用于改进的排放和耐用性的燃烧器及运行方法技术

一种燃烧器组件，其包括偏转器壁，其中多个开口限定成穿过偏转器壁且围绕燃料喷嘴开口。多个开口限定第一半径处的第一组开口、在比第一半径更大的第二半径或大于第二半径处的第二组开口以及在第一半径与第二半径之间的一个或多个第三半径处的第三组开口。第一组开口相对于径向方向限定大约60度与大约100度之间的一个或多个第一角度。第二组开口限定大约零度与大约30度之间的一个或多个第二角度。第三组开口限定第一角度与第二角度之间的一个或多个第三角度。

Burners and Operating Methods for Improved Emission and Durability

【技术实现步骤摘要】
用于改进的排放和耐用性的燃烧器及运行方法
本主题涉及针对改进的排放输出和改进的结构耐用性运行燃烧器的结构及方法。
技术介绍
燃烧器和燃烧器安装在其中的燃气涡轮发动机需要满足或超过日益严格的排放要求。在向下游流出至涡轮区段之前，燃烧排放部分地随燃烧产物的温度和燃烧器内的停留时间而变化。燃烧排放还可随与燃烧产物混合的冷却空气量变化。例如，燃气涡轮发动机的燃烧器壁暴露于来自燃烧产物的高气体温度，导致劣化，这进一步需要昂贵的维修或更换。然而，用于燃气涡轮发动机内的冷却空气可针对燃烧器壁提供结构耐用性，但不利地影响排放，如，通过影响燃烧气体的停留时间或型式因子或温度分布。因此，需要一种改进燃烧器壁的结构耐用性同时进一步改进排放输出的燃烧器。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地得到阐述，或可根据描述而显而易见，或可通过实践本专利技术而习知。本公开内容涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件及运行方法。燃烧器组件包括围绕延伸穿过其中的喷嘴中心线限定的偏转器壁。径向方向从喷嘴中心线限定。偏转器壁沿径向方向至少部分地延伸，且限定燃烧室的上游壁。偏转器壁限定穿过偏转器壁且围绕喷嘴中心线的燃料喷嘴开口。多个开口限定成穿过偏转器壁且围绕燃料喷嘴开口。多个开口各自限定一角度，氧化剂流穿过多个开口以所述角度流出至燃烧室中。多个开口限定相对于喷嘴中心线在第一半径处的第一组开口，其中第一组开口相对于径向方向限定大约60度与大约100度之间的一个或多个第一角度。多个开口相对于燃料喷嘴开口进一步限定在比第一半径大的第二半径或大于该第二半径处的第二组开口。第二组开口相对于径向方向限定大约零度与大约30度之间的一个或多个第二角度。多个开口进一步限定在第一半径与第二半径之间的一个或多个第三半径处的第三组开口。第三组开口相对于径向方向限定在第一角度与第二角度之间的一个或多个第三角度。在一个实施例中，第三组开口的第三角度在大约20度与大约75度之间。在另一个实施例中，第一组开口和第三组开口一起相对于喷嘴中心线沿周向方向至少部分地同向设置。在又一个实施例中，第二组开口相对于喷嘴中心线至少大致沿径向方向设置。在各种实施例中，燃烧器组件还包括大体上围绕喷嘴中心线设置且大体上与燃料喷嘴开口同心的旋流器组件。旋流器组件相对于喷嘴中心线至少部分地沿周向方向将流体流提供至燃烧室中。在一个实施例中，相对于喷嘴中心线至少部分地沿周向方向的流体流与经由穿过偏转器壁的多个开口流出的氧化剂流同向。在另一个实施例中，相对于喷嘴中心线至少部分地沿周向方向的流体流与经由穿过偏转器壁的多个开口流出的氧化剂流反向。在一个实施例中，经由多个开口流出的氧化剂流在至燃烧室中的总氧化剂流的大约3%与大约10%之间。在另一个实施例中，从圆顶组件的上游侧至燃烧室处的偏转器壁的下游侧限定氧化剂流的压降，其中压降在大约3%与大约5%之间。在又一个实施例中，多个开口使氧化剂流相对于喷嘴中心线沿顺时针方向或逆时针方向流出。一种用于运行燃气涡轮发动机以降低排放的方法：包括点燃燃烧室处的燃料-氧化剂混合物以产生燃烧气体，其中燃烧室至少部分地由上游径向壁形成，燃料喷嘴设置成穿过上游径向壁；使氧化剂经由第一组开口流至燃烧室中，第一组开口限定成在相对于喷嘴中心线的大致第一半径处以相邻周向布置穿过上游径向壁，其中第一组开口使氧化剂以相对于从喷嘴中心线限定的径向方向大约60度与大约100度之间的第一角度流出至燃烧室中；使氧化剂经由第二组开口流至燃烧室中，第二组开口限定成在比第一半径更大的第二半径或大于该第二半径处穿过径向壁，其中第二组开口使氧化剂以相对于从喷嘴中心线限定的径向方向大约0度与大约30度之间的第二角度流出至燃烧室中；以及使氧化剂经由第三组开口流至燃烧室中，第三组开口相对于燃料喷嘴开口在第一半径与第二半径之间的一个或多个第三半径处，其中第三组开口使氧化剂以相对于径向方向在第一角度与第二角度之间的一个或多个第三角度流出至燃烧室中。在方法的一个实施例中，使氧化剂流至燃烧室中包括使氧化剂相对于喷嘴中心线沿周向方向至少部分地同向流过第一组开口和第三组开口。在方法的另一个实施例中，使氧化剂流至燃烧室中包括使氧化剂相对于喷嘴中心线大体上沿径向向外流过第二组开口。在各种实施例中，方法还包括使流体经由旋流器组件和燃料喷嘴开口流至燃烧室中。在一个实施例中，使流体流过旋流器组件和燃料喷嘴开口与使氧化剂流过第一组开口和第三组开口至少部分地同向。在另一个实施例中，使流体流过旋流器组件和燃料喷嘴开口与使氧化剂流过第一组开口和第三组开口至少部分地反向。在又一个实施例中，方法还包括通过使氧化剂经由第一组开口、第二组开口和第三组开口流至燃烧室中来减小接近径向壁的燃烧气体的角速度。一种用于运行燃气涡轮发动机的燃烧器以提高燃烧器耐用性的方法包括：点燃燃烧室处的燃料-氧化剂混合物以产生燃烧气体，其中燃烧室至少部分地由上游径向壁形成，燃料喷嘴设置成穿过该上游径向壁；使氧化剂经由第一组开口流至燃烧室中，第一组开口限定成在相对于喷嘴中心线的大致第一半径处以相邻周向布置穿过上游径向壁，其中第一组开口使氧化剂以相对于从喷嘴中心线限定的径向方向大约60度与大约100度之间的第一角度流出至燃烧室中；使氧化剂经由第二组开口流至燃烧室中，第二组开口限定成在比第一半径更大的第二半径或大于该第二半径处穿过径向壁，其中第二组开口使氧化剂以相对于从喷嘴中心线限定的径向方向大约0度与大约30度之间的第二角度流出至燃烧室中；以及使氧化剂经由第三组开口流至燃烧室中，第三组开口相对于燃料喷嘴开口在第一半径与第二半径之间的一个或多个第三半径处，其中第三组开口使氧化剂以相对于径向方向在第一角度与第二角度之间的一个或多个第三角度流出至燃烧室中。在一个实施例中，方法还包括通过使氧化剂经由第一组开口、第二组开口和第三组开口流至燃烧室中来减小接近径向壁的燃烧气体的角速度。在另一个实施例中，使氧化剂流至燃烧室中包括使氧化剂相对于喷嘴中心线沿周向方向至少部分地同向流过第一组开口和第三组开口。本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求而变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述一起用于阐释本专利技术的原理。技术方案1.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：偏转器壁，其限定成围绕延伸穿过其中的喷嘴中心线，其中从所述喷嘴中心线限定径向方向，其中所述偏转器壁至少部分地沿所述径向方向延伸，所述偏转器壁限定燃烧室的上游壁，并且其中所述偏转器壁限定穿过所述偏转器壁且围绕所述喷嘴中心线的燃料喷嘴开口，并且其中多个开口限定成穿过所述偏转器壁且围绕所述燃料喷嘴开口，并且进一步其中所述多个开口各自限定一角度，氧化剂流经由所述多个开口以所述角度流出至所述燃烧室中，其中所述多个开口限定：相对于所述喷嘴中心线在第一半径处的第一组开口，其中所述第一组开口相对于所述径向方向限定大约60度与大约100度之间的一个或多个第一角度；相对于所述燃料喷嘴开口在比所述第一半径更大的第二半径或大于所述第二半径处的第二组开口，其中所述第二组开口相对于所述径向方向限定大约零度与大约30度之间的一个或多个第二角度；以及在所述第一半径与所述第二半径之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：偏转器壁，其限定成围绕延伸穿过其中的喷嘴中心线，其中从所述喷嘴中心线限定径向方向，其中所述偏转器壁至少部分地沿所述径向方向延伸，所述偏转器壁限定燃烧室的上游壁，并且其中所述偏转器壁限定穿过所述偏转器壁且围绕所述喷嘴中心线的燃料喷嘴开口，并且其中多个开口限定成穿过所述偏转器壁且围绕所述燃料喷嘴开口，并且进一步其中所述多个开口各自限定一角度，氧化剂流经由所述多个开口以所述角度流出至所述燃烧室中，其中所述多个开口限定：相对于所述喷嘴中心线在第一半径处的第一组开口，其中所述第一组开口相对于所述径向方向限定大约60度与大约100度之间的一个或多个第一角度；相对于所述燃料喷嘴开口在比所述第一半径更大的第二半径或大于所述第二半径处的第二组开口，其中所述第二组开口相对于所述径向方向限定大约零度与大约30度之间的一个或多个第二角度；以及在所述第一半径与所述第二半径之间的一个或多个第三半径处的第三组开口，其中所述第三组开口相对于所述径向方向限定在所述第一角度与所述第二角度之间的一个或多个第三角度。

【技术特征摘要】
2018.01.30 US 15/8835731.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：偏转器壁，其限定成围绕延伸穿过其中的喷嘴中心线，其中从所述喷嘴中心线限定径向方向，其中所述偏转器壁至少部分地沿所述径向方向延伸，所述偏转器壁限定燃烧室的上游壁，并且其中所述偏转器壁限定穿过所述偏转器壁且围绕所述喷嘴中心线的燃料喷嘴开口，并且其中多个开口限定成穿过所述偏转器壁且围绕所述燃料喷嘴开口，并且进一步其中所述多个开口各自限定一角度，氧化剂流经由所述多个开口以所述角度流出至所述燃烧室中，其中所述多个开口限定：相对于所述喷嘴中心线在第一半径处的第一组开口，其中所述第一组开口相对于所述径向方向限定大约60度与大约100度之间的一个或多个第一角度；相对于所述燃料喷嘴开口在比所述第一半径更大的第二半径或大于所述第二半径处的第二组开口，其中所述第二组开口相对于所述径向方向限定大约零度与大约30度之间的一个或多个第二角度；以及在所述第一半径与所述第二半径之间的一个或多个第三半径处的第三组开口，其中所述第三组开口相对于所述径向方向限定在所述第一角度与所述第二角度之间的一个或多个第三角度。2.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述第三组开口的所述第三角度在大约20度与大约75度之间。3.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ斯蒂芬斯，AM达尼斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US