燃烧器制造技术

本实用新型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。所述燃烧器可包括与线性致动器连通的一级喷嘴和全部地或部分地围绕所述一级喷嘴的多个固定的二级喷嘴。所述线性致动器改变所述一级喷嘴相对于所述固定的二级喷嘴的位置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器。所述燃烧器可包括与线性致动器连通的一级喷嘴和全部地或部分地围绕所述一级喷嘴的多个固定的二级喷嘴。所述线性致动器改变所述一级喷嘴相对于所述固定的二级喷嘴的位置。【专利说明】燃烧器
本申请和相应专利总体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地说涉及一种在高温下在整体低排放物的情况下高效燃烧的基于可变几何结构、多级、微混合器的燃烧器。
技术介绍
燃气涡轮发动机的工作效率和总输出功率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(NOx)和其他类型的管制排放物。此类排放物在美国可能会受到联邦法规和州法规的约束，并且在国外也可能会受到类似法规的约束。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为远低于规定水平。此外，不同的载荷水平、不同的环境条件和许多其他类型的操作参数也可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，可促进氮氧化物等的较低排放水平。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多个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多个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提供改进的整体燃烧性能，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方面的问题所限定。确切地说，某些内部部件的工作频率可耦合，进而产生高频或低频动力场。这种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，当前燃烧器可通过使燃料流和/或空气流分级以防止这种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多个局部区域，即使就排放物、可燃性等而言整体条件使燃烧器超出通常工作范围。然而，就输出而言，这种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。可使用不同类型的分级构型。因此，希望有改进的微混合器燃烧器。此类改进的微混合器燃烧器可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方面的问题。此外，此类改进的微混合器燃烧器构型可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
本技术和相应专利提供一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器，所述燃烧器可包括与线性致动器连通的一级喷嘴和全部地或部分地围绕一级喷嘴的多个固定的二级喷嘴，所述线性致动器改变一级喷嘴相对于多个固定的二级喷嘴的位置。其中，所述一级喷嘴包括微混合器喷嘴;所述多个固定的二级喷嘴包括微混合器喷嘴;所述一级喷嘴包括一级燃料管;所述线性致动器包括与所述一级喷嘴连通的驱动杆；所述一级喷嘴包括可变空气旁路;所述多个固定的二级喷嘴包括二级燃料管;所述多个固定的二级喷嘴包括四个固定的二级喷嘴;所述多个固定的二级喷嘴中的至少一个包括成角度的形状;所述燃烧器进一步包括所述一级喷嘴下游的燃烧区。本技术还提供一种燃烧器，所述燃烧器包括:可操纵的一级喷嘴；以及多个固定的二级喷嘴，所述一级喷嘴定位在所述多个固定的二级喷嘴内；其中，在部分载荷条件下，所述一级喷嘴相对于所述多个固定的二级喷嘴缩回；以及在全载荷条件下，所述一级喷嘴相对于所述多个固定的二级喷嘴伸出。其中，所述燃烧器进一步包括线性致动器，该线性致动器用于改变所述可操纵的一级喷嘴相对于所述多个固定的二级喷嘴的位置，以便改变其中的燃烧动态。本技术和相应专利进一步提供一种操作燃烧器的方法。所述方法可包括以下步骤:将可操纵的一级喷嘴定位在多个固定的二级喷嘴内；在部分载荷条件下，将可操纵的一级喷嘴相对于固定的二级喷嘴缩回；以及在全载荷条件下，将可操纵的一级喷嘴相对于固定的二级喷嘴伸出。其中，所述方法进一步包括以下步骤:在部分载荷条件下，仅向所述可操纵的一级喷嘴提供燃料流;所述方法进一步包括以下步骤:随着所述多个固定的二级喷嘴上的载荷增大，增加至所述多个固定的二级喷嘴的燃料流，同时减少至所述可操纵的一级喷嘴的燃料流;所述方法进一步包括以下步骤:在全载荷条件下，仅向所述多个固定的二级喷嘴提供燃料流;所述方法进一步包括以下步骤:改变所述可操纵的一级喷嘴相对于所述多个固定的二级喷嘴的位置，以便改变其中的燃烧动态。本技术和相应专利进一步提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机可包括压缩机、涡轮机和多个燃烧器。每个所述燃烧器可包括可操纵的一级喷嘴和全部地或部分的地围绕一级喷嘴的多个固定的二级喷嘴。其中，所述可操纵的一级喷嘴和所述多个固定的二级喷嘴包括微型混合器燃料喷嘴;所述多个燃烧器中的每个包括与所述可操纵的一级喷嘴连通的线性致动器;所述多个燃烧器中的每个包括与所述可操纵的一级喷嘴连通的可变空气旁路;所述多个固定的二级喷嘴中的一个或多个包括成角度的形状。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，所述领域的一般技术人员将明白本技术和相应专利的这些和其他特征和改进。【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是如可在本说明书中描述的多级燃烧器的示意图。图5是图4的多级燃烧器的燃料喷嘴的示意图。【具体实施方式】现参阅附图，在附图中，相同数字是指若干附图中的相同元件，图1示出本说明书中所使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15对进入的空气流20进行压缩。压缩机15将压缩空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25将压缩空气流20与加压燃料流30混合并点燃所述混合物以产生燃烧气体流35。尽管只示出了单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可包括任何数量的以周向阵列或其它方式布置的燃烧器25。燃烧气体流35又被输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，以便产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15和诸如发电机等的外部载荷50。燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其他类型的燃料和它们的混合物。燃气祸轮发动机10可以是纽约斯克内克塔迪(Schenectady ,NewYork)的通用电气公司(General Electric Company)所提供的多种不同燃气祸轮发动机中的任一种，包括但不限于，7或9系列重型燃气涡轮发动机等。燃气涡轮发动机10可具有不同构型，并且可使用其他类型的部件。在本说明书中，也可使用其他类型的燃气涡轮发动机。本说明书中也可同时使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机和其他类型的发电设备。图2示出如可与上述燃气涡轮发动机10等一起使用的燃烧器25的实例的示意图。燃烧器25可在涡轮机40周围从头端处的端盖52延伸到尾端处的过渡连接件54。多个燃料喷嘴56可定位在端盖52周围。内衬58可从燃料喷嘴56朝向过渡连接件54延伸并且可将燃烧区60限定在其中。内衬58可由壳体62本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器，所述燃烧器包括：一级喷嘴；线性致动器，所述线性致动器与所述一级喷嘴连通；以及多个固定的二级喷嘴，所述二级喷嘴全部地或部分地围绕所述一级喷嘴；其中所述线性致动器改变所述一级喷嘴相对于所述多个固定的二级喷嘴的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JV奇特诺，TE约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US