ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и газотурбостроения и может быть использована при проектировании парогазовых установок (ПТУ) для повышения энергетического потенциала выхлопных газов газотурбинной установки (ГТУ) перед их подачей в котел-утилизатор (КУ) ПТУ.
Уровень техники
Известно выбранное в качестве прототипа полезной модели горелочное устройство для подогрева выхлопных газов ГТУ перед их утилизацией в тепло-обменном процессе, содержащее установленную в плоскости поперечного сечения выхлопного газохода систему параллельных топливораздающих труб с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль каждой топливораздающей трубы в направлении движения нагреваемого потока выхлопных газов, причем каждая топливораздающая труба соединена с отдельным стабилизатором пламени в виде помещенного в свету топливораздающей трубы отрезка профильного уголка, раскрытого по направлению движения указанного потока (SU 694652, F02K 3/10, 1979 [1]). Согласно [1] для повышения равномерности распределения пламени по поперечному сечению выхлопного газохода каждая топливораздающая труба асимметрично расположена внутри топливораздающего канала большего диаметра с выпускными отверстиями, не совпадающими по расположению с выпускными отверстиями топливораздающих труб. Недостатками такого технического решения являются конструктивная сложность, повышенная металлоемкость и повышенное гидравлическое сопротивление топливного тракта.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является расширение зоны устойчивого горения и снижение неравномерности горения п о поперечному сечению выхлопного газохода и при более простой, по сравнению с прототипом, конструкции и уменьшенных металлоемкости и гидравлическом сопротивлении топливного тракта, а достигаемым техническим результатом - обеспечение возможности увеличения диаметра топливораздающей трубы за пределы габаритов поперечного сечения стабилизатора пламени.
Указанные задача и технический результат обеспечиваются тем, что в горелочном устройстве для подогрева выхлопных газов ГТУ перед их утилизацией в теплообменном процессе, содержащем установленную в плоскости поперечного сечения выхлопного газохода систему параллельных топливораздающих труб с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль каждой топливораздающей трубы в направлении движения нагреваемого потока выхлопных газов, причем каждая топливораздающая труба соединена с отдельным стабилизатором пламени в виде помещенного в свету топливораздающей трубы отрезка профильного уголка, раскрытого по направлению движения указанного потока, согласно полезной модели указанные стабилизаторы расположены по ходу потока выхлопных газов за топливораздающими трубами, а к каждому выпускному отверстию присоединен выпускной штуцер, пропущенный по линии ребра указанного профильного уголка в пространство его раскрытия. При этом на выходном конце каждого штуцера может быть установлено сопло. Или выходной конец каждого штуцера может быть снабжен двумя отводами, параллельными стенкам указанного профидьного уголка, а на выходном конце каждого отвода установлено сопло. Стенки стабилизатора пламени могут быть выполнены перфорированными.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и указанными задачей и техническим результатом состоит в следующем:
Расположение стабилизаторов пламени по ходу потока выхлопных газов за топливораздающими трубами снимает ограничение возможности увеличения диаметра последних поперечными габаритами уголкового профиля стабилизатора, что, в свою очередь, позволяет выбрать диаметр топливораздающей трубы достаточно большой для существенного уменьшения гидравлического сопротивления топливного тракта, препятствующего равномерному распределению топлива по выпускным отверстиям топливораздающих труб. Присоединение к каждому выпускному отверстию выпускного штуцера, пропущенного по линии ребра профильного уголка, стабилизатора пламени в пространство раскрытия уголка обеспечивает подачу топлива из находящейся за стабилизатором пламени топливораздающей трубы в зону действия указанного стабилизатора. Установка же на выходном конце выпускного штуцера сопла и выполнение стенок стабилизатора перфорированными, позволяют расширить зону устойчивого горения и снизить температуру стабилизатора, что увеличивает срок его службы.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг. 1 схематично изображено поперечное сечение выхлопного газохода ГТУ с установленным в нем горелочным устройством согласно полезной модели; на фиг. 2 - увеличенное изображение части фиг. 1 с видом одной топливораздающей трубы в сборе со стабилизатором пламени; на фиг. 3 - вид по А-А фиг. 2 с изображением узла соединения топливораздающей трубы со стабилизатором пламени; на фиг. 4 - то же с двумя отводами на выходном конце выпускного штуцера топливораздающей трубы.
Перечень позиций фигур чертежа
1 - выхлопной газоход ГТУ; 2 - коллектор для распределения топлива по топливораздающим трубам; 3 - топливораздающая труба; 4 - выпускные отверстия на топливораздающей трубе; 5 - образующая, вдоль которой расположены выпускные отверстия топливораздающей трубы; 6 - топливопровод для подвода топлива к топливному коллектору горелочного устройства; 7 - запорно-регулирующий клапан на топливопроводе подвода топлива к топливному коллектору; 8 - стабилизатор пламени в виде отрезка профильного уголка; 8.1 - стенки стабилизатора пламени (профильного уголка); 8.2 - перфорационные отверстия в стенках стабилизатора пламени; 9 - соединительные элементы для скрепления между собой топливораздающих труб горелочного устройства; 10 - выпускной штуцер на выпускном отверстии топливораздающей трубы горелочного устройства; 10.1, 10.2 - отводы выпускного штуцера; 11 - сопло на выходном конце штуцера или его отвода; 12 - поперечные ребра для скрепления стабилизатора пламени с топливораздающей трубой; 13 - запальник для зажигания топлива.
Подробное описание полезной модели
Горелочное устройство для подогрева выхлопных газов ГТУ перед их утилизацией в теплообменном процессе, в частности, перед подачей в КУ ПТУ (не показаны), содержит установленную в плоскости поперечного сечения выхлопного газохода 1 систему объединенных коллектором 2 параллельных топливораздающих труб 3 с выпускными отверстиями 4 (фиг. 1), равномерно расположенными в каждой трубе 3 вдоль ее образующей 5, расположение которой обеспечивает выход топлива в направлении движения нагреваемого потока выхлопных газов. Коллектор 2 соединен с топливопроводом 6, на котором установлен запорно-регулирующий клапан 7. Каждая топливораздающая труба 3 соединена с отдельным стабилизатором 8 пламени (фиг. 1-4) в виде помещенного в свету топливораздающей трубы 3 раскрытого по направлению движения потока выхлопных газов отрезка профильного уголка со стенками 8.1. Все стабилизаторы 8 скреплены между собой соединительными элементами 9 (фиг. 1). Согласно полезной модели, стабилизаторы 8 расположены по ходу потока выхлопных газов за топливораздающими трубами 3 (фиг. 1-4), что снимает ограничения по выбору диаметра последних, обеспечивающего достаточно малое гидравлическое сопротивление для равномерного распределения топлива по всем выпускным отверстиям 4 топливораздающих труб 3. Для подачи топлива в зону действия стабилизатора 8 пламени (в пространство раскрытия профильного уголка) к каждому выпускному отверстию 4 присоединен выпускной штуцер 10 (фиг. 3, 4), пропущенный по линии ребра профильного уголка стабилизатора 8 пламени в пространство раскрытия уголка. На выходном конце каждого штуцера 10 может быть установлено сопло 11 (фиг. 2, 3). По другому варианту (фиг. 3, 4) выходной конец каждого штуцера 10 снабжен двумя отводами 10.1, 10.2, параллельными стенкам 8.1 профильного уголка, образующего стабилизатор 8 пламени. При этом на выходном конце каждого отвода 10.1, 10.2 также может быть установлено сопло 11. Стенки 8.1 стабилизатора 8 пламени могут быть перфорированы отверстиями 8.2 (фиг 2). В сочетании с установкой сопел 11 на выходе штуцеров 10 или их отводов 10.1, 10.2 позволяет подавать топливо по краям зоны рециркуляции, таким образом, увеличивая стабильность горения. Каждая топливораздающая труба 3 по длине в нескольких местах жестко скреплена со своим стабилизатором 8 пламени поперечными ребрами 12 (фиг. 3, 4). Для зажигания топлива горелочное устройство снабжено запальниками 13 (фиг. 1) одного из известных типов.
Работа горелочного устройства согласно полезной модели осуществляется следующим образом. Поток выхлопных газов от ГТУ по выхлопному газоходу 1 подается в КУ ПТУ. При необходимости повышения энергетического потенциала выхлопных газов включают запальники 13 с одновременным открытием до требуемого положения запорно-регулирующего клапана 7 на топливопроводе 6. Благодаря возможности увеличения диаметра топливораздающих труб 3 до значения, определяющего их приемлемое гидравлическое сопротивление, топливо равномерно распределяется по всем выпускным отверстиям 4 горелочного устройства, откуда проходит через выпускные штуцеры 10 с отводами 10.1, 10.2 (фиг. 4) или без отводов (фиг. 3) и сопла 11 в зоны действия стабилизаторов 8 пламени. Равномерно распределенное по длине топливораздающих труб 3 и, следовательно, по сечению выхлопного газохода 1, пламя эффективно нагревает выхлопные газы ГТУ до требуемого уровня. При этом, по сравнению с прототипом, существенно упрощается сборка горелочного устройства за счет исключения необходимости асимметричного расположения топливораздающих труб внутри каналов большего диаметра. Соответственно уменьшается и общая металлоемкость горелочного устройства и повышается его эксплуатационный ресурс за счет перфораций стенок стабилизатора пламени.