燃烧器拱顶缓冲器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于控制预混合燃烧系统中的燃烧动态的新颖的设备和方法。该设备包括半球形拱顶组件，拱顶组件具有多个拱顶缓冲器，该多个拱顶缓冲器具有预先确定的缓冲器容积和对与燃烧室流体连通的缓冲器的空气供应。拱顶缓冲器被利用一定体积的空气加压，以缓冲从燃烧室接收的压力波。通过使用本发明专利技术，可将一个或更多个燃烧器频率作为目标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃烧器拱顶缓冲器系统相关申请的交叉引用不适用。
本专利技术大体上涉及用于控制燃气涡轮燃烧系统中的燃烧动态的设备和方法。更特别地，燃烧系统提供成具有燃烧器拱顶(combustordome)和多个拱顶缓冲器(domedamper)机构以用于减少燃烧系统内的压力波动。
技术介绍
为了减少来自燃气供能的涡轮的污染排放量，政府机构已经颁布要求减少氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的量的多个法令。更低的燃烧排放通常可归因于更有效的燃烧过程，特别是关于燃料喷射器位置、空气流率和混合效率。早期燃烧系统使用扩散类型喷嘴，其中燃料接近火焰区域通过扩散与燃料喷嘴外的空气混合。扩散类型喷嘴由于以下事实而在历史上产生相对高的排放：燃料和空气在没有混合的情况下，且在高温度下化学计量学地，基本上通过相互作用而焚烧，以维持适当的燃烧器稳定性和低燃烧动态。燃烧技术中的增强是在燃烧之前预混合燃料和空气以形成均质混合物的构思，该均质混合物在比扩散类型火焰低的温度下燃烧，且因此产生更低的NOx排放。预混合可在燃料喷嘴之内或其之外发生，只要其在燃烧区域的上游。预混合燃烧器的示例具有多个燃料喷嘴，它们各自喷射燃料到预混合腔中，在那里，燃料在进入燃烧室之前与来自气室的压缩空气混合。在燃烧之前将燃烧和空气预混合在一起允许燃料和空气形成更加均质的混合物，该混合物在被点燃时将更完全地焚烧，从而引起更低的排放。然而，由于预混合燃烧器中固有的混合和燃烧过程，燃烧系统内的压力将波动，且变化的压力波动如果得不到适当控制则可对燃烧硬件导致损害。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于减少多级预混合燃气涡轮燃烧器中的燃烧动态的设备和方法。更特别地，在本专利技术的实施例中，提供了一种用于燃气涡轮燃烧器的拱顶组件，该拱顶组件具有带有大体上半球形截面的拱顶板、拱顶板中的多个开口、和多个拱顶缓冲器(它们各自包围相应的开口)。拱顶缓冲器包括具有腔的缓冲器本体、固连至缓冲器端部的可移除盖板、和位于缓冲器本体周围的多个吹扫孔。在本专利技术的备选实施例中，公开了一种燃气涡轮燃烧系统，其包括位于流动套筒的径向内侧的大体上柱状的燃烧衬套、和定位在燃烧的径向外侧以用于引导燃料流与进入燃烧衬套的空气混合的一组主燃料喷射器。燃烧器拱顶组件包围燃烧衬套的入口端部，且具有带有大体上半球形截面的拱顶板、拱顶板中的多个开口、和多个拱顶缓冲器(它们各自包围相应的开口)。缓冲器中的各个具有缓冲器本体和固连至其的可移动盖板以形成位于缓冲器本体中的缓冲器容积和吹扫孔。在本专利技术的又一实施例中，提供了一种调节燃气涡轮燃烧器中的燃烧动态的方法。该方法包括提供一种具有燃烧器拱顶的燃烧系统，在燃烧器拱顶中存在多个开口，开口中的各个由拱顶缓冲器环绕。确定待控制的期望频率中的一个或更多个，且然后确定将该一个或更多个期望燃烧频率作为目标所需的容积。确定传递到该多个缓冲器中的吹扫空气流的期望量，且将盖板固连至各拱顶缓冲器的端部，其中盖板助于在各缓冲器内形成期望容积，其中该期望容积在大小上足以适当地缓冲燃烧系统中的压力波动。在本专利技术的又一实施例中，提供了一种用于燃气涡轮燃烧器的拱顶组件，其具有带有大体上半球形截面的拱顶板、定位在拱顶板附近的转接板、从转接板延伸的一个或更多个谐振器盒和多个拱顶缓冲器。本专利技术的额外优点和特征部分地将在随后的描述中阐述，且部分地在检查以下时变得对于本领域技术人员而言显而易见，或可从本专利技术的实施学习到。现在将特别参照附图描述本专利技术。附图说明在下文将参照附图详细地描述本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的实施例的燃气涡轮燃烧系统的截面。图2是根据本专利技术的实施例的燃气涡轮燃烧器的一部分的透视图。图3是根据本专利技术的实施例的图2的燃气涡轮燃烧器的该部分的备选透视图。图4是根据本专利技术的实施例的图2的燃气涡轮燃烧器的一部分的端视图。图5是根据本专利技术的备选实施例的图2的燃气涡轮燃烧器的相反端视图。图6是根据本专利技术的实施例的穿过图2中绘出的燃气涡轮燃烧器的该部分截取的截面。图7是根据本专利技术的实施例的图6的燃气涡轮燃烧器的一部分的详细截面图。图8是根据本专利技术的实施例的图6的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分的详细截面图。图9是根据本专利技术的实施例的穿过图2中绘出的燃气涡轮燃烧器的一部分截取的备选截面。图10是根据本专利技术的备选实施例的燃气涡轮燃烧器的一部分的透视图。图11是根据图10的本专利技术的备选实施例的燃气涡轮燃烧器的一部分的备选透视图。图12是根据本专利技术的备选实施例的图10的燃气涡轮燃烧器的一部分的端视图。图13是根据本专利技术的备选实施例的图10的燃气涡轮燃烧器的相反端视图。图14是根据本专利技术的备选实施例的图10的燃气涡轮燃烧器的截面。图15是根据本专利技术的备选实施例的图14的燃气涡轮燃烧器的该部分的缓冲器部分的详细截面图。图16是根据又一备选实施例的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分的详细截面图。图17是根据又一备选实施例的图16的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分和拱顶板区的局部透视图。图18是根据额外实施例的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分的详细截面图。图19是根据额外实施例的图18的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分和拱顶板区的局部透视图。图20是根据本专利技术的备选缓冲器支撑构造的燃气涡轮燃烧器的一部分的透视图。图21是图20的燃气涡轮燃烧器的一部分的透视图。图22是图21的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分的详细透视图。图23是图21的燃气涡轮燃烧器的缓冲器部分的截面图。图24是根据本专利技术的实施例的转接板的前面的透视图。图25是根据本专利技术的实施例的图24的转接板的后面的透视图。图26是略述根据本专利技术的又一实施例的调节燃烧器动态的方法的流程图。具体实施方式本专利技术公开了一种用于燃气涡轮燃烧系统的拱顶组件，其用在预混合燃烧系统中以助于减少燃烧动态，且在图1-26中详细示出。如本领域技术人员理解的，燃气涡轮发动机通常包括多个燃烧器。大体上，为了论述目的，燃气涡轮发动机可包括低排放燃烧器（诸如本文公开的那些）且可围绕燃气涡轮发动机以筒环形构造配置。一种类型的燃气涡轮发动机(例如，重载燃气涡轮发动机)可通常设有但不限于六至十八个独立燃烧器，它们中的各个与在上面略述的构件配合。因此，基于燃气涡轮发动机的类型，可存在用于操作燃气涡轮发动机的若干不同燃料回路。特别地参照图1，以截面示出根据本专利技术的实施例的燃气涡轮燃烧系统100。燃气涡轮燃烧系统100包括大体上柱状的燃烧衬套102，燃烧衬套102具有中心轴线A-A且定位为与流动套筒104同轴且径向在其内。燃烧衬套102具有入口端部106和相反的出口端部108。燃气涡轮燃烧系统100还包括定位在燃烧衬套102的径向外侧且在流动衬套104的上游端部附近的一组主燃料喷射器110。图1中公开的燃烧系统100是基于发动机的负载包括四个燃料喷射级的多级预混合燃烧系统。然而，预想可修改特定燃料回路和相关的控制机构，以包括更少的或额外的燃料回路。对于图1中所示的本专利技术的实施例，主燃料喷射器110位于燃烧衬套102的径向外侧且围绕燃烧衬套102以环形阵列的形式散布。主燃料喷射器110分成两级，其中第一级围绕燃烧衬套102延伸近似120度，且第二级围绕燃烧衬套102延伸剩余的环形部分，或近似240度。主燃料喷射器110的第一级用于在燃烧衬套102中生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮燃烧系统的拱顶组件，其包括：拱顶板，其具有大体上半球形的截面，所述拱顶板包围去往燃烧衬套的入口；所述拱顶板中的多个开口，其中各开口具有直径和颈部长度；多个拱顶缓冲器，其与所述燃烧衬套相反地沿远离所述拱顶板的方向延伸，所述拱顶缓冲器中的各个包围所述拱顶板中的相应开口且包括：缓冲器本体，其具有位于其中的腔；盖板，其固连至所述缓冲器本体的至少一个端部以形成缓冲器容积；和多个吹扫孔，其位于所述缓冲器本体周围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.15 US 14/4862891.一种用于燃气涡轮燃烧系统的拱顶组件，其包括：拱顶板，其具有大体上半球形的截面，所述拱顶板包围去往燃烧衬套的入口；所述拱顶板中的多个开口，其中各开口具有直径和颈部长度；多个拱顶缓冲器，其与所述燃烧衬套相反地沿远离所述拱顶板的方向延伸，所述拱顶缓冲器中的各个包围所述拱顶板中的相应开口且包括：缓冲器本体，其具有位于其中的腔；盖板，其固连至所述缓冲器本体的至少一个端部以形成缓冲器容积；和多个吹扫孔，其位于所述缓冲器本体周围。2.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述多个开口在所述拱顶板上定向为以致与所述燃气涡轮燃烧系统的中心轴线平行。3.根据权利要求2所述的拱顶组件，其中，所述拱顶缓冲器围绕所述中心轴线以环形阵列的形式定向。4.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述缓冲器本体在截面方面是大体上柱状的。5.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述盖板通过包括卡环、夹子、带螺纹体或螺栓的组中的一者可移除地固连至所述缓冲器本体。6.根据权利要求4所述的拱顶组件，其中，所述吹扫孔位于所述柱状本体的周边周围或在所述盖板中。7.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述缓冲器本体包括谐振器盒。8.根据权利要求7所述的拱顶组件，其中，所述谐振器盒螺栓连接至所述拱顶组件。9.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述直径与颈部长度的比值的范围从0.2到2.0。10.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述拱顶缓冲器能够控制高频率和低频率双方。11.根据权利要求1所述的拱顶组件，其中，所述拱顶缓冲器具有不同的缓冲器容积。12.一种燃气涡轮燃烧系统，其包括：大体上柱状的燃烧衬套，其具有中心轴线且与流动套筒同轴地定位且位于所述流动套筒的径向内侧，所述燃烧衬套具有入口端部和相反的出口端部；一组主燃料喷射器，其定位在所述燃烧衬套的径向外侧且在所述流动衬套的上游端部附近；燃烧器拱顶组件，其包围所述燃烧衬套的入口端部且从该组主燃料喷射器附近延伸至拱顶板，所述拱顶板具有大体上半球形的截面，所述拱顶板定位在所述燃烧衬套的入口端部前方一定距离处且转向以延伸一定距离到所述燃烧衬套中，所述燃烧器拱顶组件包括：所述拱顶板中的多个开口，其中所述开口中的各个具有直径和颈部长度；多个拱顶缓冲器，其与所述燃烧衬套相反地沿远离所述拱顶板的方向延伸，所述拱顶缓冲器中的各个包围所述拱顶板中的相应开口且包括：缓冲器本体，其具有位于其中的腔；盖板，其固连至所述缓冲器本体的至少一个端部以形成缓冲器容积；和多个吹扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：J梅特尼奇，MR博蒂恩，K奥梅乔德，DP特雷尔，
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