具有嵌套燃料歧管系统的可变体积燃烧器技术方案

本发明专利技术提供一种具有嵌套燃料歧管系统的可变体积燃烧器。所述燃烧器可包括：若干微混合器燃料喷嘴、与所述微混合器燃料喷嘴连通以向其传送燃料流的燃料歧管系统以及用以操纵所述微混合器燃料喷嘴和所述燃料歧管系统的线性致动器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种具有嵌套燃料歧管系统的可变体积燃烧器。所述燃烧器可包括：若干微混合器燃料喷嘴、与所述微混合器燃料喷嘴连通以向其传送燃料流的燃料歧管系统以及用以操纵所述微混合器燃料喷嘴和所述燃料歧管系统的线性致动器。【专利说明】具有嵌套燃料歧管系统的可变体积燃烧器关于由联邦政府赞助的研究的声明本专利技术受到政府支持，合同编号为DE-FC26-05NT42643，由美国能源部授予。政府享有本专利技术的某些权利。
本专利技术大体上涉及燃气涡轮机领域，更确切地说，涉及具有机动的微混合器的燃料喷嘴的可变体积燃烧器，其燃料喷嘴与嵌套设置的燃料歧管系统相连通。
技术介绍
燃气涡轮发动机的工作效率和总输出大体上随热燃烧气体流温度的增高而增大。然而，高的燃烧气体流温度可能产生较高水平的氮氧化物和其他类型的管制排放物。因此，在以下益处之间存在一种平衡的做法:在有效高温范围内操作燃气涡轮发动机，同时又确保氮氧化物和其他类型的管制排放物的输出保持在规定水平以下。此外，不同的负载水平、不同的环境条件和许多其他类型的操作参数也可以对总燃气涡轮机效率和排放物具有显著影响。通过在燃烧之前提供燃料流与空气流的良好混合，可以促进较低排放水平的氮氧化物等等。这种预混合倾向于减小燃烧温度梯度和减少氮氧化物的输出。一种提供这种良好混合的方法是通过使用具有许多微混合器燃料喷嘴的燃烧器。一般来说，微混合器燃料喷嘴使小体积的燃料和空气在燃烧之前在腔室内的许多微混合器管中进行混合。尽管当前微混合器燃烧器和微混合器燃料喷嘴设计提供提高的燃烧性能，但是在某些类型的操作条件下用于微混合器燃料喷嘴的可操作性窗口可能至少部分地由动力学和排放物方面的问题所限定。确切地说，某些内部部件的工作频率可以耦合，以便产生高频或低频动力场。这样的动力场可能对燃烧器部件以及下游涡轮机部件的物理性质具有负面影响。在这种情况下，当前燃烧器设计可以通过使燃料流或空气流分级以防止动力场的形成，来试图避免此类操作条件。分级力求产生具有稳定燃烧的局部区域，即使就排放物、可燃性等等而言大部分条件可能使设计超出通常工作范围。然而，这样的分级可能需要时间密集校准并且还可能需要在低于最佳水平下操作。因此，希望有改进的微混合器燃烧器设计。此类改进的微混合器燃烧器设计可以促进燃料流和空气流在其中进行良好混合，以便以较高的温度和效率进行操作而同时具有较低的总排放和较低的动力学。此外，此类改进的微混合器燃烧器设计可以实现这些目标而不会大大增加总系统复杂性和成本。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器。所述燃烧器可以包括:多个微混合器燃料喷嘴、与所述微混合器燃料喷嘴连通以向其传送燃料流的燃料歧管系统，和用以操纵所述微混合器燃料喷嘴和所述燃料歧管系统二者的线性致动器。本专利技术进一步提供一种操作燃烧器的方法。所述方法可以包括以下步骤:将许多微混合器燃料喷嘴定位在驱动杆周围；通过共用燃料管向所述微混合器燃料喷嘴供应燃料流；以及通过所述驱动杆操纵所述共用燃料管和所述微混合器燃料喷嘴。本专利技术进一步提供一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器。所述燃烧器可以包括:多个微混合器燃料喷嘴、与所述微混合器燃料喷嘴连通以向其传送燃料流的多个嵌套燃料回路，和用以操纵所述微混合器燃料喷嘴的驱动杆。在结合若干附图和所附权利要求书来阅读以下【具体实施方式】之后，所属领域的一般技术人员将明白本专利技术和相应专利的这些和其他特征和改进。【专利附图】【附图说明】图1是示出压缩机、燃烧器和涡轮机的燃气涡轮发动机的示意图。图2是可以与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器的示意图。图3是可以与图2的燃烧器一起使用的微混合器燃料喷嘴的一部分的示意图。图4是如可以在本说明书中描述的微混合器燃烧器的示意图。图5是图4的微混合器燃烧器的实例的透视图。图6是图5的微混合器燃烧器的侧视截面图。图7是如可以与图5的微混合器燃烧器一起使用的嵌套燃料歧管系统的一部分的展开图。【具体实施方式】现参阅附图，在附图中，相同数字指示若干视图中的相同元件，图1示出如在本说明书中可以使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15向燃烧器25传送压缩的空气流20。燃烧器25使压缩的空气流20与加压的燃料流30进行混合，并且点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管仅示出单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的所述燃烧器25。进而向涡轮机40传送燃烧气体流35。燃烧气体流35驱动涡轮机40，以便产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功通过轴45来驱动压缩机15和如发电机等等的外部负载50。燃气涡轮发动机10可以使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其他类型的燃料及其组合。燃气润轮发动机10可以是由纽约斯卡奈塔第(Schenectady, NewYork)的通用电气公司(General Electric Company)所提供的许多不同燃气润轮发动机中的任何一种，包括但不限于，如7或9系列重型燃气涡轮发动机等等的那些燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可以具有不同构型，并且可以使用其他类型的部件。在本说明书中还可以使用其他类型的燃气涡轮发动机。在本说明书中也可以一起使用多种燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机和其他类型的发电设备。图2示出如可以与以上所描述的燃气涡轮发动机10等等一起使用的燃烧器25的实例的示意图。燃烧器25可以从头端处的端盖52延伸至尾端处的在涡轮机40周围的过渡连接件54。多个燃料喷嘴56可以定位在端盖52周围。内衬58可以从燃料喷嘴56朝向过渡连接件54延伸，并且可以在其中限定出燃烧区域60。内衬58可以由导流套管62围绕。内衬58和导流套管62可以在其间限定出流动路径64，以用于来自压缩机15的空气流20等等的流动。在本说明书中可以筒环形阵列等等来使用任何数量的燃烧器25。本说明书中所描述的燃烧器25仅出于示例的目的。在本说明书中可以使用具有其他部件和其他构型的燃烧器。图3示出可以与燃烧器25等等一起使用的微混合器燃料喷嘴66的一部分。微混合器燃料喷嘴66可以包括定位在燃料管70周围的许多微混合器管68。微混合器管68 —般可以具有实质上均一的直径并且可以安排成环形、同心排。在本说明书中可以任何尺寸、形状或构型来使用任何数量的微混合器管68。微混合器管68可以通过燃料板72与来自燃料管70的燃料流30连通，并且通过流动路径64与来自压缩机15的空气流20连通。小体积的燃料流30和小体积的空气流20可以在微混合器管68中的每一个内进行混合。混合的燃料-空气流可以向下游流动以用于在燃烧区域60中燃烧，并且如以上所描述在涡轮机40中使用。在本说明书中可以使用其他部件和其他构型。图4示出如可以在本说明书中描述的燃烧器100的实例。燃烧器100可以是有任何数量的微混合器燃料喷嘴120等等定位在其中的微混合器燃烧器110。微混合器燃料喷嘴120可以类似于以上所描述的那些。微混合器燃料喷嘴120可以是扇形形状的、圆形形状的和/或具有任何尺寸、形状或构型。同样，微混合器喷嘴120可以在其中包括处于任何构型的任何数量的微混合器管。微混合器燃料喷嘴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器，其包括：多个微混合器燃料喷嘴；燃料歧管系统，其与所述多个微混合器燃料喷嘴连通以向其传送燃料流；以及线性致动器，其操纵所述多个微混合器燃料喷嘴和所述燃料歧管系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JF麦康瑙海，CP基纳，TE约翰逊，HM奥斯特比，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US