RU2017125550A

RU2017125550A - Улучшенная вихревая горелка с впрыском топлива до и после завихрителя

Info

Publication number: RU2017125550A
Application number: RU2017125550A
Authority: RU
Inventors: Мартин Шмидт; Пол Барнард; Тони ТОУХЕР
Original assignee: Серес Интеллекчуал Проперти Компани Лимитед
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2019-01-22
Also published as: KR102465002B1; CA2971292C; CN107208883B; RU2693534C2; JP6641374B2; RU2017125550A3; US10741855B2; KR20170097096A; GB2534124A; EP3235031A1; WO2016097687A1; EP3235031B1; GB2534124B; TR201900503T4; CA2971292A1; US20170346107A1; JP2017538912A; CN107208883A

Claims

1. Узел вихревой горелки, включающий в себя:

полый продольно вытянутый корпус, проходящий вдоль центральной оси и имеющий первый конец и второй конец,

концевую стенку на первом конце,

стенку горелки, расположенную между первым концом и вторым концом и образующую первый объем от первого конца до стенки горелки и второй объем от стенки горелки до второго конца,

впуск окислителя в первый объем,

по меньшей мере один полый продольно вытянутый блок горелки, имеющий первый конец блока горелки, проходящий снаружи отверстия в корпусе от первого объема, причем блок горелки проходит через отверстие в стенке горелки от первого объема ко второму объему ко второму концу блока горелки и образует внутренний объем блока горелки, и включает в себя:

вихревой смеситель с осевым завихрением, размещенный внутри блока горелки и расположенный между первым концом блока горелки и вторым концом блока горелки, причем вихревой смеситель включает в себя множество лопаток, имеющих внутренний диаметр и наружный диаметр, первая сторона которых направлена и открыта в первый объем, а вторая сторона направлена и открыта во второй объем,

первый впуск топлива в первый объем, причем первый впуск топлива расположен между входом окислителя и вихревым смесителем и радиально внутри наружного диаметра множества лопаток, и

второй впуск топлива во второй объем, ближний ко второму концу блока горелки, расположенный радиально внутри наружного диаметра множества лопаток,

причем каждый по меньшей мере один блок горелки:

образует первую точку, которая является точкой вдоль центральной оси, наиближайшей к первому концу, где плоскость, перпендикулярная центральной оси в упомянутой точке, пересекает множество лопаток вихревого смесителя блока горелки;

образует вторую точку, которая является точкой вдоль центральной оси, самой дальней от первого конца, где плоскость, перпендикулярная центральной оси в упомянутой точке, пересекает множество лопаток вихревого смесителя блока горелки; и

образует геометрическую среднюю точку вдоль центральной оси, равноудаленную от первой точки и второй точки,

при этом:

каждый первый впуск топлива расположен в точке между впуском окислителя и вихревым смесителем, которая пересекается с плоскостью, перпендикулярной центральной оси и пересекающейся с точкой вдоль центральной оси между 1 и 2 эквивалентными диаметрами окружностей проходного сечения первого впуска топлива из первой точки, и

каждый второй впуск топлива расположен в точке между первым впуском топлива и вторым концом, которая пересекается с плоскостью, перпендикулярной центральной оси и пересекающейся с точкой вдоль центральной оси, равной или менее чем внутренний диаметр множества лопаток из геометрической средней точки.

2. Узел вихревой горелки по п.1, причем по меньшей мере один узел горелки дополнительно включает в себя:

наружное кольцо, проходящее через отверстие в стенке горелки от первого объема по направлению ко второму объему, причем наружное кольцо имеет наружный диаметр, внутренний диаметр, первый конец и второй конец; и

включает в себя внутреннее кольцо, проходящее через отверстие в стенке горелки от первого объема по направлению ко второму объему, причем внутреннее кольцо имеет наружный диаметр, внутренний диаметр, первый конец и второй конец.

3. Узел вихревой горелки по п.2, в котором внутреннее кольцо расположено радиально внутренним относительно наружного кольца.

4. Узел вихревой горелки по п.2 или 3, в котором множество лопаток проходит радиально между наружным кольцом и внутренним кольцом, при этом внутренний диаметр внутреннего кольца равен наружному диаметру множества лопаток, а наружный диаметр внутреннего кольца равен внутреннему диаметру множества лопаток.

5. Узел вихревой горелки по любому из предшествующих пунктов, в котором первый и второй впуски топлива размещены каждый в точках радиально внутри внутреннего диаметра множества лопаток.

6. Узел вихревой горелки по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий в себя воспламенитель.

7. Узел вихревой горелки по п.6, в котором воспламенитель размещен во втором объеме и проходит снаружи от корпуса из второго объема.

8. Узел вихревой горелки по любому из предшествующих пунктов, в котором стенка горелки имеет по меньшей мере одно отверстие разделения воздуха, включающее в себя по меньшей мере один проход, проходящий от стороны первого объема стенки горелки к стороне второго объема стенки горелки.

9. Узел вихревой горелки по п.8, в котором упомянутое по меньшей мере одно отверстие разделения воздуха выполнено радиально концентрическим относительно наружного диаметра множества лопаток.

10. Узел вихревой горелки по любому из предшествующих пунктов, причем корпус выполнен многостеночным, причем множество стенок проходит от стенки горелки ко второму концу, и включает в себя:

внутреннюю стенку, имеющую внутреннюю поверхность, причем второй объем образован между стенкой горелки, вторым концом и внутренней поверхностью внутренней стенки; и

наружную стенку, расположенную снаружи внутренней стенки, причем между стенкой горелки, внутренней стенкой, наружной стенкой и вторым концом образован третий объем,

причем стенка горелки дополнительно включает в себя по меньшей мере один обходной проход между первым объемом и третьим объемом, образующий путь потока флюида, при этом обходной проход представляет собой канал, сообщающийся по текучей среде, от первого объема к третьему объему.

11. Узел вихревой горелки по п.10, в котором упомянутый по меньшей мере один обходной проход включает в себя множество обходных проходов, радиально концентрических относительно наружного диаметра множества лопаток.

12. Способ эксплуатации узла вихревой горелки по любому из предшествующих пунктов, включающий в себя этапы:

подачи окислителя к впуску окислителя;

подачи топлива, включающего в себя топливо с высокой теплотой сгорания (ВТС) к первому впуску топлива и/или топливо с низкой теплотой сгорания (НТС) ко второму впуску топлива; и

обеспечения сгорания топлива во втором объеме.

13. Способ по п.12, в котором, когда подают топливо ВТС к впуску топлива ВТС, поток окислителя и поток топлива ВТС сходятся в первом объеме между первым впуском топлива и вихревым смесителем, а когда подают топливо НТС к впуску топлива НТС, окислитель и поток топлива НТС сходятся во втором объеме между вихревым смесителем и вторым концом.

14. Способ по п.12 или 13, в котором топливо ВТС и/или топливо НТС воспламеняется или горит во втором объеме с помощью воспламенителя.

15. Способ по любому из пп.12-14, в котором скорость топлива ВТС через первый впуск топлива упомянутого по меньшей мере одного блока горелки находится между 3 и 6 м/с, и/или скорость топлива НТС через второй впуск топлива упомянутого по меньшей мере одного блока горелки находится между 10 и 35м/с.