用于筒式燃烧器的喷燃器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于筒式燃烧器的喷燃器。本发明专利技术涉及一种用于燃气涡轮的燃烧室的喷燃器，其具有混合和喷射装置，其中，混合和喷射装置包括限定气体流通道的限制壁和至少两个流线型本体(22)，每个流线型本体沿第一横向方向延伸到气体流通道中。每个流线型本体(22)具有布置成基本上平行于主流方向(14)的两个侧向表面，侧向表面在它们的上游侧处连结于彼此，以形成本体的前缘，并且在它们的下游侧处连结，以形成本体(22)的后缘。每个流线型本体(22)具有垂直于第一横向方向(49)的横截面，其成形为流线型轮廓。本发明专利技术还涉及一种在燃气涡轮中使用所述喷燃器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于筒式燃烧器的喷燃器。本专利技术涉及一种用于燃气涡轮的燃烧室的喷燃器，其具有混合和喷射装置，其中，混合和喷射装置包括限定气体流通道的限制壁和至少两个流线型本体(22)，每个流线型本体沿第一横向方向延伸到气体流通道中。每个流线型本体(22)具有布置成基本上平行于主流方向(14)的两个侧向表面，侧向表面在它们的上游侧处连结于彼此，以形成本体的前缘，并且在它们的下游侧处连结，以形成本体(22)的后缘。每个流线型本体(22)具有垂直于第一横向方向(49)的横截面，其成形为流线型轮廓。本专利技术还涉及一种在燃气涡轮中使用所述喷燃器的方法。【专利说明】用于筒式燃烧器的喷燃器
本专利技术涉及用于燃气涡轮的喷燃器，其具有突出地弯曲的优选为柱形的燃烧室，喷燃器包括组合式混合和喷射装置。
技术介绍
混合装置是用于燃气涡轮的环境友好的喷燃器的必需部件。它们在喷燃器中使连续流动的燃料流与氧化流体(例如空气)混合，用于随后的燃烧室中的预混合燃烧。在现代燃气涡轮中，燃料和氧化流体的良好混合是用于具有较少排放物的完全燃烧的先决条件。混合装置的优化旨在减少获得规定的均匀度所需的能量。在连续的流混合过程中，混合装置上面的压降是混合程序的能量成本的度量。此外，获得规定的均匀度所需的时间和空间是用于评价混合装置或混合元件的重要参数。高涡轮入口温度提高标准燃气涡轮的效率。由于高入口温度，故出现高氧化一氮排放水平和较高寿命周期成本。可利用顺序燃烧循环来减轻这些问题，其中，与常规涡轮相t匕，压缩机输送几乎双倍的压力比。主流经过第一燃烧室(例如使用EP I 257 809或US4，932，861中公开的一般类型的喷燃器，其也被称为“EV”燃烧器，其中，EV表示环境)，其中，燃料的一部分燃烧。在于高压涡轮级处膨胀之后，添加和燃烧更多燃料(例如使用US5，431，018或US 5，626，017或US 2002/0187448中公开的类型的喷燃器，其也被称为SEV燃烧器，其中，“S”表示顺序)。两种燃烧器包含预混合喷燃器，这是因为较少氧化一氮排放物另外需要燃料和氧化剂的高混合质量。因为第二燃烧器由第一燃烧器的膨胀排气供给，所以操作条件允许燃料空气混合物的自燃(自发点燃或自动点燃)，而不需要向混合物供应附加的能量。为了防止燃料空气混合物在混合区中点燃，其中的驻留时间必须不超过自燃延迟时间。该标准确保喷燃器内部的无火焰区。然而，该标准对获得横跨喷燃器出口区域的适当的燃料分配方面提出挑战。SEV喷燃器当前仅设计用于以天然气和油操作。因此，相对于主流的动量通量来调节燃料的动量通量，以便穿透到漩涡中。这通过使用来自最后的压缩机级的空气(高压载体空气)来完成。高压载体空气绕过高压涡轮。燃料和氧化剂随后在混合区的出口处混合正好足以允许较少的氧化一氮排放物(混合质量)和避免逆燃(驻留时间)，燃料空气混合物在混合区中自动点燃可引起该逆燃。在没有进一步修改的情况下，就无法对当前用于燃气涡轮(例如阿尔斯通的GT24或GT26)的已知SEV几何形状升级，以配合具有柱形几何形状的筒式燃烧器，这是因为无法同时维持驻留时间和流体动态结构，即，如上所述的已知SEV构思对筒式燃烧器不起作用。WO 2011/054760和WO 2011/054766描述燃气涡轮喷燃器，其具有用于具有环形或矩形横截面的喷燃器的组合式混合和喷射装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于大致柱形燃烧器(例如筒式燃烧器)的喷燃器，其产生低的气体压降，同时提供燃料和气体的均匀混合。这种喷燃器对于反应性高的状况特别有利，即，对于喷燃器的入口温度高的情形，和/或对于将喷燃反应性高的燃料，特别是氢成分高的燃料或MBtu高的燃料的情形。在此处，提出一种具有特定几何形状和组合式混合和喷射装置的喷燃器，当将气体(例如空气)和燃料混合成均匀性高的混合物时，该喷燃器仅产生最小压降。特定几何形状可有助于避免低速气穴。提出该喷燃器，以提高具有基本上非矩形的燃烧室(例如筒式燃烧器)的燃气涡轮发动机的效率。此外，根据本专利技术的喷燃器意图提高燃料容量和简化设计。通过提供用于燃气涡轮的燃烧室的、具有混合和喷射装置的喷燃器来实现这些和其它目的，其中，混合和喷射装置包括: 限制壁，其限定具有纵向轴线的气体流通道、入口区域，以及在主流方向上在其下游的出口区域； 至少两个流线型本体，其均沿第一横向方向从限制壁的第一区垂直于主流方向或相对于主流方向倾斜地延伸到气体流通道中； 每个流线型本体具有布置成基本上平行于主流方向的两个侧向表面，在该两个侧向表面之间有中心平面，侧向表面在它们的上游侧处连结于彼此以形成本体的前缘，并且在它们的下游侧处连结以形成本体的后缘； 每个流线型本体具有垂直于第一横向方向的横截面，该横截面成形为流线型轮廓；其中，所述流线型本体中的至少一个设置有混合结构以及至少一个燃料喷嘴，该至少一个燃料喷嘴位于其后缘处，用于基本上平行于主流方向将至少一种燃料引入到流通道中， 其中，喷燃器包括沿着第一横向方向具有不同的长度的流线型本体中的至少两个。特别地，流线型本体沿着第一横向方向在不同的长度上面延伸穿过主流通道。如果下文提到本体在第一横向方向上的长度，则这具有长度意义，而且上下文与该解释不冲突。第一横向方向是流线型本体沿着其延伸到气体流通道中的纵长方向。根据优选实施例，限制壁限定具有大致突出地弯曲的横截面的气体流通道，气体流通道的横截面优选为突出的度量空间，优选为严格突出的度量空间，即，没有笔直部分，最优选为基本圆形、椭圆形或透镜状的形状。横截面尤其为大致非矩形且非环形的。将理解，混合和喷射装置可包括多于一个具有特定长度的流线型本体，例如具有特定长度的两个本体和两个较短的本体。由于气体流通道突出地弯曲，故沿着第一横向方向具有较长长度的本体布置成比较短的本体更接近通道的中心，至少对于本体基本上笔直并且相对于它们的第一横向方向基本上平行于彼此的布置是这样。突出地弯曲的横截面(特别是大致圆形、椭圆形或透镜状横截面)是有利的，这是因为其增强混合和喷射装置的机械完整性，并且因为在该装置中有效地避免了转角。热气和燃料在矩形或大致矩形的横截面的转角中混合可导致转角中的不均匀混合。因此，使用突出地(即，向外)弯曲的气体流通道是有益的。本体的如由穿过流线型本体的切口提供的流线型轮廓是空气动力学轮廓，切口基本上垂直于第一横向方向，即，大致沿着主流方向，该空气动力学轮廓典型地包括具有圆形前缘区且随侧向表面延伸到后缘的前缘。所述轮廓的宽度分配(即，轮廓的两个侧向表面之间的最小距离)具有优选地定位成与所述本体的后缘相比更接近前缘的最大宽度。宽度从最大宽度的下游朝向后缘基本上连续地减小。然而，轮廓的一些部分可具有恒定宽度。后缘形成尖锐边缘或圆形边缘。在一个实施例中，后部区段(即，流线型本体的下游部分)具有恒定的厚度分配。具有恒定的厚度分配的后部区段从后缘在例如至少30%的轮廓长度上面(逆着主流方向)延伸。在又一个实施例中，具有恒定的厚度分配的后部区段在50%或甚至高达80%的轮廓长度上面延伸。又一个优选实施例的特征在于，流线型本体包括基本上笔直的前缘。然而，前缘还可为圆形、弯曲或略微扭曲的。根据优选实施例，多个流线型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮的燃烧室的喷燃器(1)，其具有混合和喷射装置(43)，其中，所述混合和喷射装置(43)包括：限制壁(44)，其限定具有纵向轴线(47)的气体流通道(440)、入口区域(45)，以及在主流方向(14)上在其下游的出口区域(46)；至少两个流线型本体(22)，其均沿第一横向方向(49)从所述限制壁(44)的第一区(441)垂直于所述主流方向(14)或相对于所述主流方向(14)倾斜地延伸到所述气体流通道(440)中；每个流线型本体(22)具有布置成基本上平行于所述主流方向(14)的两个侧向表面(33)，在所述两个侧向表面(33)之间有中心平面(35)，所述侧向表面(33)在它们的上游侧处连结于彼此以形成所述本体(22)的前缘(25)，并且在它们的下游侧处连结以形成所述本体(22)的后缘(24)；每个流线型本体(22)具有垂直于所述第一横向方向(49)的横截面，所述横截面成形为流线型轮廓(48)；其中，所述流线型本体(22)中的至少一个设置有混合结构(28，29；60)以及至少一个燃料喷嘴(15)，所述至少一个燃料喷嘴(15)位于其后缘(24)处，用于基本上平行于所述主流方向(14)将至少一种燃料引入到所述流通道(440)中，其特征在于，所述流线型本体(22)中的至少两个沿着所述第一横向方向(49)具有不同的长度。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A西亚尼，JP伍德，DA潘内尔，E弗雷塔格，U本兹，A特尤尔，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH