用于将稀释空气掺合至热气流的混合器制造技术

本发明专利技术涉及一种燃气涡轮发动机或发电厂的燃烧器布置，其包括至少一个燃烧室、用于将稀释介质或空气掺合至离开燃烧室的热气流的至少一个混合器。混合器适于在于燃烧室下游延伸的热气流路径中引导燃烧气体，其中混合器包括从混合器的侧壁指向内的多个喷射管，用于掺合稀释介质或空气以冷却离开燃烧室的热气流。混合器(115，200，222)包括具有至少一个压力受控的隔间(205-207；209-211)的至少一个稀释空气仓室(111)，该至少一个压力受控的隔间(205-207；209-211)直接地或间接地连接于至少一个喷射管(114a-c)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃气涡轮发动机或发电厂的燃烧器布置，根据权利要求1的前序部分，其包括至少一个燃烧室、用于将稀释介质或空气掺合至离开燃烧室的热气流的至少一个混合器，其中混合器适于在于燃烧室下游延伸的热气流路径中引导燃烧气体，其中混合器包括从混合器的侧壁指向内的多个喷射管，用于掺合稀释介质或空气以冷却离开燃烧室的热气流。作为优选，本专利技术涉及包括单个燃烧器或连续的燃烧器布置的燃气涡轮发动机。连续燃烧布置包括以流体流连接按顺序布置的第一焚烧器、第一燃烧室、用于将稀释气体掺合至在操作期间离开第一燃烧室的热气体的混合器、第二燃烧室。混合器适于在于第一燃烧室与第二焚烧器之间延伸的热气流路径中引导燃烧气体，该第二焚烧器包括导管，该导管具有适于连接于第一燃烧室的上游端部处的入口，以及适于连接于第二燃烧室的下游端部处的出口。此外，例如，操作布置的构件涉及燃气涡轮发动机的筒形燃烧器。此外，操作布置还涉及可经受燃烧的所有其它发动机。作为一个实例，本专利技术涉及具有围绕旋转轮廓设置的若干筒形燃烧器的型式的燃气涡轮发动机。筒形燃烧器是整装的圆柱形燃烧室。各个″筒形燃烧器″均具有其自身的燃料喷射器、点火器、衬套和外壳。来自压缩机的主空气引导到各个独立的筒形燃烧器中，其中，其减速，与燃料掺合，并且接着点燃。二次空气也来自压缩机，其中，其给送到衬套外(其内是发生燃烧的地方)。二次空气接着通常通过衬套中的缝隙给送到燃烧区中以经由薄膜冷却来冷却衬套。此外，多个筒形燃烧器围绕发动机的中心轴线布置，并且它们共同的排气给送至(多个)涡轮。筒形燃烧器由于它们的设计和测试的容易(人们可测试单个筒，而非必须测试整个系统)而最广泛地用于早期的燃气涡轮发动机中。筒形燃烧器容易维护，因为仅单个筒需要除去，而非整个燃烧区段。聚焦的燃气涡轮发动机包括压缩机、压缩机下游的若干筒形燃烧器，而筒形燃烧器的热气体被允许进入涡轮，而筒形燃烧器基于筒形燃烧器构架操作。此外，另一种燃气涡轮发动机包括压缩机、压缩机下游的第一筒形燃烧器布置，而第一筒形燃烧器布置的热气体被允许进入第一涡轮或第二筒形燃烧器布置，而第二筒形燃烧器布置的热气体被允许进入第二涡轮或随后的蒸汽循环，而至少一个筒形燃烧器布置基于筒形燃烧器构架操作。此外，至少一个筒形燃烧器包括一个或更多个设置的预混焚烧器或半预混焚烧器。第一涡轮连接成从第一筒形燃烧器布置接收工作气体，第二筒形燃烧器布置连接成从第一涡轮接收排出的工作气体，并且将工作气体输送至第二涡轮，其中第二筒形燃烧器布置包括形成沿流动方向从第一涡轮的出口延伸至第二涡轮的入口的燃烧空间的环形导管，以及用于将燃料引入到第二筒形燃烧器布置中用于自动点燃燃烧的器件。此外，本专利技术的设备的操作使用还优选涉及又一种类型的燃烧器，即，环形燃烧器。类似于筒形燃烧器，筒环形燃烧器具有容纳在具有它们自身的燃料喷射器的单独的衬套中的分离的燃烧区。不同于筒形燃烧器，所有燃烧区共用公共的环形(环带)外壳。各个燃烧区不再必须用作压力容器。燃烧区还可经由衬套孔或连接管子或管与彼此″连通″，这允许一些空气沿周向流动。来自环形燃烧器的离开流大体上具有更均匀的温度曲线，其对于涡轮区段而言更好。其还消除了各个室具有其自身的点火器的需要。一旦在一个或两个筒形燃烧器中点火，则火可容易扩散至并且点燃其它筒形燃烧器。燃气涡轮发动机的燃烧器包括至少一个预混焚烧器，这些应当优选由根据文献EP0321809A1和/或EP0704657A2的燃烧过程和目的形成，其中这些文献形成了本说明书的组成部分。具体而言，所述预混焚烧器可利用所有类型的液体和/或气体燃料操作。因此，可能容易提供独立筒内的不同燃料。这还意味着预混焚烧器还可以以不同燃料同时操作。
技术介绍
由于由非稳定的可再生源如风或太阳光的增加的发电，故基于现有的燃气涡轮的发电厂日益用于平衡功率需求和稳定电网。因此，需要改进的操作灵活性。这隐含了燃气涡轮通常在低于基本负载设计点的负载下操作，即，在较低燃烧器入口和点火温度下。同时，排放极限值和总体排放许可变得更严格，以使需要在较低排放值下操作，还在部分负载操作下和在瞬变期间保持低排放，因为这些也认为对累积的排放极限有价值。现有技术水平的燃烧系统设计成例如通过调整压缩机入口质量流或控制不同焚烧器、燃料级或燃烧器间的燃料分流来应对操作条件中的某些可变性。然而，这不足以满足新的要求。为了进一步减少排放和操作灵活性，在DE10312971A1中提出了连续燃烧。取决于操作条件，特别是第一燃烧室的热气体温度，可必要的是在热气体被允许进入第二焚烧器(也称为连续焚烧器)之前冷却热气体。该冷却可有利于允许燃料喷射和喷射燃料与第一燃烧器的热烟道气体在第二焚烧器中的预混。常规冷却方法需要换热器结构，其导致主要热气流中的高压降或提出了从侧壁的冷却介质的喷射。为了从侧壁喷射冷却介质，需要高压降，其不利于以此类燃烧器布置操作的燃气涡轮的效率，并且整个流动的受控冷却为困难的。参照WO2014/063835A1，连续燃烧器布置包括以流体流连接按顺序布置的第一焚烧器、第一燃烧室、用于将稀释气体掺合至在操作期间离开第一燃烧室的热气体的混合器、第二焚烧器，以及第二燃烧室。混合器适于在于第一燃烧室与第二焚烧器之间延伸的热气体流动路径中引导燃烧气体，该第二焚烧器包括导管，该导管具有适于连接于第一燃烧室的上游端部处的入口，以及适于连接于第二焚烧器的下游端部处的出口。混合器包括多个喷射管，其从混合器的侧壁指向内，用于掺合稀释气体以冷却离开第一燃烧室的热烟道气体。此外，WO2014/063835A1描述了一种用于操作燃气涡轮的方法，该燃气涡轮具有至少一个压缩机、燃烧器布置，以及涡轮，该燃烧器布置包括以流体流连接按顺序布置的第一焚烧器、第一燃烧室、用于将稀释气体掺合至在操作期间离开第一燃烧室的热气体的混合器、第二焚烧器，以及第二燃烧室。混合器适于在于第一燃烧室与第二焚烧器之间延伸的热气体流动路径中引导燃烧气体，该第二焚烧器包括导管，该导管具有适于连接于第一燃烧室的上游端部处的入口，以及适于连接于第二焚烧器的下游端部处的出口。混合器包括多个喷射管，其从导管的侧壁指向内，用于掺合稀释气体以冷却离开第一燃烧室的热烟道气体。稀释气体掺合到混合器的截面的不同区域中，或者稀释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机或发电厂的燃烧器布置，其包括至少一个燃烧室、用于将稀释介质或空气掺合至离开所述燃烧室的热气流的至少一个混合器，其中所述混合器适于在于所述燃烧室的下游延伸的热气流路径中引导燃烧气体，其中所述混合器包括从所述混合器的侧壁指向内的多个喷射管，用于掺合所述稀释介质或空气以冷却离开燃烧室的所述热气流，其特征在于，所述混合器(115，200，222)包括具有至少一个压力受控的隔间(205‑207；209‑211)的至少一个稀释空气仓室(111)，所述至少一个压力受控的隔间(205‑207；209‑211)直接地或间接地连接于至少一个喷射管(114a‑c)。

【技术特征摘要】
2014.12.22 EP 14199762.71.一种燃气涡轮发动机或发电厂的燃烧器布置，其包括至少一个
燃烧室、用于将稀释介质或空气掺合至离开所述燃烧室的热气流的至
少一个混合器，其中所述混合器适于在于所述燃烧室的下游延伸的热
气流路径中引导燃烧气体，其中所述混合器包括从所述混合器的侧壁
指向内的多个喷射管，用于掺合所述稀释介质或空气以冷却离开燃烧
室的所述热气流，其特征在于，所述混合器(115，200，222)包括具有至
少一个压力受控的隔间(205-207；209-211)的至少一个稀释空气仓室
(111)，所述至少一个压力受控的隔间(205-207；209-211)直接地或间接
地连接于至少一个喷射管(114a-c)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器布置，其特征在于，所述稀释空
气仓室具有围绕热气流路径的环形形式。
3.根据权利要求1所述的燃烧器布置，其特征在于，所述稀释空
气仓室包括一个或更多个分离器(201-203；212-214)，其将所述稀释空
气仓室分成对应数量的规则或独立形成的隔间。
4.根据权利要求3所述的燃烧器布置，其特征在于，所述单个隔
间包括至少一个喷射管。
5.根据权利要求1至权利要求4中的一项所述的燃烧器布置，其
特征在于，各个隔间由于横跨各个分离器的压降而提供不同的压力。
6.根据权利要求1至权利要求5中的一项所述的燃烧器布置，其
特征在于，所述隔间由连续的稀释空气流独立地加压。
7.根据权利要求1至权利要求6中的一项所述的燃烧器布置，其
特征在于，所述隔间由第二稀释空气流独立地填充。
8.根据权利要求1至权利要求7中的一项所述的燃烧器布置，其
特征在于，所述喷射管从所述混合器的侧壁沿周向向内布置，具有沿
周向方向的规则或不规则的分隔。
9.根据权利要求1至权利要求8中的一项所述的燃烧器布置，其

\t特征在于，所述喷射管具有圆柱形、圆锥形或准圆锥形形状。
10.根据权利要求1至权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·汤安，M·R·博蒂恩，L·塔沃钟希拉雷斯，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH