает равномерную подачу воздуха в завихритель и в пилотный контур при боковом его втекании, обеспечивает осевой подвод топлива, обеспечивает технологичность изготовления, обеспечивает возможность замены насадка плохообтекаемого тела, обеспечивает быструю замену форсунки при ремонте, обеспечивает низкую температуру носика форсунки, обеспечивает равномерное смешение топлива с воздухом, исключает проявление пульсационного горения на переменных режимах работы ГТУ, обеспечивает возможность проведения доводочных работ по изменению параметров горения.

Поток воздуха пройдя через обечайки 26,27 и дефлектор 15 попадает на перфорированный струевыпрямитель 14 выпуклой формы после чего происходит выравнивание поля скоростей и давлений и попадает на лопатки завихрителя 13, после чего смешивается с топливом (газом) поступившим через отверстия 5 в лопатках завихрителя 13. Топливновоздушная смесь движется в канале между корпусом завихрителя 1 и центральным плохообтекаемым телом 7 и выходит из сопла 2 в основную зону горения.

Другая часть воздуха проходит между штоком 10 и обечайкой 27 и попадает во втулку завихрителя 3 проходит через сквозной канал 28 и далее выходит через отверстия 8, расположенные в съемной насадке 24, закручиваясь тангенциально. Из отверстий 32 форсунки 9 струйками выходит топливо (газ) и взаимодействуя с тангенциально закрученными струйками воздуха формирует диффузионный факел в дежурной зоне.

Изобретение относится к области энергетики. Малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки содержит корпус завихрителя с соплом, втулку завихрителя с сквозными каналами, полые лопатки с отверстиями подачи топлива в основную зону, цилиндрическую втулку, плохообтекаемое центральное тело с отверстиями подачи воздуха в дежурную зону, форсунку, шток с каналами подвода топлива в основную зону. Шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно втулке завихрителя, на входе в завихритель установлен перфорированный струевыпрямитель выпуклой формы. Дефлектор установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, распылитель имеет скругленный носик, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца. Плохообтекаемое центральное тело имеет съемный насадок, устанавливаемый по резьбе, и стопорится штифтом, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части, отверстия на съемном насадке расположены под углом относительно оси форсунки и в тангенциальном направлении. На входе в корпус завихрителя и на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом, по высоте лопатки имеется три отверстия, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке. Изобретение позволяет выравнивать поля скоростей и давлений на входе в завихритель, равномерно подавать воздух в завихритель при боковом его втекании. 1 ил.

Малоэмиссионная горелка камеры сгорания газотурбинной установки, содержащая корпус завихрителя с соплом, втулку завихрителя с сквозными каналами, полые лопатки с отверстиями подачи топлива в основную зону, цилиндрическую втулку, плохообтекаемое центральное тело с отверстиями подачи воздуха в дежурную зону, форсунку, шток с каналами подвода топлива в основную зону, отличающаяся тем, что шток содержит фланец для крепления к газораспределительному устройству и выполнен соосно втулке завихрителя, на входе в завихритель установлен перфорированный струевыпрямитель выпуклой формы, дефлектор установлен на 1/2-1/3 высоты лопатки завихрителя и выполнен плавной скругленной формы по линии тока воздуха, внутри втулки завихрителя сформирован осевой канал с буртом, в котором установлена форсунка с бобышкой и распылителем, распылитель имеет скругленный носик, бобышка в форсунке имеет пазы, в которые установлены уплотнительные кольца, плохообтекаемое центральное тело имеет съемный насадок, устанавливаемый по резьбе, и стопорится штифтом, при необходимости насадок может быть заменен на другой с отличным от исходного диаметром выходной части, отверстия на съемном насадке расположены под углом относительно оси форсунки и в тангенциальном направлении, на входе в корпус завихрителя и на входе во втулку завихрителя установлены обечайки с плавным входом, по высоте лопатки имеется три отверстия, на корыте лопатки и на спинке соседней лопатки они расположены в шахматном порядке.