降低燃烧排放的方法和装置制造方法及图纸

一种用于操作一个燃气轮机（１０）的方法便于减小来自燃烧器（１６）的排放量。该燃烧器包括一个混合器组件（４１），该混合器组件包括一个引燃混合器（４２）、一个主混合器（４４）和一个在上述两者之间延伸的中心体（４３）。该引燃混合器包括一个引燃燃料喷嘴（５４）和数个轴向旋流器（６０）。该主混合器包括一个主旋流器和数个燃料喷口（９８）。所述方法包括将燃料通过该引燃混合器喷入该燃烧器中，从而该燃料从引燃混合器轴向旋流器的下游排出；和将从带有从中心体延伸的唇部（１０８）的引燃混合器出来的气流导入所述引燃混合器下游的引燃火焰区。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃烧器，特别是一种气轮机燃烧器。
技术介绍
众所关注的空气污染问题已导致国内外产生了更为严格的排放标准。飞行器由美国环保署(EPA)和国际民航组织(ICAO)标准控制。这些标准调控飞行器在机场附近排出的氮氧化物(NOx)、未燃烧的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的排放，因此它们有助于市区光化学烟雾问题的解决。通常而言，发动机排放分为两类一类是由于高火焰温度形成的排放物(NOx)、一类是由于低火焰温度不允许燃料-空气完全反应而形成的排放物(HC&CO)。至少一些已知的气轮机燃烧器包括10-30个混合器，它们使高速空气和精细燃料喷雾混合。这些混合器通常由一个单独的燃料喷射器构成，该喷射器位于一个用于旋流进气以提高火焰稳定性和混合状态的旋流器的中心。燃料喷射器和混合器都位于一个燃烧器的汽室上。通常而言，混合器中的燃空比是高的。由于在整个燃烧器中，气轮机燃烧器的燃空比是低的，所以附加的空气在离开燃烧器之前通过离散的稀释孔添加。稀薄混合和热点都可能发生在汽室中和稀释孔的附近，在汽室中喷入的燃料必需在燃烧之前汽化和混合，在稀释孔的附近，空气被加入浓混合气中。一个现有技术的稀燃汽室的燃烧器被称作为一个双环燃烧器(DAC)，因为它包括两个在每一个燃料喷嘴上沿径向堆叠的混合器，当从燃烧器的前面看去时，其呈现为两个环形的环。该附加的混合器排允许在不同工况时调谐操作。在空转时，外混合器被供给燃料，该混合器被设计成在空转状态时有效地工作。在高功率工作时，两个混合器都供给大部分燃料，空气供入内环中，该内环设计成在高功率工作时最有效地工作和带有很少的排放。当这些混合器被调谐成与每一个汽室都最佳操作时，这些汽室之间的界限在一个大的范围内抑制CO的反应，这使得这些设计的CO高于相同的浓汽室单独环形燃烧器(SACs)。这样的燃烧器在低功率排放和高功率排放之间是折中的。其它已知的燃烧器作为稀薄汽室燃烧器工作。替代在单独的汽室中分隔开引燃阶段和主燃阶段并在分界面上生成一个明显的CO急冷段，混合器在该装置内并入同中心的，但却是区分开的引燃空气流和主空气流。然而，在这样的设计中低功率CO/HC和烟雾排放的同时控制是困难的，因为增加燃料/空气的混合经常导致高CO/HC排放。该旋流的主空气通常倾向于吸入引燃火焰并熄火。为了防止燃料喷雾被吸入主空气中，引燃形成一个小角度喷雾。这可能会导致低旋流量的流动的长射束火焰特性。这样的引燃产生高的烟雾、一氧化碳和碳氢排放，并具有差的稳定性。另外，小角度喷雾与旋流空气的组合可允许燃料撞击在混合器上，从而沿围绕汽室组件的一个尾部倒角，流入该汽室组件的一个尾部表面。利用这样的燃料撞击继续工作，可能导致形成沉积，或可能允许燃料吸入主混合物流中。上述两种不利影响都可能易于减小火焰区内的平均燃料驻留，导致一个较小的和较冷的均匀火焰区，并降低低功率燃烧效率。
技术实现思路
在一方面中，提供了一种用于操作一个燃气轮机以便于减小来自燃烧器的排放量的方法。该燃烧器包括一个混合器组件，该混合器组件包括一个引燃混合器、一个主混合器和一个在上述两者之间延伸的中心体。该引燃混合器包括一个引燃燃料喷嘴和数个轴向旋流器。该主混合器包括一个主旋流器和数个燃料喷口。该方法包括将燃料通过该引燃混合器喷入该燃烧器中，从而使该燃料从该引燃混合器轴向旋流器的下游排出；并将从带有从中心体延伸的唇部的引燃混合器出来的气流导流到该引燃混合器下游的引燃火焰区。在本专利技术的另一方面中，提供了一种用于燃气轮机的燃烧器。该燃烧器包括一个引燃混合器、一个主混合器和一个环形中心体。该引燃混合器包括一个空气旋流器、一个引燃燃料喷嘴和数个位于该引燃燃料喷嘴上游的轴向空气旋流器。该空气旋流器位于该引燃燃料喷嘴的下游，该空气旋流器从该引燃燃料喷嘴径向向外并相对于该引燃燃料喷嘴同中心地安装。该主混合器从该引燃混合器径向向外并相对于该引燃混合器对齐，并包括数个燃料喷口和一个旋流器，该旋流器包括一个锥形空气旋流器和一个气旋旋流器中的至少一个。该主混合器旋流器位于该主混合器燃料喷口的上游。该环形中心体在该引燃混合器和该主混合器之间延伸，并包括一个径向内表面，该内表面包括一个扩散部分、一个尾部和一个在上述二者之间向外延伸的唇部。在又一方面中，提供了一种用于一个燃气轮机的燃烧器的混合器组件。该混合器组件的结构构成为可控制该燃烧器的排放并包括一个引燃混合器、一个主混合器和一个环形中心体。该引燃混合器包括一个引燃燃料喷嘴和数个位于上游的并从该引燃燃料喷嘴径向向外的轴向旋流器。该主混合器从该引燃混合器径向向外并相对于该引燃混合器同中心，并包括数个燃料喷口和一个位于该燃料喷口上游的旋流器。该中心体在该主混合器和该引燃混合器之间延伸，并且其结构构成为将从该引燃混合器出来的气流导流到该引燃混合器下游的引燃火焰区中。附图说明下面根据附图更加详细的说明本专利技术，附图包括图1是一个包括一个燃烧器的燃气轮机的简视图；图2是可用于图1中所示的燃气轮机的燃烧器的横截面图；图3是图2中所示燃烧器沿区域3的部分的放大视图；和图4是图3中所示燃烧器沿区域4的放大视图。具体实施例方式图1是一个燃气轮机10的简视图，其包括一个低压压气机12、一个高压压气机14和一个燃烧器16。发动机10也包括一个高压透平18和一个低压透平20。在工作中，空气通过低压压气机12流动，压缩空气由低压压气机12供给高压压气机14。该高度压缩的空气被输送到燃烧器16。来自燃烧器16的空气流(图1中未示出)驱动透平18和20。图2是可用于类似于图1中所示的发动机10的燃气轮机的燃烧器16的横截面图，图3是燃烧器16沿区域3的放大视图。图4是图3中所示燃烧器沿区域4的放大视图。在一个实施例中，该燃气轮机是一个可从CFM国际公司购得的CFM发动机。在另一个实施例中，该燃气轮机是一个可从俄亥俄州的辛辛那提的通用电气公司购得的CE90发动机。每一个燃烧器16都包括一个由环形的、径向向外的和径向向内的衬32和34限定的燃烧区或室30。更为具体地说，外衬32限定燃烧室30的外边界，内衬34限定燃烧室30的内边界。衬32和34从一个周向围绕衬32和34延伸的环形燃烧器壳36径向向内。燃烧器16也包括一个各安装在外衬32和内衬34上游的环形汽室40。汽室40限定燃烧室30的上游端，混合器组件41围绕汽室40周向间隔设置，将燃料和空气的混合物输送给燃烧室30。每一个混合器组件41都包括一个引燃混合器42、一个主混合器44和一个在上述两者之间延伸的中心体43。中心体43限定一个室50，该室在主混合器44的下游与其流动连通。室50具有一个对称轴线52并大体呈圆柱形。一个引燃燃料喷嘴54延伸入室50并相对于对称轴线52对称安装。喷嘴54包括一个用于将燃料的液滴分散到引燃室50中的燃料喷射器58。在一个实施例中，引燃燃料喷射器58通过喷射射束(未示出)供给燃料。在一个替代实施例中，引燃燃料喷射器58通过喷射单一喷束(未示出)供给燃料。引燃混合器42也包括一对同中心安装的旋流器60。更为具体地说，旋流器60是轴向旋流器并包括一个引燃内旋流器62和引燃外旋流器64。引燃内旋流器62是环形的并周向围绕引燃燃料喷射器58设置。每一个旋流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作燃气轮机（１０）以便于减少一个燃烧器（１６）的排放量的方法，该燃烧器（１６）包括一个混合器组件（４１），该混合器组件包括一个引燃混合器（４２）、一个主混合器（４４）和一个在上述两者之间延伸的中心体（４３），该引燃混合器包括一个引燃燃料喷嘴（５４）和数个轴向旋流器（６０），该主混合器包括一个主旋流器和数个燃料喷口（９８），所述方法包括： 将燃料通过该引燃混合器喷入该燃烧器中，从而该燃料从引燃混合器轴向旋流器的下游排出；和 使从带有从中心体延伸的唇部（１０８）的引燃混合器出来的气流导入所述引燃混合器下游的引燃火焰区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AA曼茨尼，ML维尔梅尔施，DD汤姆森，AM达尼斯，JN库珀，SJ罗米勒，HC蒙吉亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]