ГОРЕЛКА

1. Горелка (1) для газотурбинного двигателя, содержащая:
- корпус (2) горелки,
отличающаяся тем, что в указанном корпусе заключена:
- указанная горелка (1), имеющая противоположные в аксиальном направлении, расположенные впереди и позади по потоку, концевые части;
- на расположенном впереди по потоку конце указанной горелки (1) расположена вспомогательная камера (5) сгорания, при этом указанная вспомогательная камера (5) сгорания снабжается топливом и воздухом для сжигания указанного топлива для образования потока неблокированной концентрации радикалов (32) на неравновесном уровне и тепла из вспомогательной зоны (22) сгорания, направляемого дальше по потоку вдоль осевой линии вспомогательной камеры (5) сгорания через горловину у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания;
- множество секций (4а, 4b, 4с) огнеупорной амбразуры окружают выход (6) вспомогательной камеры (5) сгорания и простираются от указанного выхода (6) в направлении дальше по потоку, при этом наружная секция (4b) огнеупорной амбразуры, имеющая больший диаметр, чем внутренняя секция (4а) огнеупорной амбразуры, простирается на большее расстояние дальше по потоку, чем внутренняя огнеупорная амбразура (4а);
- основное пространство для сгорания ограничено за указанной вспомогательной камерой (5) сгорания по ходу потока концевыми частями огнеупорной амбразуры (4а, 4b, 4с), при этом указанное основное пространство для сгорания образовано с возможностью удерживания в нем основного пламени (7) и зоны (20) рециркуляции для направления потока свободных радикалов обратно к передней точке (Р) торможения у выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания;
- при этом, по меньшей мере, первый канал (10), образованный в виде по существу кольцевого пространства между расположенной впереди по потоку секцией (4 а) огнеупорной амбразуры и ближайшей расположенной дальше по потоку секцией (4b) огнеупорной амбразуры, обеспечивает подачу воздуха (12) и топлива (14) в указанное основное пламя (7) в указанном пространстве для сгорания.
2. Горелка (1) по п.1, в которой завихритель (3) расположен у входной части указанного первого канала (10) для образования вихря топлива и воздуха в указанном первом канале (10).
1
3. Горелка (1) по п.2, в которой второй канал (11) образован в виде по существу кольцевого пространства между второй секцией (4b) огнеупорной амбразуры и третьей секцией (4с, 4c) огнеупорной амбразуры.
4. Горелка (1) по п.3, в которой указанный завихритель (3) расположен поперек входных частей как первого канала (10), так и второго канала (11) для образования вихря топлива и воздуха в указанных первом (10) и втором (11) каналах.
5. Горелка (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой приданная степень завихрения такова, что коэффициент завихрения превышает 0,6 и не превышает 0,8.
6. Горелка (1) по п.1, в которой половина α угла огнеупорной амбразуры предпочтительно превышает 20° и не превышает 25°.
7. Горелка (1) по п.6, в которой длина L огнеупорной амбразуры превышает L/D=0,5 и длина L огнеупорной амбразуры составляет менее L/D=2, где D - диаметр огнеупорной амбразуры (4b, 4с); предпочтительно длина L огнеупорной амбразуры составляет порядка L/D=1.
8. Горелка (1) по п.1, в которой предварительно смешанные воздух и топливо добавляются в основное пламя (7) из множества кольцевых каналов (25а, 30, 10, 11), распределенных вдоль направления основного пламени (7) по ходу потока.
9. Горелка (1) по п.8, в которой один из указанных кольцевых каналов (25а, 30) для подачи предварительно смешанных воздуха и топлива в основное пламя (7) расположен вокруг выхода (6) вспомогательной камеры (5) сгорания на расположенном впереди по потоку конце основного пламени (7), в то время как другой кольцевой канал для предварительно смешанных воздуха и топлива представляет собой указанный первый канал (10), расположенный дальше по ходу потока.
10. Горелка (1) по п.9, в которой дополнительный кольцевой канал для подачи предварительно смешанных воздуха и топлива в основное пламя (7) представляет собой указанный второй канал (11), расположенный за указанным первым каналом (10) по ходу потока.
11. Горелка (1) по п.9, в которой указанная вспомогательная камера (5) сгорания по существу окружена перфорированной плитой (25); охлаждающий воздух (26) подается через вход (27) для охлаждающего воздуха для проникновения через указанную плиту (25) и для охлаждения боковых стенок (21) вспомогательной камеры (5) сгорания; указанный охлаждающий воздух пропускается через второй завихритель (28), расположенный вокруг огнеупорной амбразуры (29) вспомогательной камеры (5) сгорания; топливо добавляется по каналу (30) для топлива и направляется через указанный второй завихритель (28); указанный охлаждающий воздух (26) и указанное добавленное топливо предварительно смешиваются в указанном втором завихрителе (28) и подаются в указанное основное пламя (7) у выхода вспомогательной камеры (5) сгорания.
12. Горелка по п.1, в которой указанная вспомогательная камера (5) сгорания по существу окружена перфорированной плитой (25); охлаждающий воздух (26) подается через вход (27) для охлаждающего воздуха для проникновения через указанную плиту (25) и для охлаждения боковых стенок (21) вспомогательной камеры (5) сгорания; указанный охлаждающий воздух (26) в нагретом состоянии подается в указанное основное пламя (7) как один из нижеследующего:
a) нагретый охлаждающий воздух выпускается вокруг огнеупорной амбразуры (29) вспомогательной камеры (5) сгорания, в результате чего обеспечивается подача нагретого охлаждающего воздуха в основное пламя (7) на самом переднем по потоку конце основного пламени (5);
b) нагретый охлаждающий воздух (26) пропускается в указанный первый канал (10), следовательно, вводится в указанное основное пламя (7) из первого канала (10), проходящего через огнеупорную амбразуру (4а, 4b, 4с), ограничивающую пространство для сгорания, в котором происходит указанный процесс сгорания;
с) охлаждающий воздух подается в указанный основной процесс сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси в виде смеси а) и b).
13. Горелка по п.1, в которой вспомогательная камера (5) сгорания имеет вход для топлива (23) и вход для воздуха (24), при этом указанное топливо и указанный воздух воспламеняются посредством запального устройства (34) для образования пламени (35) во вспомогательной камере сгорания.
14. Способ сжигания топлива по существу в процессе сгорания бедной смеси в горелке (1), имеющей две явно выраженные, выровненные в аксиальном направлении зоны сгорания, основную зону (20) рециркуляции и вспомогательную зону (22) сгорания, при этом способ включает в себя следующие этапы:
- сжигание основной части топлива в основном процессе сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси в пограничном слое (18) основного пламени (7), окружающего указанную зону (20) рециркуляции,
- сжигание топлива в поддерживающем процессе сгорания в указанной вспомогательной зоне (22) сгорания для подачи тепла и свободных радикалов в указанный основной процесс сгорания бедной, частично предварительно образованной смеси,
- циркуляцию несгоревших радикалов (31) в указанной основной зоне (20) рециркуляции назад в зону, расположенную впереди по потоку, к передней точке (Р) торможения,
- размещение указанной передней точки (Р) торможения так, чтобы она была расположена в месте, в котором указанные свободные радикалы выходят из указанной вспомогательной зоны (22) сгорания вдоль осевой линии вспомогательной камеры (5) сгорания.
15. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- сжигание более 90% топлива в указанном основном процессе сгорания.
16. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- сжигание до 1% топлива в указанном вспомогательном процессе сгорания.
17. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя следующий этап:
- инициирование - на стадии зажигания - пламени (35) бедной смеси во вспомогательной камере (5) сгорания посредством добавления топлива (23), смешанного с воздухом (24), и воспламенения смеси посредством использования запального устройства (34),
- после зажигания вспомогательного пламени (35) регулирование пламени при условиях сжигания или бедной смеси (с соотношением компонентов, которое меньше 1, и при соотношении компонентов, приблизительно составляющем 0,8), или богатой смеси (с соотношением компонентов, превышающим 1, и при соотношении компонентов, приблизительно составляющем от 1,4 до 1,6).