Область техники
Настоящее изобретение относится к соплу с низкими выбросами, камере сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и системе управления подачей горючего газотурбогенераторного агрегата. Изобретение относится к области тепловой энергии и энергетики.
Уровень техники
По мере непрерывного продвижения в отношении «Океанической стратегии» Китая динамика разведки и добычи океанической сырой нефти непрерывно увеличивается, и объемы добычи океанической сырой нефти быстро повышаются. В процессе добычи сырой нефти часто осуществляется добыча в больших количествах попутного нефтяного газа; особенностью этого попутного газа является то, что его трудно запасать и транспортировать, поскольку он огнеопасный и взрывоопасный, и из соображений безопасности он сразу сжигается с момента начала добычи, что создает серьезный бесполезный расход источников энергии, и в рамках «Океанической стратегии» Китая необходимо срочно найти решение этой проблемы. Газовая турбина на двухкомпонентном горючем является энергооборудованием, которое может эффективно решить эту проблему, и не только может обеспечивать движущую силу для разработки сырой нефти, но и может использовать в работе попутный нефтяной газ в качестве газообразного горючего и в условиях непрерывной работы осуществлять стабильное оперативное переключение между основным жидким горючим и попутным нефтяным газом, благодаря чему повышается гибкость газовой турбины в отношении горючего, эффективно используется попутный нефтяной газ и удовлетворяется потребность в нескольких видах горючего в разных режимах в процессе разработки сырой нефти.
Камера сгорания для двухкомпонентного горючего и система управления подачей двухкомпонентного горючего являются самыми важными основными компонентами газовой турбины на двухкомпонентном горючем, и по мере непрерывного повышения требований в отношении высокой мощности, низких выбросов и газовых турбин на двухкомпонентном горючем в рамках «Океанической стратегии» также предъявляются более высокие требования к конструкции камер сгорания. Кроме того, 95% времени от срока службы до капитального ремонта газовой турбины на двухкомпонентном горючем приходится на использование газообразного горючего в виде попутного газа, и только в случае повреждения или регулирования подачи газообразного горючего приходится применять горючую жидкость, поэтому крайне актуальным является выполнение функционального требования обеспечения низких выбросов при использовании газообразного горючего.
Чтобы удовлетворялись требования к низкому выбросу при использовании попутного газа в газовой турбине на двухкомпонентном горючем, в настоящее время применяют относительно много способов решения, которые заключаются в технологиях распыления воды через сопла, чтобы путем распыления воды внутри камеры сгорания снижалась температура области горения, чем обеспечивалось бы достижение цели снижения выбросов загрязняющих веществ, таких как окись азота и т.п., но это также ведет к усложнению оборудования и подсистем, что серьезно влияет на такие характерные преимущества газовых турбин, как малый объем и сравнительно небольшой вес, и ограничивает применение газовых турбин на двухкомпонентном горючем. Кроме того, с помощью многоэтапной технологии обедненного горения и предварительного смешивания горючее и воздух смешиваются достаточно равномерно, что позволяет отказаться от области обогащения горючего и обеспечивает равномерное распределение температуры на выходе камеры сгорания, при этом низкое соотношение «газообразное горючее/воздух» обеспечивает температуру на выходе камеры сгорания, которая не больше, чем номинальное значение, и высокоэффективное устойчивое горение с исключением высокотемпературных искажений, и одновременно с эффективным обеспечением низких выбросов может решаться проблема вышеуказанных ограничений; в публикации № CN102393028B на основании такого способа предложена камера сгорания с низкими выбросами, при этом получен хороший эффект в отношении низких выбросов.
В публикации № CN103486617B, которая представляет собой патент на изобретение под названием «Горелка с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего, предназначенная для газовой турбины», говорится о том, что путем введения газообразного горючего и горючей жидкости по отдельности осуществляется использование двухкомпонентного горючего, при этом для снижения выбросов окиси азота применяется способ предварительного смешивания с обедненным горючим. При работе основной горелки втягивается небольшое количество охлаждающего воздуха для охлаждения и защиты торцевой поверхности вспомогательной горелки, но ввиду того, что эффект охлаждения небольшим количеством охлаждающего воздуха недостаточный, возникает проблема образования высокотемпературного нагара во вспомогательной горелке.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в решении проблемы избыточного образования высокотемпературного нагара во вспомогательных горелках в существующих горелках с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего. Кроме того, предложено сопло с низкими выбросами, камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и газотурбогенераторный агрегат.
Технические решения согласно настоящему изобретению следующие:
Решение 1: сопло с низкими выбросами согласно этому варианту осуществления содержит первую линию для горючего газа, вторую линию для горючего газа, линию для воздуха распыления, линию для горючей жидкости, линию для продувочного воздуха и основную часть сопла; первая линия для горючего газа, вторая линия для горючего газа, линия для воздуха распыления и линия для горючей жидкости соединены с основной частью сопла с обеспечением горючего внутри, газа снаружи и перекрещивания линии горючего с газовой линией, при этом линия для воздуха распыления, первая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в холостой режим и совместно используют завихритель воздуха первой линии для горючего газа; линия для воздуха распыления, вторая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в рабочий режим и совместно используют завихритель воздуха второй линии для горючего газа; линия для продувочного воздуха соединена со стороной выброса горючего основной части сопла, и линия для продувочного воздуха с помощью импульсного конвекционного охлаждения, охлаждения газовой пленкой и адиабатического охлаждения предотвращает образование нагара в области соплового отверстия.
Решение 2: камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами содержит внешний кожух камеры сгорания, внутренний кожух камеры сгорания и жаровую трубу, а также передний воспринимающий усилие кожух, задний опорный кожух, выход камеры сгорания, диффузор, вход камеры сгорания, фиксирующие приспособления и сопло с низкими выбросами; внешний кожух камеры сгорания посредством кольцевых фланцев на передней части и задней части герметично соединен соответственно с передним воспринимающим усилие кожухом и задним опорным кожухом; внутренний кожух камеры сгорания посредством кольцевого фланца на передней части соединен с передним воспринимающим усилие кожухом и вместе с внешним кожухом камеры сгорания образует объемную кольцевую рабочую полость; диффузор присоединен к задней части внутреннего кожуха камеры сгорания, при этом концевая часть диффузора представляет собой вход камеры сгорания; выход камеры сгорания выполнен в заднем опорном кожухе; жаровая труба установлена в объемном кольцеобразном рабочем пространстве; сопло с низкими выбросами пропущено через установочное отверстие с кольцевой конической поверхностью в передней части переднего воспринимающего усилие кожуха и вставлено в гнездо в головной части жаровой трубы; жаровая труба в средней части снабжена отверстиями основного горения; с головной частью жаровой трубы соединены два фиксирующих приспособления; монтажное основание хвостовой части жаровой трубы посредством трехточечной опоры установлено на заднем опорном кожухе.
Решение 3: газотурбогенераторный агрегат, который содержит камеру сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, как описанная выше, систему управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, компрессор, турбинное колесо и генератор; камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами соединена с системой кольцевых трубок сопла с низкими выбросами системы управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами;
выходящий из компрессора воздух с высокой температурой и под высоким давлением попадает из входа камеры сгорания в диффузор с замедлением и диффузией и затем проходит в кольцевую полость камеры сгорания; затем воздух распределяется в сопло с низкими выбросами и смешивается с горючей жидкостью или газообразным горючим с образованием воспламеняющейся смеси, которая с высокой эффективностью устойчиво горит в жаровой трубе и выбрасывается через выход камеры сгорания, что приводит в движение турбинное колесо с обеспечением выходной мощности для выработки генератором электричества;
при этом система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами содержит систему подачи горючей жидкости, систему подачи газообразного горючего, систему продувки горючей жидкости, систему продувки газообразного горючего, вспомогательную систему подачи воздуха распыления и систему кольцевых трубок сопла с низкими выбросами;
при этом система F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами содержит кольцевую трубку для горючей жидкости, вспомогательную кольцевую трубку для воздуха распыления, кольцевую трубку первой линии для газообразного горючего и кольцевую трубку второй линии для газообразного горючего; кольцевая трубка для горючей жидкости, вспомогательная кольцевая трубка для воздуха распыления, кольцевая трубка первой линии для газообразного горючего и кольцевая трубка второй линии для газообразного горючего посредством отводных трубок соответственно соединены с входным патрубком линии для горючей жидкости, вспомогательным входным патрубком линии для воздуха распыления, первым входным патрубком для газообразного горючего и вторым входным патрубком для газообразного горючего на сопле с низкими выбросами;
при горении горючей жидкости:
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме: система подачи горючей жидкости введена в работу, система подачи газообразного горючего не введена в работу, система продувки горючей жидкости не введена в работу, система продувки газообразного горючего введена в работу, вспомогательная система подачи воздуха распыления введена в работу;
при этом система подачи горючей жидкости посредством линии потока горючей жидкости введена в кольцевую трубку для горючей жидкости системы кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введена в линию для горючей жидкости сопла с низкими выбросами;
вспомогательная система подачи воздуха распыления посредством вспомогательной линии потока воздуха распыления введена во вспомогательную кольцевую трубку для воздуха распыления и затем введена в линию для воздуха распыления сопла с низкими выбросами для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости;
система продувки газообразного горючего разделена на две линии потока, а именно на 1-ю ответвленную линию продувки линии потока газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию продувки линии потока газообразного горючего, для осуществления продувки кольцевой трубки газообразного горючего и внутреннего канала сопла с низкими выбросами с целью очистки, когда они находятся в нерабочем режиме;
в указанном выше холостом режиме: источник воздуха для продувки линии для воздуха распыления посредством вспомогательной системы подачи воздуха распыления регулирует подачу для линии продувки воздухом распыления системы продувки линии для горючей жидкости, то есть вспомогательный пневматический источник воздуха распыления подает сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, при этом остальные системы остаются неизменными;
при горении газообразного горючего:
система подачи горючей жидкости выключена, система подачи газообразного горючего введена в работу, система продувки горючей жидкости введена в работу;
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме:
сжатый воздух из пространства кольцевой полости камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами введен в линию для горючей жидкости системы подачи горючей жидкости, 2-ю ответвленную линию продувки линии потока газообразного горючего системы продувки газообразного горючего и вспомогательную линию для воздуха распыления вспомогательной системы подачи воздуха распыления;
газообразное горючее посредством системы подачи газообразного горючего введено в кольцевую трубку первой линии для газообразного горючего системы кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введено в первый входной патрубок для газообразного горючего сопла с низкими выбросами;
система продувки горючей жидкости находится в рабочем режиме продувки; вспомогательный входной патрубок линии для воздуха распыления и входной патрубок линии для горючей жидкости подают сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, с осуществлением охлаждения продувкой всех каналов;
в указанном выше холостом режиме:
система продувки газообразного горючего выключена; газообразное горючее посредством системы подачи газообразного горючего одновременно введено в кольцевую трубку первой линии для газообразного горючего системы кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и кольцевую трубку второй линии для газообразного горючего и затем введено соответственно в первую линию для горючего газа и вторую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами;
при переключении между газообразным горючим и горючей жидкостью система продувки горючей жидкости и система продувки газообразного горючего выключены, и система подачи горючей жидкости и система подачи газообразного горючего введены в работу.
По сравнению с аналогами, известными из уровня техники, настоящее изобретение обладает следующими эффектами:
1. Сопло с низкими выбросами согласно настоящему изобретению использует линию для продувочного воздуха, и линия для продувочного воздуха согласно настоящему изобретению с помощью импульсного конвекционного охлаждения, охлаждения газовой пленкой и адиабатического охлаждения предотвращает образование нагара в области соплового отверстия, эффективно снижает температуру основных рабочих компонентов и продлевает срок эксплуатации сопла с низкими выбросами.
2. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами согласно настоящему изобретению эффективно сочетает многоэтапную технологию обедненного горения и предварительного смешивания с низкими выбросами и сопло с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего; при использовании газообразного горючего в камере сгорания газообразное горючее и воздух вводят через небольшие отверстия в завихрителе сопла с низкими выбросами с хорошим равномерным смешиванием, и путем сжигания предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха снижается величина выброса загрязняющих веществ; при использовании в камере сгорания горючей жидкости посредством сопла с низкими выбросами, снабженного функцией вспомогательного распыления воздуха в центре сопла с низкими выбросами, решается проблема распределения горючей жидкости в одной и той же распределительной конструкции, и на основании того, что сопло с низкими выбросами удовлетворяет требованиям к применению двухкомпонентного горючего, может достигаться цель снижения выброса загрязняющих веществ газовой турбиной с помощью технологии обедненного горения со сжиганием предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха при использовании газообразного горючего; чтобы обеспечивалось взаимодействие с камерой сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, предложенной согласно настоящему изобретению, с целью эффективной работы, согласно настоящему изобретению также предложена система управления подачей двухкомпонентного горючего; эта система управления подачей двухкомпонентного горючего на основании требований к применению может подавать газообразное горючее или горючую жидкость для линии оборудования и осуществлять регулирование горючего, а также может в условиях непрерывной работы осуществлять оперативное стабильное переключение газообразного/жидкого горючего; в то же время для предотвращения образования высокотемпературного нагара в другой линии горючего при работе на одном виде горючего в системе управления подачей двухкомпонентного горючего предусмотрена система продувки; настоящее изобретение может обеспечивать одновременное сжигание газовой турбиной газообразного горючего и горючей жидкости, снижение выбросов и экологически безопасную высокоэффективную работу с низкими выбросами углерода со стороны газовой турбины.
3. Согласно настоящему изобретению при использовании газовой турбиной горючей жидкости в случае запуска и работы в низкоинтенсивном режиме по линии для воздуха сопла с низкими выбросами для жидкого горючего активно подается вспомогательный воздух распыления, что тем самым улучшает функцию зажигания и эффективность горения; в высокоинтенсивном рабочем режиме путем применения сжатого воздуха в кольцевой полости камеры сгорания воздух в камере сгорания за счет перепада давления вбрасывается в линию для воздуха сопла с низкими выбросами, что усиливает распыление горючей жидкости, дополнительно повышает эффективность горения и может в случае одной линии для горючей жидкости способствовать эффективному решению проблемы зажигания и плохого эффекта распыления в холостом режиме, при этом удовлетворяются требования к применению двухкомпонентного горючего.
4. При работе на газообразном горючем с помощью двухэтапного способа обедненного горения и предварительного смешивания повышается степень равномерного смешивания газообразного горючего и воздуха, при этом соотношение количества воздуха в завихрителе 2-5 воздуха первой линии и завихрителе 2-9 воздуха второй линии составляет 1:7, подача горючего в 1-й ответвленной линии B0-1 газообразного горючего соответствует подаче горючего во 2-й ответвленной линии B0-2 газообразного горючего, путем регулирования обеспечивается одинаковое эквивалентное соотношение двухуровневой области горения, которое находится в области низкого выброса 2,5-4,5, и обеспечивается нахождение температуры области горения в области регулирования температуры горения с низкими выбросами от 1700°C до 1900°C, в результате чего происходит высокоэффективное и стабильное горение; в то же время величина выбросов NOx регулируется в диапазоне низких выбросов, и при этом то, что жаровая труба в средней части снабжена отверстиями основного горения, обеспечивает дополнительное смешивание воздуха с горючим, снижает температуру в основной зоне горения, увеличивает эффект снижения выбросов, и, наконец, достигается или превышается значение в стандарте по выбросам GB13223-2011.
5. Согласно настоящему изобретению при использовании газовой турбиной газообразного горючего в случае запуска и работы в низкоинтенсивном режиме используются только завихритель 2-5 воздуха первой линии и узел подачи 1-й ответвленной линии B0-1 газообразного горючего; при работе в высокоинтенсивном режиме завихритель 2-9 воздуха второй линии и 2-я ответвленная линия B0-2 газообразного горючего работают совместно с 1-й ответвленной линией B0-1 газообразного горючего и могут обеспечивать достаточное смешивание газообразного горючего с воздухом, при этом выбросы загрязняющих веществ еще ниже. Эффективное взаимодействие холостого режима с работой в высокоинтенсивном режиме с равномерным хорошим распылением горючих жидкостей и единое планирование, в котором учитывается применение с низкими выбросами газообразного горючего, обеспечивают высокоэффективную работу газовой турбины в любых рабочих режимах на нескольких видах горючего, сохраняют такие характерные преимущества, как малый объем и сравнительно небольшой вес газовой турбины, расширяют диапазон применяемого топлива для газовой турбины, снижают выбросы окиси азота и обеспечивают высокоэффективное использование источников энергии.
6. Согласно настоящему изобретению система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами на основании требований к применению может подавать газообразное горючее или горючую жидкость для линии оборудования и осуществлять регулирование горючего, а также может в условиях непрерывной работы осуществлять оперативное стабильное переключение газообразного/жидкого горючего; в то же время для предотвращения образования высокотемпературного нагара в другой линии горючего при работе на одном виде горючего в системе управления подачей горючего предусмотрена система продувки, которая предотвращает образование нагара в линии горючего.
7. Согласно настоящему изобретению посредством интегрированной конструкции сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего обеспечивается комбинация из диффузного горения горючей жидкости и горения предварительно подготовленной смеси, содержащей газообразное горючее, и с помощью сочетания аддитивного производства и механической обработки решается технически сложная задача формования сложных конструктивных элементов и точной обработки основных деталей и обеспечивается хорошая работа сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего в разных рабочих режимах газовой турбины; при использовании газообразного горючего в газовой турбине через небольшие отверстия в завихрителе сопла с низкими выбросами выбрасывается газообразное горючее и воздух с обеспечением хорошего смешивания, и путем сжигания предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха снижается величина выброса загрязняющих веществ; при использовании в газовой турбине горючей жидкости посредством сопла с низкими выбросами, снабженного функцией вспомогательного распыления воздуха в центре сопла с низкими выбросами, решается проблема плохого эффекта распыления горючей жидкости при низком рабочем режиме газовой турбины; на основании того, что удовлетворяются требования к применению двухкомпонентного горючего в сопле с низкими выбросами, может достигаться цель снижения выброса загрязняющих веществ газовой турбиной с помощью технологии обедненного горения со сжиганием предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха при использовании газообразного горючего; в то же время предложена система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами; эта система управления подачей двухкомпонентного горючего на основании требований к применению может подавать газообразное горючее или горючую жидкость для газовой турбины и осуществлять регулирование горючего, а также может в условиях непрерывной работы осуществлять оперативное стабильное переключение газообразного/жидкого горючего; в то же время для предотвращения образования высокотемпературного нагара в другой линии горючего при работе на одном виде горючего в системе управления подачей горючего предусмотрена система продувки, чем реализуется цель предотвращения образования нагара в линии горючего.
Описание прилагаемых графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции газотурбогенераторного агрегата согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 представлено схематическое изображение конструкции внутренней части сопла с низкими выбросами согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 представлено изображение спереди сопла с низкими выбросами согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 представлено изображение справа по фиг. 3;
на фиг. 5 представлено изображение слева по фиг. 3;
на фиг. 6 представлено схематическое изображение конструкции уплотнительного узла.
Конкретные варианты осуществления
Конкретный вариант осуществления 1: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1-6; сопло с низкими выбросами согласно этому варианту осуществления содержит первую линию для горючего газа, вторую линию для горючего газа, линию для воздуха распыления, линию для горючей жидкости, линию для продувочного воздуха и основную часть сопла; первая линия для горючего газа, вторая линия для горючего газа, линия для воздуха распыления и линия для горючей жидкости соединены с основной частью сопла с обеспечением горючего внутри, газа снаружи и перекрещивания линии горючего с газовой линией, при этом линия для воздуха распыления, первая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в холостой режим и совместно используют завихритель 2-5 воздуха первой линии для горючего газа; линия для воздуха распыления, вторая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в рабочий режим и совместно используют завихритель 2-9 воздуха второй линии для горючего газа; линия для продувочного воздуха соединена со стороной выброса горючего основной части сопла, и линия для продувочного воздуха с помощью импульсного конвекционного охлаждения, охлаждения газовой пленкой и адиабатического охлаждения предотвращает образование нагара в области соплового отверстия.
Сопло согласно этому варианту осуществления представляет собой сопло с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, в котором применяется проектная идея интегрирования двух линий горючего; для корпуса сопла с низкими выбросами и завихрителя применяется способ аддитивного производства и обработки, а также интегрированное формование; основные компоненты линии горючего сопла с низкими выбросами обработаны отдельно с применением способа точной машинной обработки, и основные компоненты выполнены разборными; применение способов, сочетающих аддитивное производство и механическую обработку, обеспечивает эффективное формование сложных конструктивных элементов и выполнение требований к точности обработки точных элементов.
Конкретный вариант осуществления 2: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2; основная часть сопла согласно этому варианту осуществления содержит корпус 5-1 сопла с низкими выбросами и перекрывающую пластину 5-2 камеры сгорания; перекрывающая пластина 5-2 камеры сгорания установлена на отверстии для впуска горючего в корпусе 5-1 сопла с низкими выбросами. Такая компоновка облегчает соединение и сочетание с жаровой трубой камеры сгорания и обеспечивает выполнение функции зажигания. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в конкретном варианте осуществления 1.
Конкретный вариант осуществления 3: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2; линия для горючей жидкости согласно этому варианту осуществления содержит завихритель 1-1 горючей жидкости, резьбовую пробку 1-4, уплотнительную крышку 1-17, уплотнительный узел, поворотную пробку 1-14, теплоизоляционную трубку 1-13 для горючей жидкости, входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости, соединительный колпачок 1-10 линии для горючей жидкости, соединительную коническую трубку 1-11 линии для горючей жидкости и фильтрационный узел 1-12 для горючей жидкости; соединительная коническая трубка 1-11 линии для горючей жидкости закреплена в перекрывающей пластине 5-2 камеры сгорания; фильтрационный узел 1-12 для горючей жидкости установлен в соединительной конической трубке 1-11 линии для горючей жидкости; входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости посредством соединительного колпачка 1-10 линии для горючей жидкости установлен на соединительной конической трубке 1-11 линии для горючей жидкости; завихритель 1-1 горючей жидкости и резьбовая пробка 1-4 установлены на одной осевой линии в корпусе 5-1 сопла с низкими выбросами; уплотнительная крышка 1-17 посредством уплотнительного узла плотно закрывает резьбовую пробку 1-4; поворотная пробка 1-14 навинчена на уплотнительную крышку 1-17, и теплоизоляционная трубка 1-13 для горючей жидкости двумя концами выполнена в сообщении соответственно с завихрителем 1-1 горючей жидкости и соединительной конической трубкой 1-11 линии для горючей жидкости. При такой компоновке этом варианте осуществления с внешней стороны линии горючего (то есть линии для горючей жидкости) предусмотрена теплоизоляционная трубка 1-13 для горючей жидкости для предотвращения образования в канале нагара от горючего; снаружи соплового отверстия сопла с низкими выбросами предусмотрена линия для продувочного воздуха, предотвращающая образование нагара, и может эффективно предотвращаться образование в области соплового отверстия нагара от горючего при высокой температуре. При этом входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости представляет собой теплоизоляционный входной патрубок; другие составляющие и способы соединения такие же, как в конкретном варианте осуществления 1 или 2.
Конкретный вариант осуществления 4: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 6; уплотнительный узел согласно этому варианту осуществления содержит круговое кольцо 1-15, уплотнительное кольцо 1-16 и стальное кольцо 1-18; уплотнительное кольцо 1-16 представляет собой кольцеобразное уплотнительное кольцо; уплотнительное кольцо 1-16 в верхней части снабжено сужающимся ступенчатым пазом 1-16-1; стальное кольцо 1-18 плотно вставлено в уплотнительное кольцо 1-16; круговое кольцо 1-15 на боковой поверхности в нижней части выполнено сужающимся и ступенчатым; круговое кольцо 1-15 вставлено в ступенчатый паз 1-16-1 уплотнительного кольца 1-16, и верхняя торцевая поверхность кругового кольца 1-15 расположена ниже, чем верхняя торцевая поверхность уплотнительного кольца 1-16.
При такой компоновке в этом варианте осуществления круговое кольцо 1-15, уплотнительное кольцо 1-16 и стальное кольцо 1-18 образуют единую конструкцию, в которой верхняя часть уплотнительного кольца охватывает круговое кольцо 1-15, и когда уплотнительное кольцо расположено в щели для выдувания струи между уплотнительной крышкой 1-17 и корпусом 5-1 сопла с низкими выбросами, то может быть реализована цель обеспечения более плотного соединения. В то же время, когда уплотнительное кольцо 1-16 и стальное кольцо 1-18 используются длительное время, в частности, в условиях воздействия на них высокотемпературной среды, то может происходить тепловое расширение, при этом под действием стального кольца дополнительно повышается герметичность, и предотвращается разуплотнение.
Кроме того, в этом варианте осуществления также верхняя торцевая поверхность кругового кольца 1-15 расположена ниже, чем верхняя торцевая поверхность уплотнительного кольца 1-16, и при навинчивании поворотной пробки 1-14 к уплотнительному узлу дополнительно прикладывается прижимное усилие, и обеспечивается уплотнение промежутка между поворотной пробкой 1-14 и уплотнительной крышкой 1-17, чем предотвращается потеря эффективности уплотнительного кольца или утечка и протечка горючего, а также обеспечивается бесперебойная работа сопла с низкими выбросами.
Другие составляющие и способы соединения такие же, как в конкретных вариантах осуществления 1, 2 или 3.
Конкретный вариант осуществления 5: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2; линия для воздуха распыления согласно этому варианту осуществления содержит завихритель 1-2 воздуха распыления, колпачок 1-3, вспомогательный входной патрубок 1-6 линии для воздуха распыления, вспомогательный соединительный колпачок 1-7 линии для воздуха распыления и вспомогательную коническую трубку 1-8 линии для воздуха распыления; завихритель 1-2 воздуха распыления надет на завихритель 1-1 горючей жидкости и резьбовую пробку 1-4; колпачок 1-3 надет на завихритель 1-2 воздуха распыления и расположен на одной стороне завихрителя 1-1 горючей жидкости; вспомогательный входной патрубок 1-6 линии для воздуха распыления установлен на перекрывающей пластине 5-2 камеры сгорания; вспомогательный входной патрубок 1-6 линии для воздуха распыления посредством вспомогательного соединительного колпачка 1-7 линии для воздуха распыления соединен со вспомогательной конической трубкой 1-8 линии для воздуха распыления; нижняя часть вспомогательной конической трубки 1-8 линии для воздуха распыления выполнена в сообщении с завихрителем 1-2 воздуха распыления посредством вспомогательного канала 1-5 для воздуха распыления. В этом варианте осуществления линия для воздуха распыления может эффективно осуществлять распыление и выброс горючего в линии для горючей жидкости, чем способствует зажиганию. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-4.
Конкретный вариант осуществления 6: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2; первая линия для горючего газа согласно этому варианту осуществления содержит первый входной патрубок 2-1 для газообразного горючего, первый соединительный колпачок 2-2 для газообразного горючего, первую соединительную коническую трубку 2-3 для газообразного горючего, дугообразную скобу 2-4, завихритель 2-5 воздуха первой линии, зажимной элемент 2-6 первой линии для предварительного смешивания, первый чашевидный элемент 2-7 и второй чашевидный элемент 2-8;
первая соединительная коническая трубка 2-3 для газообразного горючего установлена на перекрывающей пластине 5-2 камеры сгорания; первый входной патрубок 2-1 для газообразного горючего посредством первого соединительного колпачка 2-2 для газообразного горючего установлен на первой соединительной конической трубке 2-3 для газообразного горючего; дугообразная скоба 2-4 установлена на концевой части стороны выброса горючего корпуса 5-1 сопла с низкими выбросами; завихритель 2-5 воздуха первой линии установлен на заднем конце дугообразной скобы 2-4; зажимной элемент 2-6 первой линии для предварительного смешивания расположен на одной осевой линии с завихрителем 2-5 воздуха первой линии и вставлен в хвостовую часть завихрителя 2-5 воздуха первой линии; первый чашевидный элемент 2-7 и второй чашевидный элемент 2-8 в направлении изнутри наружу охватывают зажимной элемент 2-6 первой линии для предварительного смешивания; первая соединительная коническая трубка 2-3 для газообразного горючего нижней частью выполнена в сообщении с завихрителем 2-5 воздуха первой линии посредством канала первой газовой линии. Такая компоновка способствует обеспечению горения газа, а также может создавать условия для системы продувки для предотвращения образования нагара в сопле с низкими выбросами. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-5.
Конкретный вариант осуществления 7: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2; вторая линия для горючего газа согласно этому варианту осуществления содержит завихритель 2-9 воздуха второй линии, корпус 2-10 завихрителя второй линии, второй входной патрубок 3-1 для газообразного горючего, второй соединительный колпачок 3-2 для газообразного горючего, вторую соединительную коническую трубку 3-3 для газообразного горючего, накладку 3-4, ободок 3-5 и зажимной элемент 3-6 второй линии для предварительного смешивания;
корпус 2-10 завихрителя второй линии посредством накладки 3-4 установлен на завихрителе 2-5 воздуха первой линии; завихритель 2-9 воздуха второй линии установлен на корпусе 2-10 завихрителя второй линии; зажимной элемент 3-6 второй линии для предварительного смешивания посредством ободка 3-5 установлен на корпусе 2-10 завихрителя второй линии; вторая соединительная коническая трубка 3-3 для газообразного горючего установлена на перекрывающей пластине 5-2 камеры сгорания; второй входной патрубок 3-1 для газообразного горючего посредством второго соединительного колпачка 3-2 для газообразного горючего соединен со второй соединительной конической трубкой 3-3 для газообразного горючего; вторая соединительная коническая трубка 3-3 для газообразного горючего выполнена в сообщении с завихрителем 2-9 воздуха второй линии посредством канала второй газовой линии. Такая компоновка способствует обеспечению горения газа, а также может создавать условия для системы продувки для предотвращения образования нагара в нижнем выходном сопле. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-5.
Конкретный вариант осуществления 8: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 2-4; согласно этому варианту осуществления линия для продувочного воздуха содержит газовую линию для импульсного конвекционного охлаждения, газовую линию для охлаждения газовой пленкой и газовую линию для адиабатического охлаждения, при этом:
в газовой линии для импульсного конвекционного охлаждения: корпус 2-10 завихрителя второй линии снабжен множеством отверстий 6-3 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути, при этом внешний холодный воздух через множество отверстий 6-3 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути попадает внутрь и проходит в канал внутреннего охлаждения, образованный завихрителем второй линии, зажимным элементом 2-6 первой линии для предварительного смешивания и первым чашевидным элементом 2-7 в корпусе 2-10, и за счет перепада давления газа посредством нескольких рядов отверстий в первом чашевидном элементе 2-7 обеспечивает импульсное охлаждение зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания; холодный воздух из внешней системы продувки через первые сопловые отверстия 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия 6-5 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки, и, наконец, с помощью способа сочетания импульсного конвекционного охлаждения и охлаждения газовой пленкой снижается температура зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания;
в газовой линии для охлаждения газовой пленкой: завихритель 2-5 воздуха первой линии снабжен множеством отверстий 6-1 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути; холодный воздух из внешней системы продувки через множество отверстий 6-1 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути попадает внутрь, проходит в канал охлаждения внутри колпачка 1-3 и, наконец, через сопловые отверстия 6-2 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры колпачка 1-3;
в газовой линии для адиабатического охлаждения: ободок 3-5 снабжен множеством отверстий 6-6 холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути, при этом холодный воздух из внешней системы продувки через множество отверстий 6-6 холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути проходит во внутренний канал охлаждения, образованный корпусом 2-10 завихрителя второй линии, ободком 3-5 и зажимным элементом 3-6 второй линии для предварительного смешивания, и, наконец, через множество отверстий в зажимном элементе 3-6 второй линии для предварительного смешивания выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки со снижением температуры зажимного элемента 3-6 второй линии для предварительного смешивания.
Согласно этому варианту осуществления линия для продувочного воздуха в общем снабжена 3 каналами воздушного охлаждения, которые представляют собой соответственно продувочный канал для предотвращения образования нагара линии горючего (газовая линия для охлаждения газовой пленкой), охлаждающий продувочный канал зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания (газовая линия для импульсного конвекционного охлаждения) и охлаждающий продувочный канал зажимного элемента 3-6 второй линии для предварительного смешивания (газовая линия для адиабатического охлаждения);
струя охлаждающего воздуха через отверстия 6-1 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути проникает в сопло с низкими выбросами, проходит по каналу охлаждения внутри колпачка 1-3 и, наконец, через сопловые отверстия 6-2 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры колпачка 1-3, что предотвращает образование нагара;
другая струя охлаждающего воздуха через отверстия 6-3 холодной продувки проникает в сопло с низкими выбросами, проходит по каналу внутреннего охлаждения, образованному корпусом 2-10 завихрителя второй линии, зажимным элементом 2-6 первой линии для предварительного смешивания и первым чашевидным элементом 2-7, за счет перепада давления через несколько рядов отверстий в первом чашевидном элементе 2-7 обеспечивает импульсное охлаждение зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания и, наконец, через первые сопловые отверстия 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия 6-5 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки, при этом за счет сочетания способа импульсного конвекционного охлаждения и способа охлаждения газовой пленкой снижается температура зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания, что обеспечивает защиту зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания;
третья струя охлаждающего воздуха через отверстия 6-6 холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути проникает в сопло с низкими выбросами, проходит по внутреннему каналу охлаждения, образованному корпусом 2-10 завихрителя второй линии, ободком 3-5 и зажимным элементом 3-6 второй линии для предварительного смешивания и, наконец, через множество небольших отверстий в зажимном элементе 3-6 второй линии для предварительного смешивания выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры зажимного элемента 3-6 второй линии для предварительного смешивания. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-7.
Конкретный вариант осуществления 9: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 4; согласно этому варианту осуществления первые сопловые отверстия 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия 6-5 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выполнены кольцевыми рядами в зажимном элементе 2-6 первой линии для предварительного смешивания. Такая компоновка способствует образованию кольцеобразной газовой пленки для снижения температуры; другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-8.
Конкретный вариант осуществления 10: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 4; согласно этому варианту осуществления первые сопловые отверстия 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути представляют собой овальные сопловые отверстия, и множество первых сопловых отверстий 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути расположены кольцевым рядом с наклоном по часовой стрелке. Такая компоновка способствует образованию кольцеобразной газовой пленки с углом поворота, при этом такая газовая пленка более плотная; кроме того, площадь вихревого потока, когда воздушный поток входит в соприкосновение с внешней средой, на единицу длины является большой, и эффект снижения температуры является хорошим. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-9.
Конкретный вариант осуществления 11: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 4; согласно этому варианту осуществления вторые сопловые отверстия 6-5 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути представляют собой прямоугольные сопловые отверстия. При такой компоновке непосредственно выбрасываемый холодный воздух может быстро снижать температуру соответствующих компонентов. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-10.
Согласно настоящему изобретению сопло с низкими выбросами представляет собой единую конструкцию, которая в основном содержит первую линию для горючего газа, вторую линию для горючего газа, линию для воздуха распыления, линию для горючей жидкости и линию для продувочного воздуха, предотвращающую образование нагара.
Для двух линий горючего (а именно линии для горючей жидкости и линии для горючего газа) применяется проектная идея интегрирования; для корпуса сопла с низкими выбросами и завихрителя применяется способ аддитивного производства и обработки, а также интегрированное формование; основные компоненты линии горючего сопла с низкими выбросами обработаны отдельно с применением способа точной машинной обработки, и основные компоненты выполнены разборными; применение способов, сочетающих аддитивное производство и механическую обработку, обеспечивает эффективное формование сложных конструктивных элементов и выполнение требований к точности обработки точных элементов. Единое сопло с низкими выбросами содержит 2 линии для газообразного горючего (а именно линии для горючего газа), 1 линию для горючей жидкости и 1 линию для воздуха распыления; внутренняя сторона представляет собой линию для горючей жидкости, а внешняя сторона представляет собой линию для газообразного горючего, при этом линия для горючей жидкости и линия для газообразного горючего расположены перекрещивающимися друг с другом; линия для воздуха распыления, линия для горючей жидкости и первая линия для горючего газа могут обеспечивать вход газотурбогенераторного агрегата (далее называемого «агрегат») в холостой режим, и линия для горючей жидкости и первая линия для горючего газа совместно используют завихритель 2-5 воздуха первой линии; линия для воздуха распыления, линия для горючей жидкости и вторая линия для горючего газа обеспечивают вход агрегата в максимальный режим, и линия для горючей жидкости и вторая линия для горючего газа совместно используют завихритель 2-9 воздуха второй линии; с внешней стороны линии для горючей жидкости выше по потоку предусмотрена теплоизоляционная трубка для горючей жидкости, предотвращающая образование горючей жидкостью нагара в канале; снаружи соплового отверстия сопла с низкими выбросами предусмотрена линия для продувочного воздуха, предотвращающая образование нагара, которая может эффективно предотвращать образование горючей жидкостью нагара в области сопловых отверстий при высокой температуре. Первая линия для горючего газа и вторая линия для горючего газа снабжены каналами для газообразного горючего; эти каналы сообщаются с колпачками; на торцевых поверхностях колпачков равномерно выполнены отверстия для отвода воздуха; колпачок расположен в радиальном завихрителе воздуха; на периферии, где колпачок расположен на завихрителе, предусмотрена кольцевая полость; корпус снабжен каналом для всасывания горючего, сообщающимся с кольцевой полостью; завихритель снабжен каналом для вытекания горючего, сообщающимся с кольцевой полостью; узел распыления вихревого потока горючей жидкости содержит канал для горючей жидкости, завихритель горючей жидкости, сопловые отверстия для горючей жидкости и устройство воздушного охлаждения для предотвращения образования нагара; вспомогательный узел распыления горючей жидкости содержит вспомогательный канал для воздуха распыления, вспомогательный завихритель воздуха распыления и вспомогательные сопловые отверстия для воздуха распыления. Завихритель горючей жидкости путем вставки расположен во внутренней полости завихрителя воздуха распыления, при этом оба прочно установлены в корпусе сопла с низкими выбросами посредством съемного узла прочной установки прижиманием на основании номинального момента; съемный узел прочной установки прижиманием посредством накладки, опорной шайбы и резьбовой пробки с помощью резьбы обеспечивает соединение с корпусом сопла с низкими выбросами, что облегчает ремонт, очистку и замену основных рабочих компонентов, сокращает период разработки сопла с низкими выбросами и продлевает срок эксплуатации сопла с низкими выбросами. Узел воздушного охлаждения для предотвращения образования нагара в области сопловых отверстий для горючей жидкости через перпендикулярное впускное отверстие для воздуха в передней части завихрителя 2-5 воздуха первой линии втягивает воздух во внешнее кольцо центральных сопловых отверстий для горючей жидкости с образованием канала воздушного охлаждения, что эффективно снижает температуру основных рабочих компонентов; узел воздушного охлаждения для предотвращения образования нагара в области зажимного элемента через наклонное впускное отверстие для воздуха между завихрителем 2-5 воздуха первой линии и завихрителем 2-9 воздуха второй линии втягивает воздух в две линии в области выпускной стороны зажимного элемента с его закручиванием и выбросом, и с помощью импульсного охлаждения и охлаждения газовой пленкой снижается температура компонентов зажимного элемента.
Конкретный вариант осуществления 12: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами содержит внешний кожух 8-1 камеры сгорания, внутренний кожух 8-2 камеры сгорания и жаровую трубу 8-3, и она дополнительно содержит передний воспринимающий усилие кожух 8-4, задний опорный кожух 8-5, выход 8-5A камеры сгорания, диффузор 8-6, вход 8-6A камеры сгорания, фиксирующие приспособления 8-7 и сопло с низкими выбросами; внешний кожух 8-1 камеры сгорания посредством кольцевых фланцев на передней части и задней части герметично соединен соответственно с передним воспринимающим усилие кожухом 8-4 и задним опорным кожухом 8-5; внутренний кожух 8-2 камеры сгорания посредством кольцевого фланца на передней части соединен с передним воспринимающим усилие кожухом 8-4 и вместе с внешним кожухом 8-1 камеры сгорания образует объемную кольцевую полость 8A камеры сгорания; диффузор 8-6 присоединен к задней части внутреннего кожуха 8-2 камеры сгорания, при этом концевая часть диффузора 8-6 представляет собой вход 8-6A камеры сгорания; выход 8-5A камеры сгорания выполнен в заднем опорном кожухе 8-5; жаровая труба 8-3 установлена в объемном кольцеобразном рабочем пространстве; сопло с низкими выбросами пропущено через установочное отверстие с кольцевой конической поверхностью в передней части переднего воспринимающего усилие кожуха 8-4 и вставлено в гнездо в головной части жаровой трубы 8-3; жаровая труба 8-3 в средней части снабжена отверстиями 8-3A основного горения; с головной частью жаровой трубы 8-3 соединены два фиксирующих приспособления 8-7; монтажное основание хвостовой части жаровой трубы 8-3 посредством трехточечной опоры установлено на заднем опорном кожухе 8-5.
При этом сопло с низкими выбросами через установочное отверстие с кольцевой конической поверхностью в передней части переднего воспринимающего усилие кожуха вставлено в гнездо в головной части жаровой трубы и закреплено и уплотнено посредством установочного фланца сопла с низкими выбросами; цилиндрическая средняя часть жаровой трубы снабжена отверстиями основного горения и закреплена за счет соединения головной части с фиксирующими приспособлениями в двух местах и трехточечной опоры монтажного основания в одном месте хвостовой части; внешний кожух камеры сгорания посредством кольцевых фланцев на передней части и задней части соединен соответственно с передним воспринимающим усилие кожухом и задним опорным кожухом с обеспечением уплотнения; внутренний кожух камеры сгорания посредством кольцевого фланца на передней части соединен с передним воспринимающим усилие кожухом и вместе с внешним кожухом камеры сгорания образует объемное кольцеобразное рабочее пространство; диффузор присоединен к задней части внутреннего кожуха камеры сгорания; задний опорный кожух камеры сгорания предназначен для обеспечения установки монтажного основания жаровой трубы на выходе камеры сгорания.
Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-11.
Конкретный вариант осуществления 13: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1-6; сопло с низкими выбросами согласно этому варианту осуществления представляет собой сопло с низкими выбросами согласно любому из конкретных вариантов осуществления 1-11. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-12.
Конкретный вариант осуществления 14: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1-6; согласно этому варианту осуществления предложен газотурбогенераторный агрегат, который содержит камеру 8 сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, как описанная в конкретных вариантах осуществления 12-13, систему управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, компрессор 7, турбинное колесо 9 и генератор 10; камера 8 сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами соединена с системой F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами системы управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами;
выходящий из компрессора 7 воздух с высокой температурой и под высоким давлением попадает из входа 8-6A камеры сгорания в диффузор 8-6 с замедлением и диффузией и затем проходит в кольцевую полость 8A камеры сгорания; затем воздух распределяется в сопло 11 с низкими выбросами и смешивается с горючей жидкостью или газообразным горючим с образованием воспламеняющейся смеси, которая с высокой эффективностью устойчиво горит в жаровой трубе 8-3 и выбрасывается через выход 8-5A камеры сгорания, что приводит в движение турбинное колесо 9 с обеспечением выходной мощности для выработки генератором 10 электричества;
при этом система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами содержит систему A подачи горючей жидкости, систему B подачи газообразного горючего, систему C продувки горючей жидкости, систему D продувки газообразного горючего, вспомогательную систему E подачи воздуха распыления и систему F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами;
при этом система F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами содержит кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости, вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления, кольцевую трубку 2-1H первой линии для газообразного горючего и кольцевую трубку 3-1H второй линии для газообразного горючего; кольцевая трубка 1-9H для горючей жидкости, вспомогательная кольцевая трубка 4-1H для воздуха распыления, кольцевая трубка 2-1H первой линии для газообразного горючего и кольцевая трубка 3-1H второй линии для газообразного горючего посредством отводных трубок соответственно соединены с входным патрубком 1-9 линии для горючей жидкости, вспомогательным входным патрубком 1-6 линии для воздуха распыления, первым входным патрубком 2-1 для газообразного горючего и вторым входным патрубком 3-1 для газообразного горючего на сопле с низкими выбросами;
при горении горючей жидкости:
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме: система A подачи горючей жидкости введена в работу, система B подачи газообразного горючего не введена в работу, система C продувки горючей жидкости не введена в работу, система D продувки газообразного горючего введена в работу, вспомогательная система E подачи воздуха распыления введена в работу;
при этом система A подачи горючей жидкости посредством линии A0 потока горючей жидкости введена в кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введена в линию для горючей жидкости сопла с низкими выбросами;
вспомогательная система E подачи воздуха распыления посредством вспомогательной линии E0 потока воздуха распыления введена во вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления и затем введена в линию для воздуха распыления сопла с низкими выбросами для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости;
система D продувки газообразного горючего разделена на две линии потока, а именно на 1-ю ответвленную линию D0-1 продувки линии потока газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию D0-2 продувки линии потока газообразного горючего, для осуществления продувки кольцевой трубки газообразного горючего и внутреннего канала сопла с низкими выбросами с целью очистки, когда они находятся в нерабочем режиме;
в указанном выше холостом режиме: источник воздуха для продувки линии для воздуха распыления посредством вспомогательной системы E подачи воздуха распыления регулирует подачу для линии C0-2 продувки воздухом распыления системы C продувки линии для горючей жидкости, то есть вспомогательный пневматический источник воздуха распыления подает сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, при этом остальные системы остаются неизменными;
при горении газообразного горючего:
система A подачи горючей жидкости выключена, система B подачи газообразного горючего введена в работу, система C продувки горючей жидкости введена в работу;
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме:
сжатый воздух из пространства кольцевой полости камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами введен в линию A0 для горючей жидкости системы A подачи горючей жидкости, 2-ю ответвленную линию D0-2 продувки линии потока газообразного горючего системы D продувки газообразного горючего и вспомогательную линию E0 для воздуха распыления вспомогательной системы E подачи воздуха распыления;
газообразное горючее посредством системы B подачи газообразного горючего введено в кольцевую трубку 2-1H первой линии для газообразного горючего системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введено в первый входной патрубок 2-1 для газообразного горючего сопла с низкими выбросами;
система C продувки горючей жидкости находится в рабочем режиме продувки; вспомогательный входной патрубок 1-6 линии для воздуха распыления и входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости подают сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, с осуществлением охлаждения продувкой всех каналов;
в указанном выше холостом режиме:
система D продувки газообразного горючего выключена; газообразное горючее посредством системы B подачи газообразного горючего одновременно введено в кольцевую трубку 2-1H первой линии для газообразного горючего системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и кольцевую трубку 3-1H второй линии для газообразного горючего и затем введено соответственно в первую линию для горючего газа и вторую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами;
при переключении между газообразным горючим и горючей жидкостью система C продувки горючей жидкости и система D продувки газообразного горючего выключены, и система A подачи горючей жидкости и система B подачи газообразного горючего введены в работу.
Камера сгорания и система управления подачей горючего могут обеспечить низкий выброс загрязняющих веществ газовой турбиной в процессе работы в высокоинтенсивном режиме при использовании газообразного горючего, и при этом может осуществляться оперативное стабильное переключение между газообразным горючим и горючей жидкостью в условиях непрерывной работы; и могут достигаться цели обеспечения устойчивого горения двухкомпонентного горючего газовой турбины, стабильного оперативного переключения и снижения выбросов загрязняющих веществ.
Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-13.
В системе управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами: при горении горючего, в следующем холостом режиме, система A подачи горючей жидкости введена в работу, система B подачи газообразного горючего не введена в работу, система C продувки горючей жидкости не введена в работу, система D продувки газообразного горючего введена в работу, вспомогательная система E подачи воздуха распыления введена в работу; при этом горючая жидкость введена в кольцевую трубку для горючей жидкости системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами, затем введена в линию для горючей жидкости сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами; вспомогательный воздух распыления и воздух, втянутый в кольцевую полость камеры сгорания, введены соответственно в кольцевую трубку для вспомогательного воздуха распыления системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами, затем введены в линию для воздуха распыления сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости; воздух, втянутый в кольцевую полость камеры сгорания, введен в первую линию для горючего газа и вторую линию для горючего газа, затем введен в канал для газообразного горючего сопла с низкими выбросами для осуществления продувки;
в указанном выше холостом режиме продувка линии потока вспомогательного воздуха распыления регулируется посредством вспомогательной системы E подачи воздуха распыления для работы линии потока воздуха распыления для продувки системы C продувки линии для горючей жидкости, то есть происходит общее переключение на сжатый воздух в кольцевой полости камеры сгорания, при этом остальные системы остаются неизменными;
при горении газообразного горючего система A подачи горючей жидкости выключена, система B подачи газообразного горючего введена в работу, система C продувки горючей жидкости введена в работу; в следующем холостом режиме сжатый воздух в кольцевой полости камеры сгорания введен в линию для горючей жидкости системы A подачи горючей жидкости, 2-ю ответвленную линию D0-2 продувки линии потока газообразного горючего системы D продувки газообразного горючего и вспомогательную линию для воздуха распыления вспомогательной системы E подачи воздуха распыления; газообразное горючее посредством системы B подачи газообразного горючего введено в кольцевую трубку 2-1H первой линии для газообразного горючего системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами, затем введено в первую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами; сжатый воздух в кольцевой полости камеры сгорания введен во 2-ю ответвленную линию B0-2 газообразного горючего, затем введен во вторую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами для осуществления продувки; в указанном выше холостом режиме система D продувки газообразного горючего выключена; газообразное горючее посредством системы B подачи газообразного горючего одновременно введено в кольцевую трубку 2-1H первой линии для газообразного горючего системы F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и кольцевую трубку 3-1H второй линии для газообразного горючего и затем введено соответственно в первую линию для горючего газа и вторую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами.
При переключении между горючими для горения: система C продувки горючей жидкости и система D продувки газообразного горючего не введены в работу, система A подачи горючей жидкости и система B подачи газообразного горючего введены в работу; при переключении с работы на газообразном горючем на работу на горючей жидкости степень открытия регулирующего клапана системы B подачи газообразного горючего постепенно уменьшается, расход газообразного горючего постепенно уменьшается, степень открытия регулирующего клапана системы A подачи горючей жидкости постепенно увеличивается, расход горючей жидкости постепенно увеличивается; при переключении с работы на горючей жидкости на работу на газообразном горючем степень открытия регулирующего клапана системы A подачи горючей жидкости постепенно уменьшается, расход горючей жидкости постепенно уменьшается, степень открытия регулирующего клапана системы B подачи газообразного горючего постепенно увеличивается, расход газообразного горючего постепенно увеличивается; в обоих случаях темпы увеличения и уменьшения сочетаются на основе теплотворности, то есть обеспечивается равенство произведения темпа увеличения горючей жидкости на ее теплотворность и произведения темпа уменьшения газообразного горючего на его теплотворность или равенство произведения темпа уменьшения горючей жидкости на ее теплотворность и темпа увеличения газообразного горючего на его теплотворность; при переключении между горючими необходим строгий контроль темпов увеличения и уменьшения для обоих случаев, чтобы обеспечивалось максимально короткое время переключения (время переключения означает время, требуемое для полного переключения с горючего, используемого в этот момент для работы, на другое для выполнения работы при отправке команды переключения с началом отсчета) и наиболее стабильное колебание мощности агрегата (колебание мощности агрегата означает отношение перепада наибольшей и наименьшей мощности агрегат к мощности при стабильной работе агрегата в процессе переключения, чтобы обеспечивалась стабильность работы электрической сети, при этом обычно требуется диапазон колебаний мощности агрегата не больше чем 10%).
Аспект подачи горючей жидкости и вспомогательного распыления воздухом: при горении горючей жидкости, с момента запуска в режим холостого хода, вспомогательная система E подачи воздуха распыления введена в работу для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости; вспомогательная система E подачи воздуха распыления снабжена дроссельной шайбой и во время работы может использоваться для регулирования давления и расхода вспомогательного воздуха распыления, предотвращать ухудшение эффекта распыления горючей жидкости, вызванное слишком высоким или слишком низким давлением вспомогательного воздуха распыления и приводящее к неполному сгоранию горючей жидкости, что в результате приводит к возникновению в агрегате теплового блокирования (тепловое блокирование обычно означает явление, когда невозможно обеспечить нормальное увеличение скорости вращения агрегата, как бы ни увеличивалось потребление горючего, в процессе запуска газовой турбины); при повышении интенсивности холостого режима линия продувки воздухом распыления системы продувки горючей жидкости введена в работу, при этом вспомогательный воздух распыления регулируется до сжатого воздуха в кольцевой полости камеры сгорания, и дополнительно повышается эффект распыления горючей жидкости в следующем режиме холостого хода;
при горении жидкого горючего, с момента запуска в режим холостого хода, вспомогательная система E подачи воздуха распыления введена в работу для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости; при повышении интенсивности холостого режима происходит переключение со вспомогательного воздуха распыления на сжатый воздух в кольцевой полости камеры сгорания, и в следующем режиме холостого хода дополнительно повышается эффект распыления горючей жидкости; при горении газообразного горючего посредством воздуха, вытягиваемого из камеры сгорания, осуществляется продувка линии горючего, при этом с момента запуска в режим холостого хода работает только 1-я ответвленная линия газообразного горючего (а именно 1-я ответвленная линия B0-1 газообразного горючего); при повышении интенсивности холостого хода прекращается продувка 2-й ответвленной линии газообразного горючего (а именно 2-й ответвленной линии B0-2 газообразного горючего) и вводится газообразное горючее для осуществления работы, и по мере повышения интенсивности рабочего режима количество горючего в 1-й ответвленной линии газообразного горючего и 2-й ответвленной линии газообразного горючего одновременно увеличивается; при достижении определенного промежуточного рабочего режима количество горючего в 1-й ответвленной линии газообразного горючего начинает уменьшаться, тогда как количество горючего во 2-й ответвленной линии газообразного горючего продолжает увеличиваться; непосредственно при достижении номинального рабочего режима эквивалентные соотношения областей горения, соответствующие двум линиям горючего, являются одинаковыми.
При горении газообразного горючего, при запуске в режим холостого хода, количество горючего связано с экспоненциальной функцией для высокого давления и скорости вращения газовой турбины, и на основании эквивалентного соотношения в режиме реального времени регулируется степень открытия регулирующего клапана для горючего 1-й ответвленной линии газообразного горючего, чтобы обеспечивалась стабильность горения и предотвращалось затухание в процессе запуска.
При горении жидкого горючего, при запуске в режим холостого хода, вспомогательная система E подачи воздуха распыления снабжена дроссельной шайбой для регулирования давления и расхода вспомогательного воздуха распыления и предотвращает ухудшение эффекта распыления горючего, вызванное слишком высоким или слишком низким давлением вспомогательного воздуха распыления и приводящее к неполному сгоранию горючей жидкости, что в результате приводит к возникновению в агрегате теплового блокирования.
Эквивалентное соотношение a областей горения, диапазон для обеспечения низкого выброса которого составляет 2,5<a<4,5, обеспечивает нахождение температуры областей горения в области регулирования температуры горения с низкими выбросами и достижение или превышение в конечном итоге значения в стандарте по выбросам GB13223-2011.
Аспект регулирования газообразного горючего: при горении газообразного горючего посредством воздуха, вытягиваемого из камеры сгорания, осуществляется продувка линии для горючей жидкости; с момента запуска в холостой режим работает только первая линия для горючего газа, и количество горючего связано с функцией для высокого давления и скорости вращения газовой турбины, и на основании эквивалентного соотношения в режиме реального времени регулируется степень открытия регулирующего клапана 1-й линии газообразного горючего, чтобы обеспечивалась стабильность горения и предотвращалось затухание в камере сгорания в процессе запуска; при повышении холостого режима прекращается продувка 2-й линии газообразного горючего и одновременно вводится газообразное горючее для осуществления работы, при этом по мере дополнительного повышения режима количество горючего в 1-й линии газообразного горючего (а именно первой линии для горючего газа) и 2-й линии газообразного горючего (а именно второй линии для горючего газа) одновременно увеличивается; при достижении определенного промежуточного рабочего режима (промежуточный рабочий режим обычно выбран на основании особенностей газовой турбины) количество горючего в 1-й линии газообразного горючего начинает уменьшаться, тогда как количество горючего во 2-й линии газообразного горючего продолжает увеличиваться; непосредственно при достижении номинального рабочего режима эквивалентные соотношения областей горения, соответствующие двум линиям горючего, являются в основном одинаковыми, и тем самым достигается цель обеспечения наиболее низкого выброса загрязняющих веществ газовой турбиной.
В этом варианте осуществления жаровая труба снабжена отверстиями основного горения, расположенными в цилиндрической средней части, в количестве 8 штук, которые симметрично распределены вдоль поперечного сечения и, с одной стороны, обеспечивают пополнение воздухом, смешивающимся с горючим, снижают температуру в основной зоне горения и увеличивают эффект снижения выбросов, а с другой стороны регулируют равномерность распределения температуры в области выхода камеры сгорания и продлевают общий межремонтный ресурс агрегата.
В этом варианте осуществления система подачи горючей жидкости и система подачи газообразного горючего снабжены фильтрующими устройствами для обеспечения чистоты горючего. Узел распыления вихревого потока горючей жидкости снабжен входным фильтрационным узлом, может эффективно удалять загрязняющие вещества в текучей среде, что увеличивает надежность и срок эксплуатации сопла с низкими выбросами, и закреплен посредством съемного стопорного кольца, что облегчает замену и чистку.
В этом варианте осуществления узел подачи газообразного горючего 1-й линии и узел подачи газообразного горючего 2-й линии снабжены элементами регулирования расхода, могут использоваться для точного регулирования расхода газообразного горючего и тем самым обеспечивать единство расхода через несколько сопел с низкими выбросами при общей сборке газовой турбины.
В этом варианте осуществления система управления подачей двухкомпонентного горючего снабжена выпускным клапаном для газообразного горючего и сбрасывающим клапаном для горючей жидкости, чтобы выпускать газообразное горючее, не использованное в трубопроводе, и неиспользованную горючую жидкость и обеспечивать безопасность работы агрегата.
В этом варианте осуществления трубопровод системы управления подачей двухкомпонентного горючего снабжен одноходовым обратным клапаном, который отсекает высокое давление, резко возникающее ниже по потоку, и обеспечивает обратный поток горючего в трубопровод выше по потоку, чтобы обеспечивалась безопасность системы для горючего и работы агрегата.
В этом варианте осуществления система управления подачей двухкомпонентного горючего снабжена устройством нагревания с водяной баней, применяемым для газообразного горючего, которое предотвращает быстрое снижение температуры горючего, вызванное снижением давления, обеспечивает достижение температуры точки конденсации горючего, вызывает обледенение трубопровода и клапанов, и тем самым обеспечивается стабильность работы системы для горючего.
В этом варианте осуществления система управления подачей двухкомпонентного горючего снабжена 8 линиями потока (8 линий потока представляют собой соответственно линию для горючей жидкости; 1-ю ответвленную линию линии для газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию линии для газообразного горючего системы подачи газообразного горючего; линию продувки горючей жидкости и вспомогательную линию продувки воздухом распыления системы продувки горючей жидкости; вспомогательную линию для воздуха распыления системы подачи вспомогательного воздуха распыления; 1-ю ответвленную линию для продувки линии газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию для продувки линии газообразного горючего системы продувки газообразного горючего), которые могут быть выборочно снабжены датчиками расхода, чтобы эффективно контролировать фактический расход среды, облегчать регулирование соответствующей степени открытия регулирующего клапана, с обеспечением тем самым стабильной работы газотурбогенераторного агрегата.
В этом варианте осуществления горючая жидкость без ограничения содержит легкое дизельное топливо, а газообразное горючее без ограничения содержит природный газ.
Конкретный вариант осуществления 15: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления система A подачи горючей жидкости содержит источник A1 горючей жидкости, трубопровод A0 горючей жидкости, насос A2, первое фильтрующее устройство A3, первый регулирующий клапан A4, первый отсечной клапан A5, первый датчик A6 расхода, сбрасывающий клапан A7 и первый обратный клапан A8; трубопровод A0 горючей жидкости одним концом соединен с источником A1 горючей жидкости; трубопровод A0 горючей жидкости другим концом после последовательного соединения с насосом A2, первым фильтрующим устройством A3, первым регулирующим клапаном A4, первым отсечным клапаном A5, первым датчиком A6 расхода и первым обратным клапаном A8 соединен с кольцевой трубкой 1-9H для горючей жидкости; сбрасывающий клапан A7 параллельно подсоединен к трубопроводу A0 горючей жидкости между первым датчиком A6 расхода и первым обратным клапаном A8. Такая компоновка облегчает подачу горючей жидкости и при этом также облегчает переключение между горючей жидкостью и газообразным горючим Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-14.
Конкретный вариант осуществления 16: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления система B подачи газообразного горючего содержит источник B1 газообразного горючего, линию B0 для газообразного горючего, устройство B2 нагревания с водяной баней, второе фильтрующее устройство B3, второй отсечной клапан B5, спускной клапан B7, второй регулирующий клапан B4-1, третий регулирующий клапан B4-2, третий отсечной клапан B5-1, четвертый отсечной клапан B5-2, второй датчик B6-1 расхода, третий датчик B6-2 расхода, второй обратный клапан B8-1 и третий обратный клапан B8-2;
линия B0 для газообразного горючего одним концом соединена с источником B1 газообразного горючего; линия B0 для газообразного горючего другим концом последовательно соединяет устройство B2 нагревания с водяной баней, второе фильтрующее устройство B3 и второй отсечной клапан B5 с последующим разделением на 1-ю ответвленную линию B0-1 газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию B0-2 газообразного горючего; 1-я ответвленная линия B0-1 газообразного горючего последовательно соединяет второй регулирующий клапан B4-1, третий отсечной клапан B5-1, второй датчик B6-1 расхода и второй обратный клапан B8-1 с последующим соединением с кольцевой трубкой 2-1H первой линии газообразного горючего; 2-я ответвленная линия B0-2 газообразного горючего последовательно соединяет третий регулирующий клапан B4-2, четвертый отсечной клапан B5-2, третий датчик B6-2 расхода и третий обратный клапан B8-2 с последующим соединением с кольцевой трубкой 3-1H второй линии газообразного горючего. Это облегчает подачу газообразного горючего и при этом также облегчает переключение между горючей жидкостью и газообразным горючим Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-15.
Конкретный вариант осуществления 17: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления вспомогательная система E подачи воздуха распыления содержит источник E1 сжатого воздуха, вспомогательную линию E0 для воздуха распыления, дроссельную шайбу E2, пятый отсечной клапан E5, восьмой датчик E6 расхода и восьмой обратный клапан E8;
вспомогательная линия E0 для воздуха распыления одним концом соединена с источником E1 сжатого воздуха; вспомогательная линия E0 для воздуха распыления другим концом последовательно соединена с дроссельной шайбой E2, пятым отсечным клапаном E5, восьмым датчиком E6 расхода и восьмым обратным клапаном E8 с последующим соединением со вспомогательной кольцевой трубкой 4-1H для воздуха распыления. Такая компоновка способствует обеспечению распыления горючей жидкости и обеспечивает эффект горения. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-16.
Конкретный вариант осуществления 18: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления система C продувки горючей жидкости содержит линию CD0 выпуска воздуха из камеры сгорания, линию C0-1 продувки горючей жидкости, линию C0-2 продувки воздухом распыления, четвертый регулирующий клапан C4-1, пятый регулирующий клапан C4-2, четвертый датчик C6-1 расхода, пятый датчик C6-2 расхода, четвертый обратный клапан C8-1 и пятый обратный клапан C8-2;
линия C0-1 продувки горючей жидкости и линия C0-2 продувки воздухом распыления параллельно соединены и совместно используют линию CD0 выпуска воздуха из камеры сгорания; линия C0-1 продувки горючей жидкости последовательно соединяет четвертый регулирующий клапан C4-1, четвертый датчик C6-1 расхода и четвертый обратный клапан C8-1 с последующим соединением с трубопроводом A0 горючей жидкости; линия C0-2 продувки воздухом распыления последовательно соединяет пятый регулирующий клапан C4-2, пятый датчик C6-2 расхода и пятый обратный клапан C8-2 с последующим соединением со вспомогательной линией E0 для воздуха распыления. Такая компоновка способствует осуществлению продувки горючей жидкости при использовании газообразного горючего и предотвращает образование нагара. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в конкретных вариантах осуществления 1-17.
Конкретный вариант осуществления 19: этот вариант осуществления описан со ссылкой на фиг. 1; согласно этому варианту осуществления система D продувки газообразного горючего содержит 1-ю ответвленную линию D0-1 продувки линии потока газообразного горючего, 2-ю ответвленную линию D0-2 продувки линии потока газообразного горючего, шестой регулирующий клапан D4-1, седьмой регулирующий клапан D4-2, шестой датчик D6-1 расхода, седьмой датчик D6-2 расхода, шестой обратный клапан D8-1 и седьмой обратный клапан D8-2;
1-я ответвленная линия D0-1 продувки линии потока газообразного горючего и 2-я ответвленная линия D0-2 продувки линии потока газообразного горючего параллельно соединены и совместно используют линию CD0 выпуска воздуха из камеры сгорания; 1-я ответвленная линия D0-1 продувки линии потока газообразного горючего последовательно соединяет шестой регулирующий клапан D4-1, шестой датчик D6-1 расхода и шестой обратный клапан D8-1 с последующим соединением с 1-й ответвленной линией B0-1 газообразного горючего; 2-я ответвленная линия D0-2 продувки линии потока газообразного горючего последовательно соединяет седьмой регулирующий клапан D4-2, седьмой датчик D6-2 расхода и седьмой обратный клапан D8-2 с последующим соединением со 2-й ответвленной линией B0-2 газообразного горючего. Такая компоновка способствует осуществлению продувки газовой линии при переключении между горючими. Другие составляющие и способы соединения такие же, как в любом из конкретных вариантов осуществления 1-18.
Со ссылкой на фиг. 1-6 описан принцип работы настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, основная часть газовой турбины состоит из компрессора 7, камеры 8 сгорания, системы управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и турбинного колеса 9 и вместе с генератором 10, приводимым ею в действие для выработки электричества, образует газотурбогенераторный агрегат. В области головной части камеры 8 сгорания установлены кольцевые трубки, способствующие работе по распределению горючего; например, представленная на частично увеличенном изображении G система F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами, в частности, содержит кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости, вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления, кольцевую трубку 2-1H 1-й линии для газообразного горючего и кольцевую трубку 3-1H 2-й линии для газообразного горючего, которые посредством отводных трубок соединены соответственно с соответствующим входным патрубком 1-9 линии для горючей жидкости, вспомогательным входным патрубком 4-1 для воздуха распыления, входным патрубком 2-1 I-й линии для газообразного горючего и входным патрубком 3-1 II-й линии для газообразного горючего сопла 11 с низкими выбросами (область G на фигуре).
Система A подачи горючей жидкости посредством линии A0 потока горючей жидкости соединена с кольцевой трубкой 1-9H для горючей жидкости, при этом точка соединения расположена на нижнем полукольце кольцевой трубки; система B подачи газообразного горючего посредством линии B0 потока газообразного горючего разделена на 1-ю ответвленную линию B0-1 газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию B0-2 линии потока газообразного горючего с соединением соответственно с кольцевой трубкой 2-1H 1-й линии газообразного горючего и кольцевой трубкой 3-1H 2-й линии газообразного горючего, при этом две ответвленные линии совместно используют источник B1 газообразного горючего, устройство B2 нагревания с водяной баней, фильтрующее устройство B3, отсечной клапан B5 и спускной клапан B7 и в то же время независимо друг от друга снабжены регулирующим клапаном, отсечным клапаном, расходомером и обратным клапаном; вспомогательная система E подачи воздуха распыления посредством вспомогательной линии E0 потока воздуха распыления соединена со вспомогательной кольцевой трубкой 4-1H для воздуха распыления и в основном способствует разбиванию горючей жидкости на капли, что усиливает горение и повышает эффективность; система C продувки горючей жидкости разделена на две линии потока, а именно на линию C0-1 продувки горючей жидкости и линию C0-2 продувки воздухом распыления, которые соответственно соединены ниже по потоку с обратными клапанами A8 и E8 на линии A0 потока горючей жидкости и линии E0 потока вспомогательного воздуха распыления, осуществляют продувку кольцевой трубки линии для горючей жидкости и внутреннего канала сопла с низкими выбросами, находящихся в нерабочем режиме, с целью очистки для предотвращения образования нагара и способствуют распылению; система D продувки газообразного горючего аналогично разделена на две линии потока, а именно на 1-ю ответвленную линию D0-1 продувки линии потока газообразного горючего и 2-ю ответвленную линию D0-2 продувки линии потока газообразного горючего, для осуществления продувки кольцевой трубки газообразного горючего и внутреннего канала сопла с низкими выбросами с целью очистки, когда они находятся в нерабочем режиме, с одновременным предотвращением обратной вспышки и самовоспламенения. Кроме того, система A подачи горючей жидкости, система B подачи газообразного горючего и вспомогательная система E подачи воздуха распыления снабжены отдельными источниками среды, а именно источником A1 горючей жидкости, источником B1 газообразного горючего и источником E1 сжатого воздуха, и воздух для продувки в системе C продувки горючей жидкости и системе D продувки газообразного горючего происходит из воздуха под высоким давлением из кольцевой полости 8A камеры сгорания B и по линии CD0 выпуска воздушного потока из камеры сгорания подается в системы C и D продувки, при этом в камере сгорания точка выпуска воздуха расположена на поверхности внешней стенки коробки камеры сгорания. В настоящем изобретении для 5 систем используются отдельные блочные конструкции, которые могут быть отсоединены по отдельности для удобства перевозки и монтажа и особенно подходят для объектов с ограниченным пространством, как, например, морские платформы и т.п.
Как показано на фиг. 1, в области G на фигуре, камера 8 сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами состоит из внешнего кожуха 8-1 камеры сгорания, внутреннего кожуха 8-2 камеры сгорания, переднего воспринимающего усилие кожуха 8-4, заднего опорного кожуха 8-5, сопла 11 с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, жаровой трубы 8-3, диффузора 8-6 и фиксирующих приспособлений 8-7. При этом сопло 11 с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами пропущено через установочное отверстие в передней части кольцевой конической поверхности 8-4 переднего воспринимающего усилие кожуха, вставлено в гнездо в головной части жаровой трубы 8-3 и закреплено и уплотнено посредством установочного фланца сопла с низкими выбросами; жаровая труба 8-3 представляет собой цилиндрическую конструкцию, которая в средней части цилиндра снабжена пламеперекидной трубой, отверстиями 8-3A основного горения и отверстиями для охлаждения газовой пленкой, при этом отверстия основного горения, с одной стороны, обеспечивают пополнение воздухом, смешивающимся с горючим, снижают температуру в основной зоне горения и увеличивают эффект снижения выбросов, а с другой стороны регулируют равномерность распределения температуры в области выхода камеры сгорания и продлевают общий межремонтный ресурс агрегата; головная часть жаровой трубы 8-3 снабжена установочным отверстием для вставки сопла с низкими выбросами, а ее хвостовая часть снабжена монтажным основанием, и она закреплена за счет соединения головной части с фиксирующими приспособлениями 8-7 в двух местах и трехточечной опоры монтажного основания в одном месте хвостовой части и обеспечивает стабильное высокоэффективное рабочее пространство для высокотемпературного пламени; внешний кожух 8-1 камеры сгорания посредством кольцевых фланцев на передней части и задней части соединен соответственно с передним воспринимающим усилие кожухом 8-4 и задним опорным кожухом 8-5 с обеспечением герметичности; внутренний кожух 8-2 камеры сгорания посредством кольцевого фланца на передней части соединен с передним воспринимающим усилие кожухом 8-4 и вместе с внешним кожухом 8-1 камеры сгорания образует объемное кольцеобразное рабочее пространство 8A, то есть кольцевую полость для циркуляции воздуха с высокой температурой и под высоким давлением; диффузор 8-6 присоединен к задней части внутреннего кожуха 8-2 камеры сгорания и предназначен для обеспечения канала для поступающего воздуха с высокой температурой и под высоким давлением камеры сгорания; задний опорный кожух камеры сгорания 8-5 предназначен для обеспечения установки монтажного основания жаровой трубы и высокотемпературного выхода 8-5A камеры сгорания, чтобы горячий газ сталкивался с рабочими лопатками турбинного колеса 9.
При работе камеры сгорания воздух с высокой температурой и под высоким давлением, выходящий из компрессора 7, попадает из входа 8-6A камеры сгорания в диффузор 8-6 с замедлением и диффузией и затем проходит в кольцевую полость 8A камеры сгорания; затем воздух распределяется в завихрителе воздуха первого уровня, завихрителе воздуха второго уровня, отверстиях основного горения и отверстиях для охлаждения газовой пленкой жаровой трубы 8-3 и т.д. в сопле 11 с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, но перед этим смешивается с горючей жидкостью или газообразным горючим с образованием воспламеняющейся смеси; после высокоэффективного устойчивого горения в жаровой трубе 8-3, образуется воздух для дожигания горючего, дополнительно снижающий выбросы, и охлаждающий воздух, предотвращающий превышение предела температуроустойчивости материала жаровой трубы 8-3; образующийся в конце горячий газ выпускается через выход 8-5A камеры сгорания и приводит в движение турбинное колесо 9 с обеспечением выходной мощности и последующей выработкой электричества.
Когда в камере 8 сгорания применяется работа на газообразном горючем, с помощью двухэтапного способа горения обедненной смеси и предварительного смешивания получают однородную смесь, образованную из газообразного горючего и воздуха, при этом соотношение количества воздуха из завихрителя воздуха первого уровня и завихрителя воздуха второго уровня составляет 1:7, согласуется с горючим, подаваемым на входе в 1-ю линию газообразного горючего и 2-ю линию газообразного горючего, регулируется общее эквивалентное соотношение двухуровневой области горения в области низкого выброса 2,5-4,5, и обеспечивается нахождение температуры области горения в области регулирования температуры горения с низкими выбросами от 1700°C до 1900°C, в результате чего при одновременном осуществлении высокоэффективной стабилизации камеры сгорания происходит регулирование величины выбросов NOx в диапазоне низких выбросов.
Как показано на фиг. 2, завихритель 1-1 горючей жидкости путем вставки установлен во внутренней полости завихрителя 1-2 воздуха распыления и совместно с поверхностью его внутренней стенки образует канал для горючей жидкости; резьбовая пробка 1-4 посредством резьбового соединения закреплена на завихрителе 1-2 воздуха распыления и за счет нажима прижимает и фиксирует завихритель 1-1 горючей жидкости, чтобы обеспечивалась хорошая герметичность и соосность установки. В таком случае завихритель 1-2 воздуха распыления аналогично путем вставки установлен во внутренней полости колпачка 1-3 и при этом вставлен и установлен в корпусе 5-1. Поворотная пробка 1-14 посредством резьбового соединения закреплена в корпусе 5-1 и вращается с приложением номинального момента с обеспечением давления со стороны кругового кольца 1-15 и уплотнительного кольца 1-16 на уплотнительную крышку 1-17, чтобы обеспечивались уплотнение между корпусом 5-1 и поворотной пробкой 1-14 и фиксация завихрителя 1-2 воздуха распыления.
(1) При работе на жидком горючем: посредством насоса A2 увеличивают давление горючей жидкости в источнике A1 горючей жидкости, посредством первого фильтрующего устройства A3 осуществляют фильтрацию с удалением примесей, пропускают через первый регулирующий клапан A4 с подходящей степенью открытия и полностью открытый первый отсечной клапан A5; в условиях измерения посредством первого датчика A6 расхода перемещают горючую жидкость в кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости; и, наконец, посредством отводных трубок подают на вход в сопло 11 с низкими выбросами; в ходе этого процесса сбрасывающий клапан A7 остается закрытым (фиг. 1). Горючая жидкость посредством входного патрубка 1-9 линии для горючей жидкости проходит фильтрацию в фильтрационном узле 1-12 для горючей жидкости с введением в теплоизоляционную трубку 1-13 для горючей жидкости, затем по каналу, образованному уплотнительной крышкой 1-17 и резьбовой пробкой 1-4, проходит в завихритель 1-1 горючей жидкости с получением вихревого потока и, наконец, через сопловые отверстия для горючей жидкости во внутренней полости завихрителя 1-2 воздуха распыления выбрасывается и образует конус распыления, при этом она попадает в пространство сгорания и смешивается со сжатым воздухом с обеспечением горения. В ходе этого процесса система D продувки газообразного горючего открыта для прохождения потока; шестой регулирующий клапан D4-1 и седьмой регулирующий клапан D4-2 характеризуются подходящей степенью открытия для регулирования количества воздуха для продувки (фиг. 1); входной патрубок 2-1 I-й линии для газообразного горючего (а именно первый входной патрубок 2-1 для газообразного горючего) и входной патрубок 3-1 II-й линии для газообразного горючего (а именно второй входной патрубок 3-1 для газообразного горючего) подают сжатый воздух для продувки и охлаждения канала для газообразного горючего, и предотвращается движение горячего газа в обратном направлении при работе сопла с низкими выбросами. На основании разных эксплуатационных режимов газовой турбины вспомогательная линия для воздуха распыления будет иметь два разных рабочих режима.
(2) При работе в низкоинтенсивном режиме с применением жидкого горючего: когда газовая турбина использует горючую жидкость и работает в режиме зажигания и холостом режиме, вспомогательный воздух распыления из воздушного компрессора, то есть часть воздуха в источнике E1 сжатого воздуха, посредством дроссельной шайбы E2 регулируют до подходящего расхода; при полностью открытом пятом отсечном клапане E5 он проходит через восьмой датчик E6 расхода и восьмой обратный клапан E8 с введением во вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления и отводные трубки и, наконец, подается в канал для воздуха распыления сопла с низкими выбросами. То есть через входной патрубок 4-1 для воздуха распыления происходит активная подача, при этом соединитель воздуха распыления посредством соединительной гайки 4-2 воздуха распыления и соединительной конической поверхности 4-3 воздуха распыления герметично подсоединен и введен во вспомогательный канал 1-5 для воздуха распыления; затем воздух проходит через пространство канала для вихревого потока и канавку для вихревого потока, образованные корпусом 5-1 сопла с низкими выбросами, завихрителем 1-2 воздуха распыления и колпачком 1-3, с получением вихревого потока, и, наконец, проходит через сопловые отверстия для воздуха распыления, образованные завихрителем 1-2 воздуха распыления и колпачком 1-3, закручивается струями и выходит, при этом происходит разбивание на капли жидкой пленки конуса распыления горючей жидкости с сопутствующим сдвигом при кручении, чем достигается хороший эффект распыления и решается проблема плохого качества распыления горючей жидкости при работе газовой турбины в холостом режиме и режиме зажигания.
(3) При работе в высокоинтенсивном рабочем режиме с применением жидкого горючего: когда газовая турбина использует жидкое горючее и работает в указанном выше холостом режиме, вспомогательная система E подачи воздуха распыления в этот момент переходит в холостой режим, закрывается отсечной клапан E5, и прекращается подача внешнего вспомогательного воздуха распыления; подача воздуха распыления из кольцевой трубки 4-1H для воздуха распыления, отводных трубок и канала для воздуха распыления сопла с низкими выбросами регулируется до подачи из линии C0-2 продувки воздухом распыления системы C продувки воздухом распыления, при этом регулирующий клапан C4-2 открывается до подходящей степени открытия. То есть вспомогательный пневматический источник воздуха распыления подает сжатый воздух в пространстве кольцевой полости, образованном в газовой турбине внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой камеры сгорания, при этом воздушный компрессор может прекратить работать, и вспомогательное распыление осуществляется только с применением воздуха под высоким давлением, сжимаемым и подаваемым вращением компрессора газовой турбины.
(4) При работе в низкоинтенсивном режиме с применением газообразного горючего: когда газовая турбина использует газообразное горючее и работает в режиме зажигания и холостом режиме, система B подачи газообразного горючего находится в рабочем режиме, газообразное горючее из источника B1 газообразного горючего проходит через полностью открытый третий отсечной клапан B5-1 и второе фильтрующее устройство B3, осуществляющее фильтрацию с удалением примесей, затем проходит через устройство B2 нагревания с водяной баней с нагреванием для повышения температуры, после чего поступает в 1-ю ответвленную линию B0-1 газообразного горючего, при этом третий регулирующий клапан B4-2 и четвертый отсечной клапан B5-2 2-й ответвленной линии в линии потока газообразного горючего остаются полностью закрытыми; горючее проходит через второй регулирующий клапан B4-1 с подходящей степенью открытия и полностью открытый четвертый отсечной клапан B5-2; в условиях измерения посредством датчика B6-2 расхода газообразное горючее перемещают в кольцевую трубку 2-1H и, наконец, посредством отводных трубок подают на вход в сопло 11 с низкими выбросами; в ходе этого процесса спускной клапан B7 остается закрытым. Газообразное горючее подается из входного патрубка 2-1 I-й линии для газообразного горючего (фиг. 1), при этом соединитель I-й линии для газообразного горючего герметично подсоединен посредством соединительной гайки 2-2 I-й линии для газообразного горючего и соединительной конической трубки 2-3 I-й линии для газообразного горючего; газообразное горючее через отверстия в корпусе 5-1 сопла с низкими выбросами перемещают в канал для горючего, образованный корпусом 5-1 сопла с низкими выбросами и дугообразной скобой 2-4, с последующим выбрасыванием через небольшие отверстия для горючего в завихрителе 2-5 воздуха первой линии, и после смешивания с воздухом оно вводится в пространство сгорания для сжигания предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха, что эффективно снижает выброс загрязняющих веществ. В ходе этого процесса 2-я ответвленная линия D0-2 продувки линии потока газообразного горючего системы D продувки газообразного горючего открыта для прохождения потока, при этом третий регулирующий клапан B4-2 характеризуется подходящей степенью открытия для регулирования количества воздуха для продувки, поступающего в кольцевую трубку 3-1H 2-й линии газообразного горючего (фиг. 1), которое дополнительно вводится во входной патрубок 3-1 II-й линии для газообразного горючего сопла 11 с низкими выбросами. Аналогично система C продувки горючей жидкости находится в рабочем режиме продувки, при этом через входной патрубок 4-1 для воздуха распыления и входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости подается сжатый воздух в пространстве кольцевой полости, образованном в газовой турбине внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой камеры сгорания, с осуществлением охлаждения продувкой всех каналов, и предотвращается движение горячего газа в обратном направлении при работе сопла с низкими выбросами. В качестве альтернативы линия C0-1 продувки горючей жидкости и линия C0-2 продувки воздухом распыления содержат четвертый регулирующий клапан C4-1 и пятый регулирующий клапан C4-2, регулирующие величину расхода, и четвертый датчик C6-1 расхода и пятый датчик C6-2 расхода, измеряющие фактический расход при продувке. В то же время восьмой обратный клапан E8 и первый обратный клапан A8 могут предотвращать движение воздуха для продувки обратно во вспомогательную систему E подачи воздуха распыления и систему A подачи горючей жидкости, которое приводит к повреждению оборудования.
(5) При работе в высокоинтенсивном рабочем режиме с применением газообразного горючего: когда газовая турбина использует газообразное горючее и работает в указанном выше холостом режиме, газообразное горючее подается в сравнительно большом количестве; при достижении момента точки холостого хода кольцевая трубка 2-й линии газообразного горючего переводится из режима продувки в режим подачи горючего, то есть седьмой регулирующий клапан D4-2 из открытого состояния переводится в закрытое, при этом седьмой регулирующий клапан D4-2 регулируется до подходящей степени открытия; четвертый отсечной клапан B5-2 устанавливается в полностью открытое положение; две ответвленные линии системы B подачи газообразного горючего находятся в рабочем режиме подачи горючего; в частности, газообразное горючее из источника B1 газообразного горючего проходит полностью открытый второй отсечной клапан B5 и второе фильтрующее устройство B3, осуществляющее фильтрацию с удалением примесей, затем проходит устройство B2 нагревания с водяной баней с нагреванием для повышения температуры, после чего поступает в 1-ю ответвленную линию B0-1 газообразного горючего, и газообразное горючее при этом поступает во 2-ю ответвленную линию B0-2 линии потока газообразного горючего; горючее проходит через регулирующий клапан с подходящей степенью открытия и полностью открытый отсечной клапан; в условиях измерения посредством каждого датчика расхода газообразное горючее перемещают в кольцевую трубку 2-1H первой линии газообразного горючего и кольцевую трубку 3-1H второй линии газообразного горючего и, наконец, посредством отводных трубок подают на вход в сопло 11 с низкими выбросами; в ходе этого процесса спускной клапан B7 остается закрытым. Когда рабочий режим продолжает повышаться, это осуществляется путем регулирования степени открытия второго регулирующего клапана B4-1 и третьего регулирующего клапана B4-2. При этом газообразное горючее одновременно подается из входного патрубка 2-1 I-й линии для газообразного горючего и входного патрубка 3-1 I-й линии для газообразного горючего (фиг. 1); кроме I-й линии для газообразного горючего, соединитель II-й линии для газообразного горючего герметично подсоединен посредством соединительной гайки 3-2 II-й линии для газообразного горючего и соединительной конической трубки 3-3 II-й линии для газообразного горючего, и газообразное горючее через отверстия в корпусе 5-1 и завихрителе воздуха 2-5 I-й линии перемещают в канал для горючего, образованный завихрителем 2-9 II-й линии и накладкой 3-4, с последующим введением в небольшие отверстия для горючего в завихрителе 2-9 II-й линии и выбрасыванием, и после смешивания с воздухом оно вводится в пространство сгорания, при этом совместно с I-й линией для газообразного горючего обеспечивается сжигание предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха. В ходе этого процесса рабочий режим является таким же, что и при работе газовой турбины с применением газообразного горючего в низкоинтенсивном режиме, при этом система C продувки горючей жидкости находится в рабочем режиме продувки, входной патрубок 4-1 для воздуха распыления и входной патрубок 1-9 линии для горючей жидкости подают сжатый воздух в пространстве кольцевой полости, образованном в газовой турбине внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой камеры сгорания, с осуществлением охлаждения продувкой всех каналов, и предотвращается движение горячего газа в обратном направлении при работе сопла с низкими выбросами.
(6) В процессе переключения с газообразного горючего на горючую жидкость в некотором рабочем режиме в качестве альтернативы выполняют следующие этапы:
перед началом переключения система B подачи газообразного горючего остается в рабочем режиме, то есть газообразное горючее из 1-й ответвленной линии B0-1 газообразного горючего и 2-й ответвленной линии B0-2 для газообразного горючего подается в кольцевую трубку 2-1H первой линии газообразного горючего и кольцевую трубку 2-й линии газообразного горючего и вводится в сопло 11 с низкими выбросами для газообразного горючего с обеспечением горения; система C продувки горючей жидкости остается в рабочем режиме, то есть воздух, выпускаемый из камеры 8 сгорания, проходит по линии потока CD0 и вводится в линию C0-1 продувки горючей жидкости и линию C0-2 продувки воздухом распыления с соответствующим введением в кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости и вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления для эффективной продувки канала для горючей жидкости и вспомогательного канала для воздуха распыления сопла 11 с низкими выбросами с предотвращением образования нагара; система A подачи горючей жидкости, система D продувки газообразного горючего и вспомогательная система E подачи воздуха распыления не введены в работу, и посредством каждого из первого обратного клапана A8, шестого обратного клапана D8-1, седьмого обратного клапана D8-2 и восьмого обратного клапана E8 эффективно предотвращается обратное движение воздух для продувки, выпущенного из камеры 8 сгорания, и газообразного горючего, чем предотвращается повреждение газовой турбины, вызываемое движением горючего в обратном направлении;
2. во время начала переключения, на основании режима на этапе 1, линия C0-1 продувки горючей жидкости системы C продувки горючей жидкости прекращает работу, то есть четвертый регулирующий клапан C4-1 переводится в закрытое положение; система A подачи горючей жидкости начинает работать, насос A2 запускается, первый отсечной клапан A5 открывается, первый регулирующий клапан A4 регулируется до наименьшей степени открытия клапана, в кольцевой трубке 1-9H для горючей жидкости выпускаемый воздух в качестве рабочей среды из камеры 8 сгорания меняется на горючую жидкость с подходящим расходом Gl, подаваемую из линии A0 потока горючей жидкости, которая, наконец, вводится в канал для горючей жидкости сопла 11 с низкими выбросами; воздух, выпускаемый из камеры 8 сгорания, в условиях вспомогательного распыления воздухом для продувки вводится в камеру сгорания и участвует в горении, что в то же время обеспечивает колебание мощности газотурбогенераторного агрегата в пределах 5%; степень открытия второго регулирующего клапана B4-1 и третьего регулирующего клапана B4-2 системы подачи газообразного горючего уменьшается до определенной степени открытия, чтобы уменьшить количество газообразного горючего Gg, соответствующее теплотворности Gl; в ходе процесса переключения между горючими степень открытия первого отсечного клапана A5 постепенно увеличивается, а степень открытия третьего отсечного клапана B5-1 и четвертого отсечного клапана B5-2 постепенно уменьшается, при этом в ходе этого процесса обеспечивается колебание мощности газотурбогенераторного агрегата в пределах 5%; при достижении определенного момента второй регулирующий клапан B4-1 и третий регулирующий клапан B4-2 полностью закрываются, при этом третий отсечной клапан B5-1 и четвертый отсечной клапан B5-2 также одновременно переводятся в закрытое положение, чем обеспечивается эффективное прекращение подачи газообразного горючего; степень открытия первого отсечного клапана A5 регулируется до некоторой подходящей степени открытия, и переключение между горючими завершается; при сохранении такого рабочего режима газотурбогенераторного агрегата имеется непрерывный выход мощности, и генератор 10 постоянно находится в стабильном рабочем режиме.
После завершения переключения, на основании этапа 2, система A подачи горючей жидкости остается в рабочем режиме; система B подачи газообразного горючего выключена; второй отсечной клапан B5, третий отсечной клапан B5-1 и четвертый отсечной клапан B5-2 остаются закрытыми; система D продувки газообразного горючего начинает работать, то есть шестой регулирующий клапан D4-1 и седьмой регулирующий клапан D4-2 открываются до подходящей степени открытия, и выпускаемый воздух из камеры 8 сгорания втягивается соответственно в кольцевую трубку 2-1H 1-й линии газообразного горючего и кольцевую трубку 2-й линии газообразного горючего для продувки и очистки двух каналов для газообразного горючего сопла 11 с низкими выбросами с предотвращением образования нагара и обратной вспышки, при этом в системе B подачи газообразного горючего второй обратный клапан B8-1 и третий обратный клапан B8-2 1-й ответвленной линии линии потока газообразного горючего и 2-й ответвленной линии линии потока газообразного горючего могут эффективно предотвращать движение воздуха для продувки обратно в систему B подачи газообразного горючего и возникновение легковоспламеняющейся смеси, которая влияет на повторное использование газообразного горючего. Кроме того, в качестве альтернативы открывается спускной клапан B7 системы B подачи газообразного горючего, и оставшееся газообразное горючее в линии потока газообразного горючего безопасно выводится посредством выпускного элемента с предотвращением образования легковоспламеняющейся смеси, что обеспечивает безопасность агрегата; после выпуска спускной клапан B7 закрывается для восстановления состояния ненагруженного резерва системы.
(7) В процессе переключения с горючей жидкости на газообразное горючее в некотором рабочем режиме в качестве альтернативы выполняют следующие этапы:
1. перед началом переключения система A подачи горючей жидкости остается в рабочем режиме, то есть горючая жидкость из источника A1 горючей жидкости посредством линии A0 потока горючей жидкости подается в кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости и, после этого, вводится в канал для горючей жидкости сопла 11 с низкими выбросами с выбрасыванием, распылением и горением; система B подачи газообразного горючего выключена; система D продувки газообразного горючего находится в рабочем режиме, то есть шестой регулирующий клапан D4-1 и седьмой регулирующий клапан D4-2 открыты до подходящей степени открытия, при этом выпускаемый воздух из камеры 8 сгорания посредством 1-й ответвленной линии D0-1 продувки линии потока газообразного горючего и 2-й ответвленной линии D0-2 продувки линии потока газообразного горючего втягивается соответственно в кольцевую трубку 2-1H первой линии газообразного горючего и кольцевую трубку 2-й линии газообразного горючего для продувки и очистки двух каналов для газообразного горючего сопла 11 с низкими выбросами с предотвращением образования нагара и обратной вспышки, при этом в системе B подачи газообразного горючего второй обратный клапан B8-1 и третий обратный клапан B8-2 1-й ответвленной линии линии потока газообразного горючего и 2-й ответвленной линии линии потока газообразного горючего могут эффективно предотвращать движение воздуха для продувки обратно в систему B подачи газообразного горючего и возникновение легковоспламеняющейся смеси, которая влияет на повторную работу на газообразном горючем. Система C продувки горючей жидкости остается в половинном рабочем режиме, то есть линия C0-1 продувки горючей жидкости выключена, но линия C0-2 потока вспомогательного воздуха распыления включена, и выпускаемый воздух из камеры 8 сгорания по линии CD0 потока вводится в линию C0-2 продувки воздухом распыления с последующим введением во вспомогательную кольцевую трубку 4-1H для воздуха распыления и, наконец, эффективно продувает вспомогательный канал для воздуха распыления сопла 11 с низкими выбросами; после выхода с выбросом из канала вспомогательная горючая жидкость высокоэффективно распыляется, что усиливает горение и повышает эффективность горения; вспомогательная система E подачи воздуха распыления не введена в работу, и посредством обратного клапана E8 эффективно предотвращается обратное движение выпускаемого воздуха из камеры 8 сгорания для продувки, что предотвращает повреждение оборудования, вызываемое движением воздуха для продувки обратно в систему подачи вспомогательного воздуха распыления;
2. во время начала переключения, на основании режима на этапе 1, в системе D продувки газообразного горючего 1-я ответвленная линия D0-1 продувки линии потока газообразного горючего и 2-я ответвленная линия D0-2 продувки линии потока газообразного горючего прекращают работать, то есть шестой регулирующий клапан D4-1 и седьмой регулирующий клапан D4-2 переводятся в закрытое положение, прекращается продувка, и проходит подготовка к переключению. Кроме того, на линии B0 потока газообразного горючего открывается второй отсечной клапан B5; устройство B2 нагревания с водяной баней начинает нагревать газообразное горючее, подаваемое из источника B1 газообразного горючего, что предотвращает распад углеводородов в газообразном горючем, вызванный слишком низкой температурой горючего. В 1-й ответвленной линии B0-1 газообразного горючего второй регулирующий клапан B4-1 открывается до наименьшей степени открытия, третий отсечной клапан B5- переводится в открытое состояние, и газообразное горючее по линии потока подается в кольцевую трубку 2-1H 1-й линии газообразного горючего для регулирования расхода газообразного горючего до Gg, затем дополнительно вводится в канал газообразного горючего 1 в сопле 11 с низкими выбросами и участвует в горении, в то же время на линии A0 потока горючей жидкости степень открытия первого регулирующего клапана A4 уменьшается, что уменьшает расход горючей жидкости на Gl, и теплотворность Gl и Gg является одинаковой, при этом обеспечивается стабилизация мощности газотурбогенераторного агрегата в пределах 5%. В ходе процесса переключения, когда степень открытия второго регулирующего клапана B4-1 регулируют до некоторой степени открытия, степень открытия остается неизменной, четвертый отсечной клапан B5-2 открывается, степень открытия третьего регулирующего клапана B4-2 регулируется до наименьшей степени открытия, в то же время в системе A подачи горючей жидкости степень открытия первого регулирующего клапана A4 продолжает уменьшаться вплоть до закрытия, система B подачи газообразного горючего полностью входит в стабильный рабочий режим, и переключение между горючими завершается; в ходе этого процесса рабочий режим газотурбогенераторного агрегата остается стабильным, имеется непрерывный выход мощности, и генератор 10 постоянно находится в стабильном рабочем режиме.
После завершения переключения, на основании этапа 2, система A подачи горючей жидкости уже прекратила работу, то есть насос A2, первый регулирующий клапан A4 и первый отсечной клапан A5 остаются выключенными, система B подачи газообразного горючего включена и находится в стабильном рабочем режиме; система C продувки горючей жидкости начинает работать, то есть четвертый регулирующий клапан C4-1 открывается до подходящей степени открытия, выпускаемый воздух из камеры 8 сгорания втягивается соответственно в кольцевую трубку 1-9H для горючей жидкости для продувки и очистки канала для горючей жидкости сопла 11 с низкими выбросами с предотвращением образования нагара, при этом в системе A подачи горючей жидкости обратный клапан A8 на линии A0 потока горючей жидкости может эффективно предотвращать движение воздуха для продувки обратно в систему A подачи горючей жидкости и возникновение легковоспламеняющейся смеси, которая влияет на повторное использование горючей жидкости. Кроме того, в качестве альтернативы в системе A подачи горючей жидкости сбрасывающий клапан A7 открывается, и оставшаяся горючая жидкость в линии потока горючей жидкости выпускается посредством спускного элемента, и после обеспечения безопасности агрегата клапан закрывается для восстановления состояния ненагруженного резерва системы.
Для предотвращения высокотемпературного образования нагара в сопле с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего предусмотрены 3 канала воздушного охлаждения для предотвращения образования нагара, при этом конкретная конструкция следующая:
чтобы снижать температуру колпачка 1-3 и предотвращать образование нагара, при работе сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего, внешний кожух 2-10 завихрителя снабжен множеством отверстий; несгоревший сжатый воздух, выходящий из кольцевой полости между внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой, через отверстия 6-1 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути проходит в сопло с низкими выбросами, попадает в канал охлаждения внутри колпачка 1-3 и, наконец, через сопловые отверстия 6-2 холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры, что предотвращает образование нагара. Чтобы снижать температуру зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания и предотвращать образование нагара, при работе сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего, внешний кожух 2-10 завихрителя снабжен множеством отверстий; несгоревший сжатый воздух, выходящий из кольцевой полости между внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой, через отверстия 6-3 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути попадает в сопло с низкими выбросами, проходит по каналу внутреннего охлаждения, образованному внешним кожухом 2-10 завихрителя, зажимным элементом 2-6 первой линии для предварительного смешивания и первым чашевидным элементом 2-7, за счет перепада давления через несколько рядов отверстий в первом чашевидном элементе 2-7 обеспечивает импульсное охлаждение зажимного элемента 2-6 первой линии для предварительного смешивания и, наконец, через первые сопловые отверстия 6-4 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия 6-5 холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры, что предотвращает образование нагара. Чтобы снижать температуру зажимного элемента 3-6 второй линии для предварительного смешивания и предотвращать образование нагара, при работе сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего, ободок 3-5 снабжен множеством отверстий; несгоревший сжатый воздух, выходящий из кольцевой полости между внешним кожухом камеры сгорания и жаровой трубой, через отверстия 6-6 холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути попадает в сопло с низкими выбросами, проходит по каналу внутреннего охлаждения, образованному внешним кожухом 2-10 завихрителя, ободком 3-5 и зажимным элементом 3-6 II-й линии для предварительного смешивания, и, наконец, через множество небольших отверстий в зажимном элементе 3-6 второй линии для предварительного смешивания выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры, что предотвращает образование нагара.
Выше были описаны лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение представленными выше конкретными вариантами осуществления не ограничивается, и все изменения или эквивалентные замены, которые без отступления от основной идеи изобретение предложены специалистами в данной области техники, вдохновленными настоящим изобретением, в отношении признаков и вариантов осуществления настоящего изобретения с целью обеспечения соответствия конкретным ситуациям, не будут отклоняться от сути и объема защиты настоящего изобретения, определенного формулой изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ СО СЪЕМНОЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ТРУБКОЙ ЖИДКОГО ТОПЛИВА | 2008 |
|
RU2468296C2 |
| ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С НИЗКИМ РАСХОДОМ И НИЗКИМИ ВЫБРОСАМИ | 2010 |
|
RU2524313C2 |
| ГАЗОТУРБИННАЯ СИСТЕМА СГОРАНИЯ | 2013 |
|
RU2561956C2 |
| Малоэмиссионная камера сгорания и способ подачи в ней топлива | 2018 |
|
RU2687545C1 |
| МАЛОЭМИССИОННАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ | 2019 |
|
RU2745174C2 |
| КАМЕРА СГОРАНИЯ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СГОРАНИЕМ ДЛЯ НЕЕ | 2019 |
|
RU2766102C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НИЗКОЭМИССИОННОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ | 2006 |
|
RU2325588C2 |
| ЖИДКОСТНАЯ ПУСКОВАЯ ТРУБКА С КОЖУХОМ | 2014 |
|
RU2657075C2 |
| ГОРЕЛКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И/ИЛИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА | 2013 |
|
RU2541370C1 |
| СПОСОБ ДОБЫЧИ ГАЗА ПУТЕМ РАЗРЫХЛЕНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ЗА СЧЕТ ОБЪЕДИНЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРОРЕЗАНИЯ КАНАВОК И ВОЗДЕЙСТВУЮЩЕЙ В НЕСКОЛЬКО ЭТАПОВ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ГОРЕНИЯ | 2018 |
|
RU2735711C1 |
Изобретение относится к области тепловой энергии и энергетики. Предложены сопло с низкими выбросами, камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и газотурбогенераторный агрегат, которые относятся к генераторному агрегату. Настоящее изобретение направлено на решение проблемы избыточного образования высокотемпературного нагара, известной из уровня техники. Согласно настоящему изобретению посредством интегрированной конструкции сопла с низкими выбросами для двухкомпонентного горючего обеспечивается комбинация из диффузного горения горючей жидкости и горения предварительно подготовленной смеси, содержащей газообразное горючее; при использовании газообразного горючего в газовой турбине через небольшие отверстия в завихрителе сопла с низкими выбросами выбрасывается газообразное горючее и воздух с обеспечением хорошего смешивания, при этом путем сжигания предварительно подготовленной смеси горючего и воздуха снижается величина выброса загрязняющих веществ; при использовании в газовой турбине горючей жидкости посредством сопла с низкими выбросами, снабженного функцией вспомогательного распыления воздуха в центре сопла с низкими выбросами, решается проблема плохого эффекта распыления горючей жидкости при низком рабочем режиме газовой турбины; кроме того, предложена система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, посредством которой в газовую турбину подается газообразное горючее или горючая жидкость и осуществляется регулирование горючего, а также обеспечивается возможность осуществления оперативного стабильного переключения газообразного/жидкого горючего в условиях непрерывной работы. Настоящее изобретение применяется для выработки электричества. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Сопло с низкими выбросами, характеризующееся тем, что содержит первую линию для горючего газа, вторую линию для горючего газа, линию для воздуха распыления, линию для горючей жидкости, линию для продувочного воздуха и основную часть сопла;
первая линия для горючего газа, вторая линия для горючего газа, линия для воздуха распыления и линия для горючей жидкости соединены с основной частью сопла с обеспечением горючего внутри, газа снаружи и перекрещивания линии горючего с газовой линией, при этом линия для воздуха распыления, первая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в холостой режим и совместно используют завихритель (2-5) воздуха первой линии для горючего газа; линия для воздуха распыления, вторая линия для горючего газа и линия для горючей жидкости обеспечивают вход агрегата в рабочий режим и совместно используют завихритель (2-9) воздуха второй линии для горючего газа; линия для продувочного воздуха соединена со стороной выброса горючего основной части сопла и линия для продувочного воздуха с помощью импульсного конвекционного охлаждения, охлаждения газовой пленкой и адиабатического охлаждения предотвращает образование нагара в области соплового отверстия.
2. Сопло с низкими выбросами по п. 1, отличающееся тем, что основная часть содержит корпус (5-1) сопла с низкими выбросами и перекрывающую пластину (5-2) камеры сгорания; перекрывающая пластина (5-2) камеры сгорания установлена на отверстии для впуска горючего в корпусе (5-1) сопла с низкими выбросами.
3. Сопло с низкими выбросами по п. 2, отличающееся тем, что линия для горючей жидкости содержит завихритель (1-1) горючей жидкости, резьбовую пробку (1-4), уплотнительную крышку (1-17), уплотнительный узел, поворотную пробку (1-14), теплоизоляционную трубку (1-13) для горючей жидкости, входной патрубок (1-9) линии для горючей жидкости, соединительный колпачок (1-10) линии для горючей жидкости, соединительную коническую трубку (1-11) линии для горючей жидкости и фильтрационный узел (1-12) для горючей жидкости; соединительная коническая трубка (1-11) линии для горючей жидкости закреплена в перекрывающей пластине (5-2) камеры сгорания; фильтрационный узел (1-12) для горючей жидкости установлен в соединительной конической трубке (1-11) линии для горючей жидкости; входной патрубок (1-9) линии для горючей жидкости посредством соединительного колпачка (1-10) линии для горючей жидкости установлен на соединительной конической трубке (1-11) линии для горючей жидкости; завихритель (1-1) горючей жидкости и резьбовая пробка (1-4) установлены на одной осевой линии в корпусе (5-1) сопла с низкими выбросами; уплотнительная крышка (1-17) посредством уплотнительного узла плотно закрывает резьбовую пробку (1-4); поворотная пробка (1-14) навинчена на уплотнительную крышку (1-17) и теплоизоляционная трубка (1-13) для горючей жидкости двумя концами выполнена в сообщении соответственно с завихрителем (1-1) горючей жидкости и соединительной конической трубкой (1-11) линии для горючей жидкости.
4. Сопло с низкими выбросами по п. 3, отличающееся тем, что уплотнительный узел содержит круговое кольцо (1-15), уплотнительное кольцо (1-16) и стальное кольцо (1-18); уплотнительное кольцо (1-16) представляет собой кольцеобразное уплотнительное кольцо; уплотнительное кольцо (1-16) в верхней части снабжено сужающимся ступенчатым пазом (1-16-1); стальное кольцо (1-18) плотно вставлено в уплотнительное кольцо (1-16); круговое кольцо (1-15) на боковой поверхности в нижней части выполнено сужающимся и ступенчатым; круговое кольцо (1-15) вставлено в ступенчатый паз (1-16-1) уплотнительного кольца (1-16) и верхняя торцевая поверхность кругового кольца (1-15) расположена ниже, чем верхняя торцевая поверхность уплотнительного кольца (1-16).
5. Сопло с низкими выбросами по любому из пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что линия для воздуха распыления содержит завихритель (1-2) воздуха распыления, колпачок (1-3), вспомогательный входной патрубок (1-6) линии для воздуха распыления, вспомогательный соединительный колпачок (1-7) линии для воздуха распыления и вспомогательную коническую трубку (1-8) линии для воздуха распыления; завихритель (1-2) воздуха распыления надет на завихритель (1-1) горючей жидкости и резьбовую пробку (1-4); колпачок (1-3) надет на завихритель (1-2) воздуха распыления и расположен на одной стороне завихрителя (1-1) горючей жидкости; вспомогательный входной патрубок (1-6) линии для воздуха распыления установлен на перекрывающей пластине (5-2) камеры сгорания; вспомогательный входной патрубок (1-6) линии для воздуха распыления посредством вспомогательного соединительного колпачка (1-7) линии для воздуха распыления соединен со вспомогательной конической трубкой (1-8) линии для воздуха распыления; нижняя часть вспомогательной конической трубки (1-8) линии для воздуха распыления выполнена в сообщении с завихрителем (1-2) воздуха распыления посредством вспомогательного канала (1-5) для воздуха распыления.
6. Сопло с низкими выбросами по п. 5, отличающееся тем, что первая линия для горючего газа содержит первый входной патрубок (2-1) для газообразного горючего, первый соединительный колпачок (2-2) для газообразного горючего, первую соединительную коническую трубку (2-3) для газообразного горючего, дугообразную скобу (2-4), завихритель (2-5) воздуха первой линии, зажимной элемент (2-6) первой линии для предварительного смешивания, первый чашевидный элемент (2-7) и второй чашевидный элемент (2-8);
первая соединительная коническая трубка (2-3) для газообразного горючего установлена на перекрывающей пластине (5-2) камеры сгорания; первый входной патрубок (2-1) для газообразного горючего посредством первого соединительного колпачка (2-2) для газообразного горючего установлен на первой соединительной конической трубке (2-3) для газообразного горючего; дугообразная скоба (2-4) установлена на концевой части стороны выброса горючего корпуса (5-1) сопла с низкими выбросами; завихритель (2-5) воздуха первой линии установлен на заднем конце дугообразной скобы (2-4); зажимной элемент (2-6) первой линии для предварительного смешивания расположен на одной осевой линии с завихрителем (2-5) воздуха первой линии и вставлен в хвостовую часть завихрителя (2-5) воздуха первой линии; первый чашевидный элемент (2-7) и второй чашевидный элемент (2-8) в направлении изнутри наружу охватывают зажимной элемент (2-6) первой линии для предварительного смешивания; первая соединительная коническая трубка (2-3) для газообразного горючего нижней частью выполнена в сообщении с завихрителем (2-5) воздуха первой линии посредством канала первой газовой линии.
7. Сопло с низкими выбросами по п. 6, отличающееся тем, что вторая линия для горючего газа содержит завихритель (2-9) воздуха второй линии, корпус (2-10) завихрителя второй линии, второй входной патрубок (3-1) для газообразного горючего, второй соединительный колпачок (3-2) для газообразного горючего, вторую соединительную коническую трубку (3-3) для газообразного горючего, накладку (3-4), ободок (3-5) и зажимной элемент (3-6) второй линии для предварительного смешивания;
корпус (2-10) завихрителя второй линии посредством накладки (3-4) установлен на завихрителе (2-5) воздуха первой линии; завихритель (2-9) воздуха второй линии установлен на корпусе (2-10) завихрителя второй линии; зажимной элемент (3-6) второй линии для предварительного смешивания посредством ободка (3-5) установлен на корпусе (2-10) завихрителя второй линии; вторая соединительная коническая трубка (3-3) для газообразного горючего установлена на перекрывающей пластине (5-2) камеры сгорания; второй входной патрубок (3-1) для газообразного горючего посредством второго соединительного колпачка (3-2) для газообразного горючего соединен со второй соединительной конической трубкой (3-3) для газообразного горючего; вторая соединительная коническая трубка (3-3) для газообразного горючего выполнена в сообщении с завихрителем (2-9) воздуха второй линии посредством канала второй газовой линии.
8. Сопло с низкими выбросами по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 6 или 7, отличающееся тем, что линия для продувочного воздуха содержит газовую линию для импульсного конвекционного охлаждения, газовую линию для охлаждения газовой пленкой и газовую линию для адиабатического охлаждения, при этом:
в газовой линии для импульсного конвекционного охлаждения: корпус (2-10) завихрителя второй линии снабжен множеством отверстий (6-3) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути, при этом внешний холодный воздух через множество отверстий (6-3) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути попадает внутрь и проходит в канал внутреннего охлаждения, образованный завихрителем второй линии, зажимным элементом (2-6) первой линии для предварительного смешивания и первым чашевидным элементом (2-7) в корпусе (2-10), и за счет перепада давления газа посредством нескольких рядов отверстий в первом чашевидном элементе (2-7) обеспечивает импульсное охлаждение зажимного элемента (2-6) первой линии для предварительного смешивания; холодный воздух из внешней системы продувки через первые сопловые отверстия (6-4) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия (6-5) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки, и при этом с помощью способа сочетания импульсного конвекционного охлаждения и охлаждения газовой пленкой обеспечено снижение температуры зажимного элемента (2-6) первой линии для предварительного смешивания;
в газовой линии для охлаждения газовой пленкой: завихритель (2-5) воздуха первой линии снабжен множеством отверстий (6-1) холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути; холодный воздух из внешней системы продувки через множество отверстий (6-1) холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути попадает внутрь, проходит в канал охлаждения внутри колпачка (1-3) и затем через сопловые отверстия (6-2) холодной продувки для предотвращения образования нагара по первому пути выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки и снижением температуры колпачка (1-3);
в газовой линии для адиабатического охлаждения: ободок (3-5) снабжен множеством отверстий (6-6) холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути, при этом холодный воздух из внешней системы продувки через множество отверстий (6-6) холодной продувки для предотвращения образования нагара охлаждением по третьему пути проходит во внутренний канал охлаждения, образованный корпусом (2-10) завихрителя второй линии, ободком (3-5) и зажимным элементом (3-6) второй линии для предварительного смешивания, и затем через множество отверстий в зажимном элементе (3-6) второй линии для предварительного смешивания выбрасывается в пространство сгорания с образованием теплоизоляционной защитной газовой пленки со снижением температуры зажимного элемента (3-6) второй линии для предварительного смешивания.
9. Сопло с низкими выбросами по п. 8, отличающееся тем, что первые сопловые отверстия (6-4) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути и вторые сопловые отверстия (6-5) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути выполнены кольцевыми рядами в зажимном элементе (2-6) первой линии для предварительного смешивания.
10. Сопло с низкими выбросами по п. 9, отличающееся тем, что первые сопловые отверстия (6-4) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути представляют собой овальные сопловые отверстия и множество первых сопловых отверстий (6-4) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути расположены кольцевым рядом с наклоном по часовой стрелке.
11. Сопло с низкими выбросами по п. 10, отличающееся тем, что вторые сопловые отверстия (6-5) холодной продувки для предотвращения образования нагара по второму пути представляют собой прямоугольные сопловые отверстия.
12. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, содержащая внешний кожух (8-1) камеры сгорания, внутренний кожух (8-2) камеры сгорания и жаровую трубу (8-3), отличающаяся тем, что дополнительно содержит передний воспринимающий усилие кожух (8-4), задний опорный кожух (8-5), выход (8-5A) камеры сгорания, диффузор (8-6), вход (8-6A) камеры сгорания, фиксирующие приспособления (8-7) и сопло с низкими выбросами;
внешний кожух (8-1) камеры сгорания посредством кольцевых фланцев на передней части и задней части герметично соединен соответственно с передним воспринимающим усилие кожухом (8-4) и задним опорным кожухом (8-5); внутренний кожух (8-2) камеры сгорания посредством кольцевого фланца на передней части соединен с передним воспринимающим усилие кожухом (8-4) и вместе с внешним кожухом (8-1) камеры сгорания образует объемную кольцевую полость (8A) камеры сгорания; диффузор (8-6) присоединен к задней части внутреннего кожуха (8-2) камеры сгорания, при этом концевая часть диффузора (8-6) представляет собой вход (8-6A) камеры сгорания; выход (8-5A) камеры сгорания выполнен в заднем опорном кожухе (8-5);
жаровая труба (8-3) установлена в объемном кольцеобразном рабочем пространстве; сопло с низкими выбросами пропущено через установочное отверстие с кольцевой конической поверхностью в передней части переднего воспринимающего усилие кожуха (8-4) и вставлено в гнездо в головной части жаровой трубы (8-3); жаровая труба (8-3) в средней части снабжена отверстиями (8-3A) основного горения; с головной частью жаровой трубы (8-3) соединены два фиксирующих приспособления (8-7); монтажное основание хвостовой части жаровой трубы (8-3) посредством трехточечной опоры установлено на заднем опорном кожухе (8-5).
13. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 12, отличающаяся тем, что сопло с низкими выбросами представляет собой сопло с низкими выбросами по любому из пп. 1-11.
14. Газотурбогенераторный агрегат, характеризующийся тем, что содержит камеру (8) сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по любому из пп. 12 или 13, систему управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами, компрессор (7), турбинное колесо (9) и генератор (10); камера (8) сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами соединена с системой (F) кольцевых трубок сопла с низкими выбросами системы управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами;
выходящий из компрессора (7) воздух с высокой температурой и под высоким давлением попадает из входа (8-6A) камеры сгорания в диффузор (8-6) с замедлением и диффузией и затем проходит в кольцевую полость (8A) камеры сгорания; затем воздух распределяется в сопло (11) с низкими выбросами и смешивается с горючей жидкостью или газообразным горючим с образованием воспламеняющейся смеси, которая с высокой эффективностью устойчиво горит в жаровой трубе (8-3) и выбрасывается через выход (8-5A) камеры сгорания, что приводит в движение турбинное колесо (9) с обеспечением выходной мощности для выработки генератором (10) электричества;
при этом система управления подачей двухкомпонентного горючего с низкими выбросами содержит систему (A) подачи горючей жидкости, систему (B) подачи газообразного горючего, систему (C) продувки горючей жидкости, систему (D) продувки газообразного горючего, вспомогательную систему (E) подачи воздуха распыления и систему (F) кольцевых трубок сопла с низкими выбросами;
при этом система F кольцевых трубок сопла с низкими выбросами содержит кольцевую трубку (1-9H) для горючей жидкости, вспомогательную кольцевую трубку (4-1H) для воздуха распыления, кольцевую трубку (2-1H) первой линии для газообразного горючего и кольцевую трубку (3-1H) второй линии для газообразного горючего; кольцевая трубка (1-9H) для горючей жидкости, вспомогательная кольцевая трубка (4-1H) для воздуха распыления, кольцевая трубка (2-1H) первой линии для газообразного горючего и кольцевая трубка (3-1H) второй линии для газообразного горючего посредством отводных трубок соответственно соединены с входным патрубком (1-9) линии для горючей жидкости, вспомогательным входным патрубком (1-6) линии для воздуха распыления, первым входным патрубком (2-1) для газообразного горючего и вторым входным патрубком (3-1) для газообразного горючего на сопле с низкими выбросами;
при горении горючей жидкости:
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме: система (A) подачи горючей жидкости введена в работу, система (B) подачи газообразного горючего не введена в работу, система (C) продувки горючей жидкости не введена в работу, система (D) продувки газообразного горючего введена в работу, вспомогательная система (E) подачи воздуха распыления введена в работу;
при этом система (A) подачи горючей жидкости посредством линии (A0) потока горючей жидкости введена в кольцевую трубку (1-9H) для горючей жидкости системы (F) кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введена в линию для горючей жидкости сопла с низкими выбросами;
вспомогательная система (E) подачи воздуха распыления посредством вспомогательной линии (E0) потока воздуха распыления введена во вспомогательную кольцевую трубку (4-1H) для воздуха распыления и затем введена в линию для воздуха распыления сопла с низкими выбросами для осуществления вспомогательного распыления горючей жидкости;
система (D) продувки газообразного горючего разделена на две линии потока, а именно на первую ответвленную линию (D0-1) продувки линии потока газообразного горючего и вторую ответвленную линию (D0-2) продувки линии потока газообразного горючего, для осуществления продувки кольцевой трубки газообразного горючего и внутреннего канала сопла с низкими выбросами с целью очистки, когда они находятся в нерабочем режиме;
в указанном выше холостом режиме: источник воздуха для продувки линии для воздуха распыления посредством вспомогательной системы (E) подачи воздуха распыления регулирует подачу для линии (C0-2) продувки воздухом распыления системы (C) продувки линии для горючей жидкости, то есть вспомогательный пневматический источник воздуха распыления подает сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, при этом остальные системы остаются неизменными;
при горении газообразного горючего:
система (A) подачи горючей жидкости выключена, система (B) подачи газообразного горючего введена в работу, система (C) продувки горючей жидкости введена в работу;
в следующем рабочем режиме зажигания и холостом режиме:
сжатый воздух из пространства кольцевой полости камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами введен в линию (A0) для горючей жидкости системы (A) подачи горючей жидкости, вторую ответвленную линию (D0-2) продувки линии потока газообразного горючего системы (D) продувки газообразного горючего и вспомогательную линию (E0) для воздуха распыления вспомогательной системы (E) подачи воздуха распыления;
газообразное горючее посредством системы (B) подачи газообразного горючего введено в кольцевую трубку (2-1H) первой линии для газообразного горючего системы (F) кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и затем введено в первый входной патрубок (2-1) для газообразного горючего сопла с низкими выбросами;
система (C) продувки горючей жидкости находится в рабочем режиме продувки; вспомогательный входной патрубок (1-6) линии для воздуха распыления и входной патрубок (1-9) линии для горючей жидкости подают сжатый воздух из пространства кольцевой полости, образованного внешним кожухом камеры сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами и жаровой трубой, с осуществлением охлаждения продувкой всех каналов;
в указанном выше холостом режиме:
система (D) продувки газообразного горючего выключена; газообразное горючее посредством системы (B) подачи газообразного горючего одновременно введено в кольцевую трубку (2-1H) первой линии для газообразного горючего системы (F) кольцевых трубок сопла с низкими выбросами и кольцевую трубку (3-1H) второй линии для газообразного горючего и затем введено соответственно в первую линию для горючего газа и вторую линию для горючего газа сопла с низкими выбросами;
при переключении между газообразным горючим и горючей жидкостью система (C) продувки горючей жидкости и система (D) продувки газообразного горючего выключены и система (A) подачи горючей жидкости и система (B) подачи газообразного горючего введены в работу.
15. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 13, отличающаяся тем, что система (A) подачи горючей жидкости содержит источник (A1) горючей жидкости, трубопровод (A0) горючей жидкости, насос (A2), первое фильтрующее устройство (A3), первый регулирующий клапан (A4), первый отсечной клапан (A5), первый датчик (A6) расхода, сбрасывающий клапан (A7) и первый обратный клапан (A8); трубопровод (A0) горючей жидкости одним концом соединен с источником (A1) горючей жидкости; трубопровод (A0) горючей жидкости другим концом после последовательного соединения с насосом (A2), первым фильтрующим устройством (A3), первым регулирующим клапаном (A4), первым отсечным клапаном (A5), первым датчиком (A6) расхода и первым обратным клапаном (A8) соединен с кольцевой трубкой (1-9H) для горючей жидкости; сбрасывающий клапан (A7) параллельно подсоединен к трубопроводу (A0) горючей жидкости между первым датчиком (A6) расхода и первым обратным клапаном (A8).
16. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 13, отличающаяся тем, что система (B) подачи газообразного горючего содержит источник (B1) газообразного горючего, линию (B0) для газообразного горючего, устройство (B2) нагревания с водяной баней, второе фильтрующее устройство (B3), второй отсечной клапан (B5), спускной клапан (B7), второй регулирующий клапан (B4-1), третий регулирующий клапан (B4-2), третий отсечной клапан (B5-1), четвертый отсечной клапан (B5-2), второй датчик (B6-1) расхода, третий датчик (B6-2) расхода, второй обратный клапан (B8-1) и третий обратный клапан (B8-2);
линия (B0) для газообразного горючего одним концом соединена с источником (B1) газообразного горючего; линия (B0) для газообразного горючего другим концом последовательно соединяет устройство (B2) нагревания с водяной баней, второе фильтрующее устройство (B3) и второй отсечной клапан (B5) с последующим разделением на первую ответвленную линию (B0-1) газообразного горючего и вторую ответвленную линию (B0-2) газообразного горючего; первая ответвленная линия (B0-1) газообразного горючего последовательно соединяет второй регулирующий клапан (B4-1), третий отсечной клапан (B5-1), второй датчик (B6-1) расхода и второй обратный клапан (B8-1) с последующим соединением с кольцевой трубкой (2-1H) первой линии газообразного горючего; вторая ответвленная линия (B0-2) газообразного горючего последовательно соединяет третий регулирующий клапан (B4-2), четвертый отсечной клапан (B5-2), третий датчик (B6-2) расхода и третий обратный клапан (B8-2) с последующим соединением с кольцевой трубкой (3-1H) второй линии газообразного горючего.
17. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 13, отличающаяся тем, что вспомогательная система (E) подачи воздуха распыления содержит источник (E1) сжатого воздуха, вспомогательную линию (E0) для воздуха распыления, дроссельную шайбу (E2), пятый отсечной клапан (E5), восьмой датчик (E6) расхода и восьмой обратный клапан (E8);
вспомогательная линия (E0) для воздуха распыления одним концом соединена с источником (E1) сжатого воздуха; вспомогательная линия (E0) для воздуха распыления другим концом последовательно соединена с дроссельной шайбой (E2), пятым отсечным клапаном (E5), восьмым датчиком (E6) расхода и восьмым обратным клапаном (E8) с последующим соединением со вспомогательной кольцевой трубкой (4-1H) для воздуха распыления.
18. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 13, отличающаяся тем, что система (C) продувки горючей жидкости содержит линию (CD0) выпуска воздуха из камеры сгорания, линию (C0-1) продувки горючей жидкости, линию (C0-2) продувки воздухом распыления, четвертый регулирующий клапан (C4-1), пятый регулирующий клапан (C4-2), четвертый датчик (C6-1) расхода, пятый датчик (C6-2) расхода, четвертый обратный клапан (C8-1) и пятый обратный клапан (C8-2);
линия (C0-1) продувки горючей жидкости и линия (C0-2) продувки воздухом распыления параллельно соединены и совместно используют линию (CD0) выпуска воздуха из камеры сгорания; линия (C0-1) продувки горючей жидкости последовательно соединяет четвертый регулирующий клапан (C4-1), четвертый датчик (C6-1) расхода и четвертый обратный клапан (C8-1) с последующим соединением с трубопроводом (A0) горючей жидкости; линия (C0-2) продувки воздухом распыления последовательно соединяет пятый регулирующий клапан (C4-2), пятый датчик (C6-2) расхода и пятый обратный клапан (C8-2) с последующим соединением со вспомогательной линией (E0) для воздуха распыления.
19. Камера сгорания для двухкомпонентного горючего с низкими выбросами по п. 13, отличающаяся тем, что система (D) продувки газообразного горючего содержит первую ответвленную линию (D0-1) продувки линии потока газообразного горючего, вторую ответвленную линию (D0-2) продувки линии потока газообразного горючего, шестой регулирующий клапан (D4-1), седьмой регулирующий клапан (D4-2), шестой датчик (D6-1) расхода, седьмой датчик (D6-2) расхода, шестой обратный клапан (D8-1) и седьмой обратный клапан (D8-2);
первая ответвленная линия (D0-1) продувки линии потока газообразного горючего и вторая ответвленная линия (D0-2) продувки линии потока газообразного горючего параллельно соединены и совместно используют линию (CD0) выпуска воздуха из камеры сгорания; первая ответвленная линия (D0-1) продувки линии потока газообразного горючего последовательно соединяет шестой регулирующий клапан (D4-1), шестой датчик (D6-1) расхода и шестой обратный клапан (D8-1) с последующим соединением с первой ответвленной линией (B0-1) газообразного горючего; вторая ответвленная линия (D0-2) продувки линии потока газообразного горючего последовательно соединяет седьмой регулирующий клапан (D4-2), седьмой датчик (D6-2) расхода и седьмой обратный клапан (D8-2) с последующим соединением со второй ответвленной линией (B0-2) газообразного горючего.
| CN 114234234 A, 25.03.2022 | |||
| US 2017176000 A1, 22.06.2017 | |||
| CN 102393028 A, 28.03.2012 | |||
| US 2019376691 A1, 12.12.2019 | |||
| ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА С МАЛЫМ ВЫДЕЛЕНИЕМ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ | 2004 |
|
RU2364790C2 |
| Способ нейтрализации токсичных продуктов сгорания | 1990 |
|
SU1733646A1 |
