Kruhový horák pre spaľovacie turbíny s nízkymi emisiami škodlivín

Číslo patentu: U 5733

Dátum: 05.04.2011

Autori: Sláma Jiří, Slavík Antonín, Parýzek Stanislav

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka kruhového horáka spaľovacej komory pre spaľovacie turbíny, pozostávajúce z prívodu zemného plynu, zapaľovacieho horáka a vzduchových kanálov.Doteraj ší stav technikyZo stavu techniky sú známe viaceré typy horákov používaných V spaľovacej komore spaľovacej turbíny. Napr. zo spisu CZ 2003-1436 A 3 je známy horák s vencom prívodných kanálov.Zo spisu CZ 1992-111 A 3 je známy horák opatrený zmiešavacom vzduchu a difúzorom. V inom spise CZ 1989-3413 A 3 je predstavený horák opatrený sústavou zmiešavacich dýz a radiálnyrni vzduchovýrni otvormi.V spise EP 1435484 A 2 je predstavený horák so stredovou privodnou trubicou paliva a symetricky okolo nej usporiadané kruhové štrbiny pre prívod vzduchu. Z dokumentu US 5 755 821 je známy horák opatrený vencom z prívodných rúrok po jeho vonkajšom kruhovom okraji. Dokument W 0 2008/057685 predstavuje horák opatrený na čele uprostred kruhom malých otvorov a po obvode sú opäť do kruhu usporiadané elipsovité otvory orientované tak, že vonkajší je v osi prechádzajúei stredom hlavice a vnútorný je usporiadaný k prvému otvoru tangenciálne a je rovnako elipsovitý.Zemný plyn je teda bežne doposiaľ spaľovaný v spaľovacej komore spaľovacej turbíny pomocou bodových horákov, rozmiestnených symetricky v čele spaľovacej komory. Tieto horáky sú tvorené koncovou dierovanou hlavicou, ktorou je do zóny horenia vnútri spaľovacej komory privádzaný zemný plyn rúrkou prívodu plynu. Jednotlivé horáky sú vnútri spaľovacej komory napojené na rozdeľovač zemného plynu. Rozdeľovač zemného plynu je prepoj ený potrubím s regulačným ventilom ovládaným riadiacim systémom turboagregátu s ohľadom na požadované otáčky a výkon spaľovacej turbíny.Koncová hlavíca horáka je vnútri komory zasunutá do lopatkového víriča, ktorý je súčasťou čela plamenca spaľovacej komory. Týmto lopatkovým víričom e do zóny horenia privádzaný spaľovací Vzduch.Tento druh horáka pri svojej prevádzke produkuje v závislosti na výkone spaľovacej turbíny veľké množstvo emisií NO a CO. Obsah týchto škodlivín pri väčšine prevádzkových režimov spaľovacej turbíny vysoko prekračuje zákonom stanovené limity.Uvedené nedostatky odstraňuje v značnej miere kruhový horák pre spaľovaciu komoru spaľovacej turbíny s nízkyrni emisiami škodlivín. Podstata tohto technického riešenia spočíva v tom, že v ústí horákových trubiek rozvodu plynu sú usporiadané sústredené prstence opatrené smerom k zóne horenia výstupnými otvormi a na opačnej strane dýzarni a/alebo zátkami, pričom medzi jednotlivými prstencami sú usporiadané lopatkové mreže pre prívod spaľovacieho vzduchu do zóny horenia a na rúrky rozvodu plynu sú napojené rúrky prívodu plynu.Vo výhodnom uskutočnení predstavuje kombináciu počtu zátok a dýz regulačný prvok na stanovenie množstva dodávaného zemného plynu do prsteneov.V inom výhodnom uskutočnení sú medzi rúrkami prívodu plynu a rýchlo uzatváracím a regulačným ventilom spaľovacej turbíny na vetvách potrubí prívodu plynu usporiadané elektromagnetické ventily na reguláciu množstva zemného plynu do jednotlivých prsteneov.V ďalšom výhodnom uskutočnení sú elektromagnetické ventily prívodu zemného plynu napojené na ovládaciu elektronickú jednotku na určenie množstva zemného plynu do jednotlivých prsteneov.V inom výhodnom uskutočnení prepája ovládacia elektronická jednotka elektromagnetické ventily v závislosti od signálu indikácie teploty spalín pred turbínou a/alebo od otáčok rotorov turbíny. Prívod zemného plynu do jednotlivých prstencov je riadený elektromagnetickými ventilmi a riadiacou elektronickou jednotkou zariadenia, čo umožňuje spaľovanie zemného plynu v spaľovacej komore spaľovacej turbíny tak, že v celom rozsahu prevádzky spaľovacej turbíny, t. j. od voľnobehu až po plné zaťaženie spaľovacej turbíny, bude značne znížený obsah škodlivín v spalinách pod hranicu platných limitov.Prehľad obrázkov na výkresochTechnické riešenie je znázomené pomocou výkresov. Obr. l predstavuje rez kruhovým horákom, obr. 2 znázorňuje detail vyústenia horákovej rúrky na rozvod plynu do spaľovacej komory, na obr. 3 je znázornený čelný pohľad na vyústenie horákovej rúrky na rozvod plynu do spaľovacej komory a na obr. č. 4 je schéma usporiadania prvkov celého horákového systému vrátane systému riadenia prívodu plynu.Príklad uskutočnenia technického riešeniaNa obr. 1 je rez kruhovým horákom a sú na ňom vidieť lopatkové mreže ą so sústrednýrni prstencarni l,ktoré sú prepojené rúrkami g rozvodu plynu. Ďalej je vidieť spaľovací priestor § vnútri spaľovacej komory.Na obr. 2 je detail vyústenia horákovej rúrky g na rozvod plynu do spaľovacej komory. J e vidieť, že v ústí horákovej rúrky g sú usporiadané sústredné prstence l s otvormi Z pre výstup zcrrmého plynu. Na horákové rúrky g rozvodu plynu sú pripojené rúrky i prívodu zemného plynu. Prepojenie prstencov l s rúrkami g rozvodu plynu je vykonané pomocou dýz 10. Vonkajšie prstence l sú však od rozvodu plynu z horákových rúrok g oddelené zátkami 9. Medzi prstencami g sú usporiadané lopatkové mreže s na prívod spaľovacieho vzduchu do spaľovacieho priestoru g. Na obr. obr. 3 je znázomený čelný pohľad na vyústenie horákovej rúrky g na rozvod plynu do spaľovacej komory. Sú opäť vidieť sústredené prstence l, ktoré sú prepojené horákovými rúrkami g rozvodu plynu. Ďalej sú tu vidieť lopatkové mreže g, ktoré celkom vyplňujú priestor medzi sústredenýrni prstencarni. Z obrázka je ďalej vidieť spôsob upevnenia predného diela l 6 plamenca k plášťu Ľ spaľovacej komory pomocou šikmých úchytov l 8.Na obr. 4 je znázomená schéma usporiadania prvkov celého systému. Kruhový horák je tvorený sústredenými prstencami 1, ktoré sú prepojené horákovými rúrkami g rozvodu plynu. K horákovým rúrkam g rozvodu plynu sú pripojené cez prívodné rúrky jednotlivé vetvy 1 v 4 potrubia prívodu zemného plynu. Jednotlivé vetvy g prívodu plynu sú bud priamo alebo cez elektromagnetické ventily j prepojené s regulačnýrn ventilom a rýchlo uzatváracírn ventilom l spaľovacej turbíny. Prepojenie prstencov l s horákovými rúrkami g rozvodu plynu je uskutočnené pomocou zátok 2 a dýz 1 Q. T 0 znamená, že určité prstence l sú vždy prepojené iba s určitými rúrkami g rozvodu plynu a s určitými potrubnými vetvami 14 prívodu plynu. To umožňuje za prevádzky v závislosti od signálu 13 od teploty spalín a/alebo od signálu Q od otáčok rotorov pomocou elektromagnetických ventilov i zapínať pomocou riadiacej elektronickej jednotky g iba určité prstence l a tým zaistiť v zóne horenia spaľovacej komory také podmienky, ktoré sú optimálne na dosiahnutie nízkych emisií NOX a CO.Funkcia zariadenia podľa technického riešenia je taká, že plyn po prechode rýchlym uzatváracím ventilom Q a regulačným ventilom 11 spaľovacej turbíny prechádza otvorenými elektromagnetickými ventilrni s,do jednotlivých vetví 5 prívodov plynu. Z nich vstupuje do rúrok g rozvodu plynu z ktorých postupuje dýzarni m do prstencov l. Z prstencov i vystupuje otvormi Z do zóny horenia spaľovacej komory, kde zhorí po zrniešaní so vzduchom, ktorý bol do zóny horenia spaľovacej komory privedený cez lopatkové mreže §. Aby bola v zóne horenia spaľovacej komory udržovaná z hľadiska nízkej tvorby CO a NOX optimálna teplota, sú ovládané elektronickou jednotkou Q v závislosti od signálu Q od teploty spalín a/alebo od signálu Q od otáčok rotorov uzatvárané a otvárané elektromagnetické ventily 5 tak, že pri čiastočnom zaťažení je plyn privádzaný iba do niektorých prstencov 1, pri plnom zaťažení do všetkých prstencov l. Počet prstencov l a počet elektromagnetických ventilov 5 sa mení podľa typu spaľovacej turbíny. V každom prípade ale nebude jedna z vetví M zemného plynu nikdy osadená elektromagnetickým ventilom j, pretože touto vetvou je vedený priamo do kruhového horáka trvale počas celej doby horenia v spaľovacej komore zemný a stabilizačný plyn.1. Kruhový horák pre spaľovacie turbíny s nízkyrni emisiarni škodlivín, pozostávajúci z prívodu zemného plynu, zapaľovacieho horáka, vzduchových kanálov, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že v ústí horákových rúrok (2) rozvodu plynu sú usporiadané sústredené prstence (l) opatrené smerom k zóne horenia (8) výstupnými otvormi (7) a na opačnej strane dýzami (10) a/alebo zátkarni (9), pričom medzi prstencami (l) sú usporiadané lopatkové mreže (3) na prívod spaľovacieho vzduchu do zóny horenia (8) a na horákové rúrky(2) rozvodu plynu sú napojené rúrky (4) prívodu plynu.2. Kruhový horák podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že kombinácia počtu zátok (9) a dýz (10) predstavuje regulačný prvok na stanovenie dodávky zemného plynu do prstencov (l).3. Kruhový horák podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že medzi rúrkami (4) prívodu plynu a rýchlym zatvárajúcim ventilom (15) a regulačným ventilom (l 1) spaľovacej turbíny sú na jednotlivých vetvách (14) potrubí zemného plynu usporiadané elektromagnetické ventily (5) na reguláciu množstva zemného plynu do jednotlivých prstencov (l).4. Kruhový horák podľa nároku 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že elektromagnetické ventily (5) sú napojené na ovládaciu elektronickú jednotku (6) na určenie množstva zemného plynu do jednotlivých prstencov (l).S. Kruhový horák podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že ovládacía elektronická jednotka (6) prepája elektromagnetické ventily (5) V závislostí od signálu indíkácíc (13) teploty spalín a/alebo signálu (12) od otáčok rotorov.

MPK / Značky

MPK: F23D 14/00

Značky: horák, nízkými, škodlivin, emisiami, spaľovacie, kruhový, turbiny

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-u5733-kruhovy-horak-pre-spalovacie-turbiny-s-nizkymi-emisiami-skodlivin.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Kruhový horák pre spaľovacie turbíny s nízkymi emisiami škodlivín</a>

Podobne patenty