本发明专利技术涉及一种用于燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃烧器，其中筒形燃烧器(10)至少包括实质上圆筒形的外壳(11)，所述外壳(11)具有轴向上游的前面板(13)和轴向下游的排出端；一定数目的预混合焚烧器(14)，其从所述前面板(13)沿上游方向延伸，且具有由该前面板(13)支承的焚烧器出口(17)，以用于将燃料/空气混合物供应到外壳(11)内的燃烧区(12)中，其中高达四个预混合焚烧器(14)以大致环形阵列附接到前面板(13)上，各个焚烧器(14)具有圆锥形涡旋发生器(15)和混合管(16)来引起所述燃料/空气混合物的涡旋流。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃烧器，其中筒形燃烧器(10)至少包括实质上圆筒形的外壳(11)，所述外壳(11)具有轴向上游的前面板(13)和轴向下游的排出端；一定数目的预混合焚烧器(14)，其从所述前面板(13)沿上游方向延伸，且具有由该前面板(13)支承的焚烧器出口(17)，以用于将燃料/空气混合物供应到外壳(11)内的燃烧区(12)中，其中高达四个预混合焚烧器(14)以大致环形阵列附接到前面板(13)上，各个焚烧器(14)具有圆锥形涡旋发生器(15)和混合管(16)来引起所述燃料/空气混合物的涡旋流。【专利说明】用于燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃烧器
本专利技术涉及一种燃气涡轮（优选为用于发电厂的重型燃气涡轮）中的筒环形燃烧 器布置的筒形燃烧器（can combustor)，其具有较低的N0X和C0排放。
技术介绍
现代重型燃气涡轮配备有多焚烧器筒仓燃烧器，其具有环形燃烧器或具有筒环形 燃烧器布置。 筒环形燃烧器包括环形地布置在燃气涡轮的燃烧室中的一定数目的独立筒形燃 烧器。常规筒形燃烧器的设计的特征在于具有圆筒形燃烧器，其在其上游端具有一个中心 焚烧器，以及以离圆形燃烧器的中心轴线恒定径向距离相等地间隔开的以环形图案布置的 五个以上的焚烧器。中心焚烧器筒可为不同的设计，且可具有关于其它焚烧器的不同轴向 出口平面位置。中心焚烧器通常工作为以扩散焰模式喷射的燃料的引导级（pilot stage) 特征部分，或工作为部分预混合引导器。 例如，在公布的专利申请DE 102010060363中或DE 102011000589中公开了此类 型的燃烧器。 W0 2012136787公开了一种使用再加热燃烧原理的与重型燃气涡轮结合的筒环形 燃烧系统。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有改善的可操作性、耐用性和环境性能的用于 燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃烧器。 本专利技术的许多方面中的一者包括用于燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃 烧器，筒形燃烧器包括具有在轴向上游的前面板的实质上圆筒形的外壳、一定数目的预混 合焚烧器，预混合焚烧器从所述前面板沿上游方向延伸，且具有由该前面板支承的焚烧器 出口，以用于将燃料/空气混合物供应到筒形外壳内侧的燃烧区中，其中每个筒的焚烧器 的数目限制为高达四个预混合焚烧器，其以大致环形阵列附接到前面板上，且其中各个所 述焚烧器均具有圆锥形涡旋发生器和混合管，以引起所述燃料/空气混合物的涡旋流。 不存在中心焚烧器且将焚烧器的总数限制为每个筒最大四个预混合焚烧器提供 了显著的成本节省潜力。 根据本专利技术的另一个方面，所述圆锥形涡旋发生器中的各个均包括至少两个沿轴 向延伸的空气入口槽。具有圆锥形涡旋发生器且具有两个或多个沿轴向延伸的空气入口槽 的预混合焚烧器已经由本 申请人:开发出。这些焚烧器对于本领域的技术人员是公知的，且 例如在欧洲专利321809或704657中描述。本说明书中随后公开了关于该焚烧器类型的更 多细节。 根据本专利技术的优选实施例，筒形燃烧器中的至少一个焚烧器的圆锥形涡旋发生器 包括四个到八个沿轴向延伸的空气入口槽。 toon] 根据本专利技术的另一个实施例，至少一个焚烧器配备有喷枪，喷枪平行于中心焚烧 器轴线对准，以用于将附加燃料喷射到涡旋发生器中，喷射到混合管中，或直接地喷射到燃 烧区中。 根据本专利技术的特别优选的实施例，至少一个（优选为所有）焚烧器具有多级燃料 供应。预混合焚烧器具有高达三个燃料级，即，一个或两个预混合级和一个引导级。随后公 开了燃料喷射的可能的构造。 多级燃料供应给予了附加的操作稳健性和灵活性，保持较低的N0X排放。 另一方面，安装的预混合焚烧器包括两个焚烧器组，其中第一组引起具有顺时针 旋转方向的涡旋流，而第二组引起具有逆时针旋转方向的涡旋流。至少一个焚烧器引起具 有不同于其它焚烧器的涡旋旋转的旋转方向的涡旋。在优选实施例中，基于具有四个安装 的预混合焚烧器的筒形燃烧器，提出了提供具有相同旋转方向的涡旋的两个直径方面相对 的焚烧器或两个相邻的焚烧器。 共同涡旋和逆涡旋布置的使用显著地支持了焚烧器/焚烧器的交叉稳定，且给予 了附加的操作稳健性。已经发现，在相邻的焚烧器的空气动力界面处的逆流或同流导致不 同的火焰稳定性。 本专利技术的另一个基本方面涉及筒内的预混合焚烧器的布置。具体而言，该布置必 须以一种方式完成，使得激励热声不稳定性的概率被降低。在此方面的各种手段为本专利技术 的部分。途径在于避免对称平面和减小相干流动结构的尺寸。根据本专利技术，这通过将焚烧 器放置在离其中心轴线不同径向距离（不同周长）的前面板上，通过使焚烧器轴线沿径向 和/或方位角方向倾斜和/或通过使用圆锥形前面板设计来实现。从属权利要求中更详细 地提到了这些实施例。 另一个途径在于产生燃料和燃烧空气的特征混合时间的更宽范围。出于此原因， 本专利技术教导了提供基本参数不同的焚烧器，特别是某些焚烧器构件的大小不同。根据本发 明的一个方面，至少一个焚烧器的混合管的长度和/或直径与至少一个其它焚烧器的混合 管的长度和/或直径不同。此外或作为备选，至少一个焚烧器的涡旋发生器的几何形状可 为不同的。 这些手段对质量吞吐量和混合时间具有影响。 根据本专利技术的燃气涡轮燃烧系统的优点尤其在于以下： 燃气涡轮燃烧系统在多负载状态下具有减小的排放和改善的火焰稳定性。这通过具有 圆锥形涡旋发生器和其下游的适合的混合管的焚烧器中的燃料和燃烧空气的完全预混合 来实现。 焚烧器/焚烧器连通且因此筒形燃烧器内的稳定可通过公开的焚烧器布置的手 段来加强，且由共同旋流和逆旋流布置来影响剪切层的形成、位置和强度。 在焚烧器出口附近所得的二次流方案和沿燃烧器的其余涡旋可用于得到涡轮入 口处的最佳操作行为和温度图案。 具有带筒形燃烧器的不同焚烧器构造的布置导致更宽的操作范围。 根据本专利技术的燃气涡轮燃烧系统消除了通常用作引导焚烧器的公共中心焚烧器 的布置。该事实和有限数目的安装的预混合焚烧器提供了成本节省潜力。 本专利技术可适用于具有低N0X和C0排放的再热或非再热燃气涡轮中的筒环形燃烧 器布置。 紧凑的尺寸允许具有有限数目的磨损部分的设计，且实现了对燃烧动力的低敏感 度。 筒形燃烧器架构减小了涡轮入口处的周向温度梯度。这影响了涡轮部分的寿命。 【专利附图】【附图说明】 将参照附图更详细地描述本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，在附图中 图la，lb在顶视图（图la)和在截面侧视图（图lb)中示出了筒形燃烧器的第一实施 例的不意性视图； 图2a，图2b示出了具有以不同周长（图2a)或以不同方位角（图2b)附接到前面板 上的四个焚烧器的前面板的顶视图； 图3a，图3b在顶视图（图3a)和侧视图（图3b)中示出了具有不同长度的混合管的 焚烧器的筒形燃烧器的示意性视图； 图4a，图4b示出了具有不同大小的焚烧器的筒形燃烧器的示意性视图； 图5a_5d示出了具有以不同涡旋旋转方向的四个安装的焚烧器的前面板的顶视图； 图6a_6c示出了具有平面或圆锥形前面板的筒形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃气涡轮中的筒环形燃烧器布置的筒形燃烧器，所述筒形燃烧器(10)至少包括实质上圆筒形的外壳(11)，所述外壳(11)具有轴向上游的前面板(13)和轴向下游的排出端；一定数目的预混合焚烧器(14)，其从所述前面板(13)沿上游方向延伸且具有由该前面板(13)支承的焚烧器出口(17)以用于将燃料/空气混合物供应到所述外壳(11)内的燃烧区(12)中，其特征在于，高达四个预混合焚烧器(14)以大致环形阵列附接到所述前面板(13)上，各个焚烧器(14)均具有圆锥形涡旋发生器(15)和混合管(16)以引起所述燃料/空气混合物的涡旋流。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：K克纳普，N阿鲁里，N特兰，U拉斯曼恩，FM根恩，
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
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