NO790132L - Fremgangsmaate og apparat til minskning av nitrogenoksydutslipp fra forbrenningskamre - Google Patents
Fremgangsmaate og apparat til minskning av nitrogenoksydutslipp fra forbrenningskamreInfo
- Publication number
- NO790132L NO790132L NO790132A NO790132A NO790132L NO 790132 L NO790132 L NO 790132L NO 790132 A NO790132 A NO 790132A NO 790132 A NO790132 A NO 790132A NO 790132 L NO790132 L NO 790132L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- fuel
- air
- combustion chamber
- pipe
- mixture
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 163
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 55
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/30—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices
- F23R3/32—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising fuel prevapourising devices being tubular
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører forbrenningskamre, nærmere bestemt forbrenningskamre for gassturbinmotorer hvor brennstoff og luft blandes før innsprøyting i forbrenningskammerets forbrenningssone.
På gassturbinmotorteknikkens område er forbrenningsprin-sippene blant de fenomener som er vanskeligst å beskrive og forutsi. I løpet av de siste fire tiår har derfor forbrenningskamre gjennomgått den ene drastiske forandring etter den andre alt etter som nye vitenskapelige teorier og tekniske metoder er blitt utviklet.
Blant de nyeste og mest lovende tekniske metoder er de som innen industrien generelt går under betegnelsen "virvel-forbrenning". Grunnleggende virvelforbrenningsprinsipper er kjent fra US-patentskrifter 3.675.419 og 3.788.065. De prinsipper som er beskrevet i disse patentskrifter anvendes nå for å bevirke hurtig og effektiv forbrenning, selv om strenge for-skrifter angående miljøforurensning stiller ytterlige krav til tekniske fremskritt.
Det kanskje viktigste miljøvernkrav, som vitenskapsmenn og ingeniører stilles overfor er kravet om minskete mengder nitrogenoksydutslipp. Nitrogenoksyder dannes f.eks. i overens-stemmelse med følgende forenklete reaksjoner:
Disse reaksjoner krever både nærvær av oksygen og meget høye temperaturer. En begrensning av enten mengden nærværende oksygen eller brennstoff-forbrenningstemperaturen medfører en betydelig minskning av den dannete mengde nitrogenoksyder. Under normale forhold kan mengden oksygen i forbrenningskammeret ikke minskes uten den skadelige bivirkning som består i en økning av mengden hydrokarbonutslipp. Et overskudd av oksygen er nødvendig for en fullstendig forbrenning av brennstoffet. Således gjelder at en minskning av forbrenningskammerets temperatur og av det tidsrom hvor det frie nitrogen og overskuddet av oksygen er utsatt for forbrenningskammerets temperatur er en effektivere metode for minskning av nitrogenoksydmengden.
En aldeles ny metode til minskning av mengden nitrogen-oksydholdige forurensninger i effluenten fra forbrenningskammeret er kjent fra US-patentskrift 3.973.375. Ifølge dette patentskrift fordampes forbrenningskammerbrennstoff i foruren-set effluent fra et tennbluss og tynnes deretter til et magert brennstoff/luftforhold på utløpssiden av blusset. Fordampning av brennstoffet i den urene effluent bevirker en tenningsfor-sinkelse, slik at det ikke foregår selvantennelse før magre brennstoff/luftforhold er oppnådd.
Det er likevel ønskelig med ytterligere forbedringer, og nye metoder og prinsipper behøver utvikles. For dette formål fortsetter produsenter og konstruktører av gassturbinmotorer å legge ned betydelige økonomiske og personelle ressurser på
å bedre metodene og oppnå nye mål på miljøvernområdet, først og fremst for å minske miljøskadelige utslipp av forurensninger i form av nitrogenoksyder.
Et primært formål med den foreliggende oppfinnelse er å bedre en gassturbinmotors arbeidsegenskaper. Drift med høy virk-ningsgrad ved minskete mengder miljøskadelige utslipp etter-strebes, hvorved et spesifikt formål er å minske størrelsen på nitrogenoksydutslipp fra motorers forbrenningskamre.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse er en anordning til forgassing av brennstoff oppstrøms et forbrenningskammer dannet av et langstrakt rør som er åpent i endene og som har en konvergerende del i sin oppstrømsende og en divergerende del i sin nedstrømsende og omfatter en brennstofftilførselsanordning som er innrettet til å avgi brennstoff i rørets konvergerende del, mens luft kan strømme inn i rørets oppstrømsende for å blandes med brennstoffet i rørets konvergerende og divergerende deler.
Ifølge en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er forgassingsanordningen innrettet til under virveldannelse langs omkretsen å innføre forgasset brennstoff i den sentrale del av et forbrenningskammer som er utstyrt med et antall tennblandings-rør som er anordnet med innbyrdes avstand radialt utenfor forgassingsanordningen og som er innrettet til å avgi en brennstoff/ luftblanding langs omkretsen inn i forbrenningskammerets radialt ytre del, slik at de to virvlende blandinger danner et sterkt sentrifugalkraftfelt i forbrenningskammeret, hvor en brennstoff/ luftblanding i den sentrale del drives radialt utad inn i tennbrennstoff/luftblandingen ved antennelse av tennbrennstoff/ luftblandingen.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til begrensning av utslipp av nitrogenoksydgasser fra et forbrenningskammer, hvorved brennstoff og luft innføres i de primære blandingsrør i et forhold på mellom ca. 50 og 75% av det støkiometriske forhold for det anvendte brennstoff, brennstoffet og luften blandes i de primære blandingsrør, blandingen slippes ut av de primære blandingsrør langs omkretsen inn i den ytre del av et forbrenningskammer, blandingen fra de primære blandingsrør antennes, brennstoff og luft får strømme inn i et sekundært blandingsrør i et forhold som ikke overstiger ca. 75% av det støkiometriske forhold for det anvendte brennstoff, brennstoffet og luften i det sekundære blandingsrør blandes, brennstoffet i det sekundære blandingsrør akselereres, brennstoffet i det sekundære blandings-rør retarderes, brennstoff/luftblandingen bibringes en virvelbevegelse langs omkretsen, brennstoff/luftblandingen som befinner seg i virvelbevegelse slippes fra det sekundære rør ut i forbrenningskammerets sentrale del slik at den sekundære brennstoff/ luftblanding under sentrifugalkraftens innvirkning strømmer radialt utad og inn i den antente primære brennstoff/luftblanding.
Et av den foreliggende oppfinnelses kjennetegn er primær-eller tennbrennstoffrørene i forbrenningskammerets oppstrømsende. Som det fremgår av tegningen har primærrørene delvis buklet form og er innrettet til å avgi brennstoff/luftblandingen langs omkretsen inn i forbrenningskammerets ytre del. Et annet kjennetegn er det sekundære brennstoff-forblandingsrør som befinner seg i nærheten av forbrenningskammerets geometriske akse. Dette sekundærrør har<1>sin oppstrømsende et konvergerende parti hvor brennstoffdråper akselereres, og i sin nedstrømsende et divergerende parti hvor brennstoffdråpene retarderes. Som vist på tegningen har sekundærbrennstoffrøret i sin nedstrømsende et virveldannelsesorgan som er innrettet til å bibringe den ut-strømmende brennstoff/luftblanding en roterende virvelbevegelse langs omkretsen. Separate organer for tilførsel av brennstoff til primær- og sekundærblandingsrørene muliggjør en trinnvis fordeling av brennstofftilførselen til forbrenningskammeret.
En hovedfordel med den foreliggende oppfinnelse er den meget gode fordampning og blanding som utføres av det sterke sentrifugalkraftfelt. Ved å akselerere og retardere brennstoffdråpene i blandingsrøret fjernes brennstoffdamper fra dråpene, slik at størrelsen på dråpene som tilføres til forbrenningskammerets forbrenningssone avtar. Ved således å minske disse brennstoff-dråpers størrelse, kan brennstoff og luft blandes til et magert brennstoff/luftforhold og hindrer forbrenning ved høye temperaturer, som foregår rundt store brennstoffdråper. En forsert blanding av primær- og sekundærbrennstoffstrømmene i sentri-fugalkraftfeltet fremmer en hastig forbrenning langs en kortere aksial strekning. Ved å minske forbrenningskammerets aksiale lengde, senkes mengden nitrogenoksydutslipp (NO ) ved begrensning av det tidsrom som forbrenningsgassene eksponeres for ekstremt høye temperaturer i forbrenningskammeret. Indirekte senkes nit-rogenoksydutslippene ved at brennstoff/luftforholdet i forbrenningskammeret begrenses til lave verdier som ligger under de støkiometriske forhold. Ved forblanding av primærbrennstoffet og sekundærbrennstoffet i de respektive blandingsrør sikres de ønskete lave brennstoff/luftforhold ved innsprøyting i forbrenningssonen.
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et forenklet perspektivriss av forbrenningskammeret . Fig. 2 viser et forenklet langsgående snitt gjennom forbrenningskammeret i fig. 1, installert i en motor. Fig. 3 viser et frontriss av forbrenningskammeret i fig. 1. Fig. 4 viser et tverrsnitt av forbrenningskammeret etter linjen 4-4 i fig. 2. Fig. 5 viser et diagram som illustrerer den brennstoff-fordelingsmetode som anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 viser et diagram som illustrerer hvordan drift ved det foretrukne brennstoff/luftforhold innvirker på forbrenningskammerets arbeidstemperatur. Fig. 7 viser et aksialt snitt gjennom sekundær- eller hoved-blandingsrøret. Fig. 8 viser et diagram som illustrerer variasjonene i statisk trykk, gassenes aksiale strømningshastighet og brenn-stof f dråpenes aksiale hastighet langs sekundær- eller hoved-blandingsrørets lengde. Fig. 1 viser et perspektivriss av et forbrenningskammer av beholdertype. Forbrenningskammeret omfatter en brennstoff/ luftblandingssone 10, en forbrenningssone 12 og en tynningssone 14. Forbrenningssonen dannes av et sylindrisk legeme 16. Brenn-stof f/luf tblandingssonen omfatter et antall primær- eller hjelpe-blandingsrør 18 og et eneste sekundær- eller hovedblandingsrør 20. Hvert av rørene 18 har en buklet geometrisk form og er innrettet til å avgi gassene som strømmer gjennom dem langs omkretsen inn i den radialt ytre del av forbrenningskammerets forbrenningssone. Hovedblandingsrøret 20 er orientert aksialt i forhold til forbrenningskammeret og befinner seg nært, men ikke nødvendigvis koaksialt med kammerets akse. Røret 2 0 er innrettet til å avgi gassene som strømmer gjennom det i for-brenningssonens sentrale del.
Forbrenningskammeret er vist mer detaljert i langsgående snitt i fig. 2. Her vises riktignok bare et forbrenningskammer, men i praksis anvendes det vånligvis flere slike i hver motor. Derved er forbrenningskamrene i et antall av f.eks. åtte eller ti fordelt med innbyrdes avstand langs omkretsen av motoren langs en sirkelformet krans 22, anbrakt mellom et indre motorhus 24 og et ytre motorhus 26. En spreder 28 fører aksialt til kransen 22 fra motorens (ikke viste) kompressordel. Hvert brenn-kammer mater en (ikke vist) turbindel gjennom en forbindelses-kanal 30. Tynningsluft kan innføres i forbrenningskammerets tynningssone gjennom tynningsåpninger 32. En tenningsanordning 34 er innført i kammeret i området for tilførsel av brennstoff/ luftblandingen fra primærrørene 18. Sekundærrøret 2 0 har i sin oppstrømsende en konvergerende del 21 og i sin nedstrømsende en divergerende del. En brennstofftilførselsanordning 38 er innrettet til å sprøyte brennstoff inn i rørets konvergerende del. Fig. 3 viser et frontriss av forbrenningskammeret. I inn-løpsenden av hvert primærrør 18 er det anbrakt en brennstoff-tilførselsanordning 36. For sekundærrøret 2 0 er som nevnt brenn-stof f tilf ørselsanordningen 38 anbrakt i rørets oppstrømsende. Primærrørenes og sekundærrørets brennstofftilførselsanordninger kan betjenes uavhengig av hverandre slik at brennstofftilførselen til forbrenningskammeret kan reguleres trinnvis. Fig. 4 viser et tverrsnitt, gjennom forbrenningskammeret, sett i retning oppstrøms gjennom forbrenningssonen. I sekundær-rørets 20 nedstrøms- eller utløpsende er det innsatt en virvel danner 4 0. Denne virveldanner er utstyrt med en krans med lede-skovler 4 2 som er egnet til å bibringe de gassformete produkter som strømmer gjennom det sekundære blandingsrør en perifer, roterende virvelbevegelse. En sentral plugg 44 med et antall gjennomgående huller 4 6 er anbrakt i blandingsrørets sentrale del. Hvert av primær- eller tennblandingsrørene 18 mater brenn-kammeret gjennom en motsvarende åpning 48. Strømningene som avgis gjennom åpningene 48 bringes til å utføre perifer virveldannelse rundt kammeret i motsatt retning av den som gassene strømmer ut av det sekundære blandingsrør med.
Under drift av forbrenningskammeret kan brennstoff'til-føres til de primære blandingsrør 18 gjennom tilførselsanord-ningen 36. Brennstoff blander seg i primærrørene med luft i et forhold som ligger i området mellom ca. 50 og ca. 7 5% av det støkiometriske forhold for det anvendte brennstoff. Brennstoff/ luftblandingen strømmer deretter inn i forbrenningskammerets forbrenningssone 12 gjennom åpningen 48. På grunn av rørenes buklete form bibringes brennstoff/luftblandingen som strømmer ut av disse en perifer virveldannelse. Brennstoff/luftblandingen som roterer med virvelbevegelse antennes i forbrenningssonen av tenningsanordningen 34.
Når motorens effektnivå økes, avgir tilførselsanordningen 38 ytterligere brennstoff til sekundærrøret 20. Brennstoffet i sekundærrøret blander seg med luft som strømmer gjennom dette i et forhold som ligger under ca. 75% av det støkiometriske forhold for det anvendte brennstoff. Brennstoff som tilføres sekundærrøret avgis i dettes konvergerende del 21. Luft.som tilføres sekundærrøret akselereres samtidig i den konvergerende del på slik måte at lufthastigheten på brennstoffinnsprøytings-stedet overstiger brennstoffdråpenes hastighet. Når brennstoffdråpene fordampes i røret slites følgelig dampene bort fra brennstoffdråpene, noe som fremmer ytterligere fordampning. Resultatet blir at væskedråpene akselereres. Når brennstoff/ luftblandingen strømmer inn i den divergerende del 23, retarderes den. Dråpene, som har større bevegelsesmengde i strømmen, retarderes mindre hurtig enn luften, noe som medfører ytterligere atskillelse av damper fra dråpene. I den divergerende del divergerer sekundærrørets vegger under en vinkel på sju grader (7°) langs en aksial strekning på ca. 19 cm i en utførel-sesform av forbrenningskammeret, som er kjent for å kunne minske brennstoffdråpenes størrelse fra 50 um til størrelsesorden fra 2 til 20 pm. Fig. 8 viser den differanse mellom gasstrømmens og dråpestrømmens hastigheter som frembringer en økt fordampnings-hastighet.
Som vist i fig. 7 og 8 er en venturi- eller strupehals utformet i rørets 20 oppstrøms- eller innløpsende. Lufthastigheten i brennstoffmunnstykkets innsprøytningsplan er av størrel-sesorden 0,5 Mn. Det lave statiske trykk i området gjør det mulig å anvende et findelende forstøvningsmunnstykke i brenn-stof f tilf ørselsanordningen 38. Samtidig med dette medfører det fallende statiske trykk i den konvergerende del 21 at luften akselereres, slik at brennstoffdamper ikke kan strømme tilbake ut gjennom brennstoffrørets innløpsende. Brennstoff/luftblandingen fra røret 20 føres deretter gjennom kransen av virvelskovler 4 2.-Disse skovler gir blandingen en virvelbevegelse langs omkretsen, og i kombinasjon med den virvelroterende brennstoff/luftblanding fra primærrørene bringes et kraftig sentrifugalkraftfelt til å dannes i forbrenningssonen.
Ved antennelse og forbrenning av den primære brennstoff/ luftblanding minsker densiteten hos gassene i forbrenningssonen betydelig. Følgelig vil brennstoff/luftblandingen fra sekundær-rørene sentrifugeres utad inn i disse varme, lettere gasser.
De varme gasser hever temperaturen i den sekundære brennstoff/ luftblanding over selvantennelsespunktet, hvorved den sekundære blanding antennes. Den således -forserte blanding av den sekundære brennstoff/luftblanding med den brennende primære brennstoff/ luftblanding bevirker en meget hurtig forbrenning av det nærværende brennstoff. Det tidsrom hvor de nitrogen- og oksygen-holdige gasser utsettes for de høye forbrenningstemperaturer kan således etter kort varighet avbrytes ved innsprøyting av tem-peratursenkende tynningsluft gjennom hullene 32.
Den ovenfor beskrevne forbrenningsteknikk kan forståes bedre under henvisning til det i fig. 6 viste diagram over forbrenningstemperatur som funksjon av brennstoff/luftforhold. Ifølge den foreliggende oppfinnelse gjelder at forbrenningskammeret skal arbeide ved lave brennstoff/luftforhold, dvs. i et oksygenrikt miljø hvor forbrenningstemperaturen ligger betydelig under den støkiometriske temperatur. Ved brennstoff/ luftforhold som ikke overstiger 75% av støkiometriske verdier oppnås en tilstrekkelig begrensning av dannelsen av nitrogen-oksyd. Samtidig sikrer oksygenoverskuddet en fullstendig for brenning av brennstoffet, med resulterende lavt utslipp av karbon-monoksyd.
For å bibeholde lave brennstoff/luftforhold benyttes det trinnvis regulert forbrenning. I hele motorens belastningsområde er brennstoff/luftforholdene både i primær- og sekundær-rørene nøye regulert.
Diagrammet i fig. 5 viser brennstoff-fordelingsteknikken
og tilsvarende brennstoff/luftforhold for ASTM 2880 2GT, gassturbinbrennolje nr. 2. Brennstoff/luftforholdet i de primære rør holdes i området mellom 0,03 5 og 0,050. I dette området kan brennstoffet antennes med tenningsanordningen 34, og etter at antennelse har funnet sted kan stabil forbrenning bibeholdes.
I et visst punkt over tomgangseffekt begynner tilførsel av sekun-dærbrennstof fet . Av diagrammet i fig. 5 fremgår det at det sekundære brennstoff i begynnelsen tilføres i forhold nær 0. Forbrenning skulle riktignok ikke kunne underholdes ved så lave brenn-stof f/luf tf orhold alene, men"i det foreliggende forbrenningskammer sentrifugeres den sekundære brennstoff/luftblanding radialt utad inn i den brennende primære brennstoff/luftblanding. I den brennende primærblanding overstiger blandingsgassenes temperaturer lokalt brennstoffets selvantennelsespunkt, hvorved forbrenning av sekundærbrennstoffet muliggjøres. Kombinert primær- og sekundærbrennstoff fortsetter å tilføres mens motoren nærmer seg full effekt. Det er særlig å merke at brennstoff/ luftforholdene ved full effekt hverken i primær- eller sekundær-blandingsrørene overskrider en verdi på 0,050.
De fullstendige prinsipper for den således beskrevne arbeidsmåte forstås lettvint ved et tilbakeblikk på diagrammet i fig. 6. Dette diagram viser forholdet mellom brennstoff/luftforhold og forbrenningstemperatur.
De særlig egnete brennstoff/luftforhold for forbrenning i forbrenningskammeret faller i det med A betegnete område. Så lenge brennstoff/luftforholdet holdes på verdier på høyst 0,050 unngås slike nitrogenoksydutslipp som oppstår i det med B betegnete område. Av diagrammet i fig. 6 kan man også få opplysning om brennstoffets nedre antenne!sesgrense. Den nedre antennelsesgrense kan defineres som det laveste brennstoff/luftforhold hvor forbrenning kan underholdes ved en gitt temperatur. For gassturbinbrennolje nr. 2,ASTM 2880 2GT, er den nedre antennelsesgrense ca. 0,0185.Laveste brennstoff/luftforhold på ca. 0,03 5 er imidlertid nødvendig for å sikre kontinuerlig, stabil forbrenning. Det i fig. 6 viste diagrams område C er et ikke ønskelig lavt område for brennstoff/luftforhold.
I forbrenningskammeret som er beskrevet ovenfor er den kombinerte brennstoff/luftblandings nedre antennelsesgrense lik den primære brennstoff/luftblandings nedre antennelsesgrense. Forbrenning av den primære brennstoff/luftblanding finner sted i hele motorens belastningsområde ved brennstoff/ luftforhold på mellom 0,035 og 0,050. Brennstoff som strømmer inn gjennom de sekundære blandingsrør sentrifugeres radialt utad inn i den brennende primære brennstoff/luftblanding. Straks det sekundære brennstoff er blitt blandet med den brennende primære brennstoff/luftblanding, overskrides brennstoffets selvantennelsespunkt, og den sekundære brennstoff/luftblanding antennes. Resultatet blir en i høy grad stabil forbrenning i hele motorens driftsområde. Dessuten sikres en mager forbrenning med resulterende lavt nivå av nitrogenoksyddannelse.
De brennstoff/luftforhold og temperaturer som er angitt
i beskrivelsen ovenfor og vist på de medfølgende tegninger gjelder for ASTM 2880 2GT, et standardbrennstoff som anvendes i stasjonære gassturbinmotorer. Det støkiometriske brennstoff/ luftforhold for dette brennstoff er 0,0683. Sammenliknbare brennstoff/luftforhold og temperaturer kan angis for andre egnete brennstoffer, og de angitte prinsipper er ikke begrenset til det spesielt angitte brennstoff.
Claims (8)
1. Anordning til minskning av nitrogenoksydutslipp fra forbrenningskamre, med en fordampningsanordning som omfatter et langstrakt rør som er åpent i begge ender for gjennomstrømning av luft, karakterisert ved at dette rørs opp-strøms- eller innløpsende er utformet med et konvergerende parti og rørets nedstrøms- eller utløpsende er utformet med et divergerende parti, og ved rørets innløpsende en brennstofftilførsel-sesanordning som er innrettet til å avgi brennstoff i rørets konvergerende del.
2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det langstrakte rørs divergerende del har vegger som divergerer under en vinkel på 7° i forhold til røret senterakse, slik at luft som strømmer gjennom røret retarderes i den divergerende del.
3. Forbrenningskammer som omfatter en forbrenningssone med en sentral del og en radialt ytre del, omsluttet av et sylindrisk legeme, samt en på innløpssiden av forbrenningssonen anbrakt blandingssone for brennstoff og luft, som er utstyrt med et hovedbrennstoff- og luftblandingsrør omgitt av et antall tenn-brennstof f- og luftblandingsrør, karakterisert ved at hovedrøret i sin innløpsende er utformet med en konvergerende del og i sin utløpsende er utformet med en divergerende del og er innrettet til å bringe sin effluent til å strømme med en virvelbevegelse langs omkretsen inn i forbren-ningssonens sentrale del, og at hjelpebrennstoffrørene er orientert slik at effluenten fra disse bringes til å utføre den roterende virvelbevegelse langs omkretsen rundt forbrennings-sonens radialt ytre del.
4. Forbrenningskammer i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hovedbrennstoff- og luftblandings-røret i sin utløpsende er utstyrt med et virveldannende organ.
5. , Forbrenningskammer i samsvar med krav 4, karakterisert ved at hjelpebrennstoffrøret har delvis buktet form.
6. Forbrenningskammer i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det omfatter en anordning for tilførsel av brennstoff til tennbrennstoffrørene og en derav uavhengig anordning for tilførsel av brennstoff til hoved-brennstof f røret .
7. Forbrenningskammer som omfatter en forbrenningssone med en sentral del og en radialt ytre del samt en på innløpssiden av forbrenningssonen anordnet brennstoff/luftblandingssone, karakterisert ved
et antall primære brennstoff/luftblandingsrør som er orientert for avgivelse av en blanding av brennstoff og luft langs omkretsen inn i forbrenningskammerets radialt ytre del,
et sekundært brennstoff/luftblandingsrør som har et konvergerende parti i oppstrø msenden og et divergerende parti i nedstrømsenden og som er innrettet til under roterende virvelbevegelse langs omkretsen å avgi en brennstoff/luftblanding til forbrenningskammerets sentrale del, samt
en anordning for antennelse av den primære brennstoff/ luftblanding og derved bringe den sekundære brennstoff/luftblanding som roterer med virvelbevegelse å sentrifugeres utad inn i den brennende primære brennstoff/luftblanding.
8. Fremgangsmåte til drift av et forbrenningskammer som omfatter et sekundært brennstoff/luftblandingsrør og et antall primære brennstoff/luftblandingsrør anordnet i radial avstand utenfor dette rør, karakterisert ved
at brennstoff og luft tilføres det primære blandingsrør i et mengdeforhold på mellom 50 og 75% av det støkiometriske forhold for det anvendte brennstoff,
at brennstoffet og luften blandes i de primære blandingsrør, at blandingen avgis fra de primære blandingsrø r langs omkretsen inn i forbrenningskammerets radialt ytre del,
at blandingen fra de primære blandingsrø r antennes,
at brennstoff og luft tilføres det sekundære blandingsrør i et mengdeforhold som. ikke overstiger ca. 7 5% av det støkio-metriske forhold for det anvendte brennstoff,
at brennstoffet og luften blandes i det sekundære blandings-rør,
at brennstoffet akselereres i det sekundære rør og retarderes i dette,
at denne brennstoff/luftblanding bibringes virvelbevegelse langs omkretsen, samt
at den med. virvelbevegelse roterende blanding av brennstoff og luft fra det sekundære rør avgis til forbrenningskammerets sentrale del, hvorved den sekundære blanding av brennstoff og luft sentrifugeres radialt utad inn i den antente primære blanding.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/870,788 US4215535A (en) | 1978-01-19 | 1978-01-19 | Method and apparatus for reducing nitrous oxide emissions from combustors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO790132L true NO790132L (no) | 1979-07-20 |
Family
ID=25356065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO790132A NO790132L (no) | 1978-01-19 | 1979-01-16 | Fremgangsmaate og apparat til minskning av nitrogenoksydutslipp fra forbrenningskamre |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4215535A (no) |
| JP (1) | JPS54112411A (no) |
| AU (1) | AU4325679A (no) |
| BE (1) | BE873564A (no) |
| CA (1) | CA1124088A (no) |
| DE (1) | DE2901099A1 (no) |
| FR (1) | FR2415203A1 (no) |
| GB (1) | GB2012884A (no) |
| IT (1) | IT1110976B (no) |
| NL (1) | NL7900362A (no) |
| NO (1) | NO790132L (no) |
| SE (1) | SE7900322L (no) |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2950535A1 (de) * | 1979-11-23 | 1981-06-11 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Brennkammer einer gasturbine mit vormisch/vorverdampf-elementen |
| US4356698A (en) * | 1980-10-02 | 1982-11-02 | United Technologies Corporation | Staged combustor having aerodynamically separated combustion zones |
| DE3241162A1 (de) * | 1982-11-08 | 1984-05-10 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Vormischbrenner mit integriertem diffusionsbrenner |
| US4651534A (en) * | 1984-11-13 | 1987-03-24 | Kongsberg Vapenfabrikk | Gas turbine engine combustor |
| US5070700A (en) * | 1990-03-05 | 1991-12-10 | Rolf Jan Mowill | Low emissions gas turbine combustor |
| US5156002A (en) * | 1990-03-05 | 1992-10-20 | Rolf J. Mowill | Low emissions gas turbine combustor |
| US5805973A (en) * | 1991-03-25 | 1998-09-08 | General Electric Company | Coated articles and method for the prevention of fuel thermal degradation deposits |
| US5891584A (en) * | 1991-03-25 | 1999-04-06 | General Electric Company | Coated article for hot hydrocarbon fluid and method of preventing fuel thermal degradation deposits |
| US5247792A (en) * | 1992-07-27 | 1993-09-28 | General Electric Company | Reducing thermal deposits in propulsion systems |
| DE4318405C2 (de) * | 1993-06-03 | 1995-11-02 | Mtu Muenchen Gmbh | Brennkammeranordnung für eine Gasturbine |
| US5572862A (en) * | 1993-07-07 | 1996-11-12 | Mowill Rolf Jan | Convectively cooled, single stage, fully premixed fuel/air combustor for gas turbine engine modules |
| US5638674A (en) * | 1993-07-07 | 1997-06-17 | Mowill; R. Jan | Convectively cooled, single stage, fully premixed controllable fuel/air combustor with tangential admission |
| US5628182A (en) * | 1993-07-07 | 1997-05-13 | Mowill; R. Jan | Star combustor with dilution ports in can portions |
| US5613357A (en) * | 1993-07-07 | 1997-03-25 | Mowill; R. Jan | Star-shaped single stage low emission combustor system |
| US5377483A (en) * | 1993-07-07 | 1995-01-03 | Mowill; R. Jan | Process for single stage premixed constant fuel/air ratio combustion |
| US6220034B1 (en) | 1993-07-07 | 2001-04-24 | R. Jan Mowill | Convectively cooled, single stage, fully premixed controllable fuel/air combustor |
| US5450724A (en) * | 1993-08-27 | 1995-09-19 | Northern Research & Engineering Corporation | Gas turbine apparatus including fuel and air mixer |
| FR2717250B1 (fr) * | 1994-03-10 | 1996-04-12 | Snecma | Système d'injection à prémélange. |
| DE4417536A1 (de) * | 1994-05-19 | 1995-11-23 | Abb Management Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer |
| US5596873A (en) * | 1994-09-14 | 1997-01-28 | General Electric Company | Gas turbine combustor with a plurality of circumferentially spaced pre-mixers |
| US5672187A (en) * | 1994-11-23 | 1997-09-30 | Cyclone Technologies Inc. | Cyclone vortex system and process |
| US5791137A (en) * | 1995-11-13 | 1998-08-11 | United Technologies Corporation | Radial inflow dual fuel injector |
| DE19615910B4 (de) * | 1996-04-22 | 2006-09-14 | Alstom | Brenneranordnung |
| US5924276A (en) * | 1996-07-17 | 1999-07-20 | Mowill; R. Jan | Premixer with dilution air bypass valve assembly |
| US6250066B1 (en) * | 1996-11-26 | 2001-06-26 | Honeywell International Inc. | Combustor with dilution bypass system and venturi jet deflector |
| US6113078A (en) | 1998-03-18 | 2000-09-05 | Lytesyde, Llc | Fluid processing method |
| US6925809B2 (en) | 1999-02-26 | 2005-08-09 | R. Jan Mowill | Gas turbine engine fuel/air premixers with variable geometry exit and method for controlling exit velocities |
| US6252843B1 (en) | 1999-04-09 | 2001-06-26 | Hewlett Packard Company | Automatic clamping of compact discs |
| US7104528B2 (en) * | 2003-08-15 | 2006-09-12 | Lytesyde, Llc | Fuel processor apparatus and method |
| US7717096B2 (en) * | 2006-01-23 | 2010-05-18 | Lytesyde, Llc | Fuel processor apparatus and method |
| US7681569B2 (en) * | 2006-01-23 | 2010-03-23 | Lytesyde, Llc | Medical liquid processor apparatus and method |
| US8028674B2 (en) * | 2007-08-07 | 2011-10-04 | Lytesyde, Llc | Fuel processor apparatus and method |
| US8893500B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-11-25 | Solar Turbines Inc. | Lean direct fuel injector |
| US8919132B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-12-30 | Solar Turbines Inc. | Method of operating a gas turbine engine |
| FI124346B (fi) * | 2011-11-25 | 2014-07-15 | Rmv Tech Oy | Polttokammio |
| US9182124B2 (en) | 2011-12-15 | 2015-11-10 | Solar Turbines Incorporated | Gas turbine and fuel injector for the same |
| US9134023B2 (en) * | 2012-01-06 | 2015-09-15 | General Electric Company | Combustor and method for distributing fuel in the combustor |
| US10890329B2 (en) | 2018-03-01 | 2021-01-12 | General Electric Company | Fuel injector assembly for gas turbine engine |
| US10935245B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-03-02 | General Electric Company | Annular concentric fuel nozzle assembly with annular depression and radial inlet ports |
| US11286884B2 (en) | 2018-12-12 | 2022-03-29 | General Electric Company | Combustion section and fuel injector assembly for a heat engine |
| US11073114B2 (en) | 2018-12-12 | 2021-07-27 | General Electric Company | Fuel injector assembly for a heat engine |
| US11156360B2 (en) | 2019-02-18 | 2021-10-26 | General Electric Company | Fuel nozzle assembly |
| US12454909B2 (en) | 2021-12-03 | 2025-10-28 | General Electric Company | Combustor size rating for a gas turbine engine using hydrogen fuel |
| US12331932B2 (en) | 2022-01-31 | 2025-06-17 | General Electric Company | Turbine engine fuel mixer |
| US12215866B2 (en) | 2022-02-18 | 2025-02-04 | General Electric Company | Combustor for a turbine engine having a fuel-air mixer including a set of mixing passages |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2931174A (en) * | 1952-12-20 | 1960-04-05 | Armstrong Siddeley Motors Ltd | Vaporizer for liquid fuel |
| GB1172680A (en) * | 1967-12-29 | 1969-12-03 | Shell Int Research | Apparatus for Contacting Liquids and Gases. |
| FR2084292A5 (no) * | 1970-03-06 | 1971-12-17 | Dresser Ind | |
| US3899884A (en) * | 1970-12-02 | 1975-08-19 | Gen Electric | Combustor systems |
| US3722216A (en) * | 1971-01-04 | 1973-03-27 | Gen Electric | Annular slot combustor |
| US3748853A (en) * | 1971-10-27 | 1973-07-31 | Nasa | Swirl can primary combustor |
| JPS5228251B2 (no) * | 1974-03-05 | 1977-07-26 | ||
| US4058977A (en) * | 1974-12-18 | 1977-11-22 | United Technologies Corporation | Low emission combustion chamber |
| US3973390A (en) * | 1974-12-18 | 1976-08-10 | United Technologies Corporation | Combustor employing serially staged pilot combustion, fuel vaporization, and primary combustion zones |
-
1978
- 1978-01-19 US US05/870,788 patent/US4215535A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-01-10 AU AU43256/79A patent/AU4325679A/en not_active Abandoned
- 1979-01-12 DE DE19792901099 patent/DE2901099A1/de not_active Withdrawn
- 1979-01-15 SE SE7900322A patent/SE7900322L/xx unknown
- 1979-01-15 CA CA319,673A patent/CA1124088A/en not_active Expired
- 1979-01-16 NO NO790132A patent/NO790132L/no unknown
- 1979-01-16 GB GB791552A patent/GB2012884A/en not_active Withdrawn
- 1979-01-17 NL NL7900362A patent/NL7900362A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-01-18 FR FR7901202A patent/FR2415203A1/fr not_active Withdrawn
- 1979-01-18 BE BE192966A patent/BE873564A/xx unknown
- 1979-01-19 JP JP549779A patent/JPS54112411A/ja active Pending
- 1979-01-19 IT IT19422/79A patent/IT1110976B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2901099A1 (de) | 1979-07-26 |
| NL7900362A (nl) | 1979-07-23 |
| IT7919422A0 (it) | 1979-01-19 |
| IT1110976B (it) | 1986-01-13 |
| GB2012884A (en) | 1979-08-01 |
| CA1124088A (en) | 1982-05-25 |
| JPS54112411A (en) | 1979-09-03 |
| BE873564A (fr) | 1979-05-16 |
| US4215535A (en) | 1980-08-05 |
| SE7900322L (sv) | 1979-07-20 |
| AU4325679A (en) | 1979-07-26 |
| FR2415203A1 (fr) | 1979-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO790132L (no) | Fremgangsmaate og apparat til minskning av nitrogenoksydutslipp fra forbrenningskamre | |
| US3958413A (en) | Combustion method and apparatus | |
| US4054028A (en) | Fuel combustion apparatus | |
| KR950013648B1 (ko) | 건식 NOx 저배출 연소기 및 연소기로의 연료 공급 방법 | |
| US4412414A (en) | Heavy fuel combustor | |
| US3866413A (en) | Air blast fuel atomizer | |
| US4150539A (en) | Low pollution combustor | |
| JP2597785B2 (ja) | ガスタービン燃焼器用空気燃料混合器 | |
| KR100378566B1 (ko) | 가스터어빈엔진및그작동방법 | |
| US4192139A (en) | Combustion chamber for gas turbines | |
| US5657631A (en) | Injector for turbine engines | |
| US6889495B2 (en) | Gas turbine combustor | |
| US4112676A (en) | Hybrid combustor with staged injection of pre-mixed fuel | |
| US5407347A (en) | Apparatus and method for reducing NOx, CO and hydrocarbon emissions when burning gaseous fuels | |
| JPH05231617A (ja) | 低NOx短火炎バーナー | |
| SE436794B (sv) | Forbrenningskammare innefattande anordning for att under virvelrorelse leda in brensle-luftblandning i en forbrenningszon | |
| US4088741A (en) | Carbon black process | |
| US5285631A (en) | Low NOx emission in gas turbine system | |
| JPH10502727A (ja) | ガスタービンエンジン用低排気ガス燃焼器 | |
| US3067582A (en) | Method and apparatus for burning fuel at shear interface between coaxial streams of fuel and air | |
| CN115388406A (zh) | 低排放高速燃烧器、无焰燃烧装置及其点火方法 | |
| US4249373A (en) | Gas turbine engine | |
| RU2099639C1 (ru) | Горелка | |
| RU170609U1 (ru) | Горелка для сжигания газа и мазута | |
| JPH02502750A (ja) | 燃焼装置 |