КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области термической переработки твердых бытовых отходов для получения тепловой и электрической энергии, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей и может найти применение в области турбомашиностроения, в частности в наземных газотурбинных установках.
Известна двухзонная камера сгорания, содержащая корпус, по крайней мере, одну жаровую трубу, имеющую первую (дежурную) и вторую (основную) зоны горения, расположенные последовательно, смесительный канал второй зоны, образованный перегородкой, установленной в воздушном канале вокруг жаровой и примыкающей задней по потоку кромкой к жаровой трубе, и топливный коллектор (система впрыска топлива) второй зоны, расположенный вокруг жаровой трубы. Топливный коллектор содержит патрубки, расположенные рядом с входом в смесительный канал, образованный передней по потоку кромкой перегородки и жаровой трубой. Патрубки имеют множество отверстий для разбрызгивания топлива. Постников A.M. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. - Самара, 2002. Стр.135.
Недостатком такой камеры сгорания является наличие в потоке воздуха плохообтекаемых тел, которыми являются патрубки топливного коллектора, что может привести к срыву потока воздуха и проскоку пламени из жаровой трубы в смесительный канал.
Известна двухзонная камера сгорания, содержащая корпус, по крайней мере, одну жаровую трубу, имеющую первую (дежурную) и вторую (основную) зоны горения, расположенные последовательно, смесительные устройства второй зоны в виде лопаточных завихрителей с форсунками, расположенные по окружности внутри жаровой трубы. Постников A.M. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. - Самара, 2002. Стр.160.
Недостатком такой конструкции является то, что перемешивание топлива с воздухом происходит неравномерно в отдельных смесительных устройствах внутри жаровой трубы.
Известна двухзонная камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая жаровую трубу с расположенными последовательно по потоку дежурной и основной зонами горения с автономными фронтовыми устройствами - горелками и зоной смешения. Входная часть жаровой трубы, выполнена в виде полого диска, представляющего собой сопряжение торов малого и большого диаметров. Плоскость симметрии дисков перпендикулярна оси двигателя, в объеме малого тора выполнена дежурная зона горения, в объеме большого тора - основная зона горения, горелки дежурной зоны установлены равномерно по окружности наружной поверхности малого тора, а горелки основной зоны - симметрично на передней и задней относительно потока боковых поверхностях большого тора. Опубликованная заявка на изобретение №2001106449, МПК: F23R 3/30, 2003 г.
Известна двухзонная камера сгорания, содержащая корпус, по жаровую трубу с дежурной и основной зонами горения, расположенными последовательно. Воздушный канал, образованный между корпусом и жаровой трубой, перегородку, установленную в воздушном канале вокруг жаровой трубы в районе второй зоны с образованием между ней и жаровой трубой смесительного канала, вход которого сформирован между жаровой трубой и кромкой перегородки. Вторая по потоку кромка перегородки примыкает к жаровой трубе, в стенке которой выполнены отверстия для сообщения смесительного канала с полостью жаровой трубы, кроме того, камера сгорания содержит топливный коллектор второй зоны, топливный коллектор второй зоны расположен вокруг смесительного канала и сообщен с ним. Патент на полезную модель Российской Федерации №71419, МПК: F99Z 99/00, 2008 г. Данная камера, как и предыдущая сложна в изготовлении.
Полезная модель устраняет недостатки известных конструкций.
Заметную долю в составе твердых бытовых отходов составляют изделия из пластмассы (полихлорвиниловых изделий), из которых может быть получено жидкое высококалорийное топливо типа дизельного.
Задача полезной модели - использование получаемого из состава отходов пластмассы жидкого высококалорийного топлива совместно с низкокалорийным пирогазом, получаемым при плазмотермической переработке твердых бытовых отходов.
Техническим результатом полезной модели является, возможность работы на жидком и газообразном топливе, повышение рентабельности переработки твердых бытовых отходов для получения электроэнергии.
Поступающие на переработку отсортированные отходы, содержащие пластмассу, перерабатывают в жидкое дизельное топливо, а всю остальную массу несортированных твердых бытовых отходов подвергают плазмотермической переработке с получением пирогаза, оба вида топлива после очистки подают в двухзонные камеры сгорания газовых турбин.
Технический результат достигается тем, что двухзонная камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая жаровые трубы две зоны горения дежурную и основную с фронтовыми устройствами и зоной смешения, содержит кольцевой корпус внутри которого по окружности размещены жаровые трубы, на корпусе установлена электроразрядная свеча зажигания, штуцер для подвода пиролизного газа в основную зону горения 9 и штуцер для подвода жидкого топлива в зону дежурного горения, каждая жаровая труба снабжена фронтовым устройством с форсункой и завихрителем, двухзонная камера содержит диффузор ввода компремированного воздуха, на каждой жаровой трубе в зоне горения основного топлива выполнены радиальные отверстия для подвода воздуха в зону основного горения и отверстия для обеспечения воздушного охлаждения стенок жаровой трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлена двухзонная комбинированная камера сгорания, для работы на жидком и газообразном топливе, где:
1 - корпус камеры сгорания; 2 - жаровые трубы камеры сгорания; 3 - штуцер для подвода пиролизного газа; 4 - штуцер для подвода жидкого топлива; 5 - свеча зажигания; 6 - фронтовое устройство с форсункой и завихрителем; 7 - диффузор ввода компремированного воздуха; 8 - зона дежурного горения; 9 - основная зона горения; 10 - зона горения пиролизного газа; 11 - отверстия для подвода воздуха в зону горения; 12 - отверстия для подвода воздуха охлаждения стенок жаровой трубы; 13 - газосборник; 14 - лопатки соплового аппарата газовой турбины.
Камера сгорания газотурбинного двигателя состоит из кольцевого корпуса 1, внутри которого по окружности размещены двенадцать жаровых труб 2. На корпусе 1 камеры сгорания установлена электроразрядная свеча зажигания 5, а также штуцер 3 - для подвода пиролизного газа в основную зону горения 9 и штуцер 4 - для подвода жидкого топлива в зону дежурного горения 8.
Каждая жаровая труба 2 снабжена фронтовым устройством 6 с форсункой и завихрителем, обеспечивающим распыление и смешение жидкого топлива с воздухом. На корпусе каждой жаровой трубы 2 в зоне горения 10 основного топлива (пиролизного газа) выполнены радиальные отверстия 11 для подвода воздуха в зону основного горения 10 и отверстия 12 для обеспечения воздушного охлаждения стенок жаровой трубы 2.
Атмосферный воздух, сжатый в осевом компрессоре газотурбинного двигателя, поступает из выходного диффузора 7 компрессора в диффузор камеры сгорания 8, частично омывая снаружи жаровую трубу 2, а, частично поступая во фронтовое устройство 6, снабженное форсункой и завихрителем.
Сжатый воздух смешивают с жидким топливом, получают топливовоздушную смесь, воспламеняемую с помощью свечи 5.
Жидкое топливо, сгорая в зоне дежурного горения 8, обеспечивает запуск двигателя и режим холостого хода. В зоне дежурного горения 8 обеспечивают режим диффузионного горения на богатой смеси (при коэффициенте избытка воздуха α<1). Основное топливо (пирогаз - до 80% всего топлива) подают в камеру сгорания по трубопроводу через штуцер 3 в основную зону горения 9.
В зоне горения пиролизного газа 10 его смешивают с воздухом, поступающим в жаровую трубу 2 через отверстия 11, а воспламеняют от дежурной зоны горения 8. В основной зоне горения 9 обеспечивают режим гомогенного горения бедной смеси (при коэффициенте избытка воздуха α>1) и при более низкой температуре, что снижает образование окислов азота. Таким образом, обеспечивают устойчивое горение бедной смеси. Продукты горения направляют в газосборник 13 и на лопатки соплового аппарата 14 турбины.