燃气轮机燃烧室制造技术

一种具有形成两个通道（９０，９２）的空气进口的燃气轮机燃烧室（４），每个通道有一沿周边分布的单独可转动的弯曲叶片（８４，８６）的系列。弯曲叶片装在轴向的二次燃料芯的供给管７２上，该管穿过空气进口通道。中间套筒和外套筒构成外环道，在其中放置径向安装的二次燃料芯１７６。中间套筒和内套筒构成供给冷却空气的内环道。一个沿周打孔的伸展的阻尼件位于内环道中并引导冷却空气流过内套筒。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在压缩空气中燃烧料的燃烧室，更特别的是，本专利技术涉及一种低氧化氮(NOk)的燃气轮机的燃烧室。在燃气轮机中，燃料在一个或多个燃烧室内的由压气机产生的压缩空气中燃烧。传统上，这类燃烧室有一个一次燃烧区，在该区内形成近似理论配比的燃料和空气的混合物，它以扩散燃烧过程进行燃烧。在一次燃烧区的下游燃烧室引入补充空气。虽然总的燃料/空气比明显地小于理论值，但由于在一次燃烧区的燃料空气混合物的局部富燃料性质，燃料/空气混合物很容易被触发点火并在宽阔的点火温度范围内获得良好的火焰稳定性。遗憾的是，使用这种接近理论燃料/空气配比的混合物导致在一次燃烧区内很高的温度。这样的高温促使氧化氮(NOx)的形成，它被认为是一种对空气的污染物。众所周知，在贫的燃料/空气比下燃烧可减少NOx的生成。然而，要获得这样低的燃料/空气比的混合物要求燃料广泛地分布并要充分地混合于助燃的空气中。这可将燃料引入一次和二次的环形空气进口中来实现，在使用气体燃料的场合，使用围绕环管分布的燃料喷射管。已发现，燃料和空气混合由使用了分别的通道将一次空气进口处的空气分成两股气流而得到增强。分布在这些通道周围的，由若干弯曲叶片组成的径向的离心式旋流器给空气的一旋转角有助于燃料和空气的混合。在每个一次进口通道中的旋流器是反向放置的，故使于混区出来的空气几乎没有净旋角。这种燃烧室公开于美国机械工程师学会1993年5月的文章“工业用RB211的干式低排放燃烧”中，作者为J.Willis等人。遗憾的是，这类燃烧室有种种缺点。首先，弯曲叶片是总体地铸在一次空气进口的组件中，一旦燃烧室建成后它就不可能改变旋角。这就使它难以优化旋涡的状态，因为燃烧室的设计者不可能事先予测为了获得在最小压降下的最佳结果应给予空气的特定的旋角。其次，在这类燃烧室中不能烧液体燃料，因为燃料喷管仅仅取决于引入的燃料。第三，将燃料引入二次空气进口通道的燃料喷管是轴向的并位于通道进口的上游。这导致一部分燃料无法进入二次空气进口通道，会引起暴露于燃料中的燃烧室另件被脏物堵塞和污染。第四，包围一次燃烧区的内套筒遭受过热和损坏，特别是在其出口边缘处。因而，本专利技术的总的目的是提供一种燃气轮机燃烧室，它具有可调的弯曲叶片，双燃料功能，精确注入燃料于二次予混区并对包围燃烧区的套筒以足够的冷却。鉴于该目的，本专利技术归属於这样一种燃气轮机，它具有产生压缩空气的压气机部分，加热压缩空气的燃烧部分，该燃烧部分包括一个具有第一和第二环形通道的空气进口，它的空气流与压气机部分相通;其特征是有多个配置于第一通道内的第一弯曲叶片和多个配置于第二通道内的第二弯曲叶片以给予至少是压缩空气的(第一部分)以第一旋角和给予压缩空气的第二部分以第二旋角;为转动每个第一弯曲叶片和第二弯曲叶片进入至少是第一和第二位置的机构，用它可调节第一旋角和第二旋角;将第一弯曲叶片和第二弯曲叶锁定在一予先确定的角度方向的机构;以及多个具有多个燃料排出口的经向伸展入第一通道和第二通道的燃料排出口的将燃料注入空气进口的燃料注入器。通过示于附图的，仅以举例子方式表达对一优先实施例的下列描述，本专利技术将变得更为明白。附图中，附图说明图1是使用本专利技术的燃烧室的燃气轮机的示意图;图2是图1所示的燃气轮机的燃烧部分的纵剖面;图3是图2所示的燃烧室的纵剖面;图4是图3所示的燃烧室的空气进口部分的立体图，为清楚起见，在局部剖视图中示出流动走向;图5是沿图3中的Ⅴ-Ⅴ线剖切的横断面;图6是沿图5中的Ⅵ-Ⅵ线部切的断面，它表示出在弯曲叶片附近的燃烧室空气进口的一部分，除此以外，图6中所示的弯曲叶片已从图5中所示的它们的位置转动了一个位置以便基本上在轴向走向于0°以在一个剖面上看到两个叶片中的定位器中的销钉;图7是图3中由框线Ⅶ圈出的部分的详图;图8是沿图6中的Ⅷ-Ⅷ线切割的断面图;以及图9是示提图6中的弯曲叶片支座的可替代的实施例。参照这些图，在图1中示出燃气轮机1的示意图。燃气轮机1包含压气机2，它通过轴2b由透平6驱动。环境空气12被引入压气机2并被压缩。由压气机2产生的压缩空气8被导入燃烧系统，该系统包括一个或更多的燃烧室4和可引入气体燃料16和燃油14至燃烧室的燃料室的燃料喷咀18。在燃烧室4中，燃料在压缩空气8中燃烧，从而产生热的压缩的燃气20。由燃烧室4产生的压缩的热燃气20被引入透平6，在那里它因膨胀而产生轴动力以驱动压气机2以及一负载，诸如一个发电机22。由透平6产生的膨胀了的燃气24被直接排出至大气中或排至联合循环的电流中的热再生式蒸汽发生器，然后再排至大气。图2示出燃气轮机1的燃烧部分。沿圆周排列的燃烧室4的阵列，在图2中仅示出其中的一个，由交叉的火焰管82联接，示於图3，并由一外壳22所罩盖。每个燃烧室有一个一次区30和一个二次区32。自二次区32出来的热燃气20由导管5引至透平部分6，燃烧室4的一次区30由一支撑板28支撑。支撑板28贴靠在自外壳22伸出并包围一次区30的圆筒13上。二次区32由自支撑板13伸出的八根杆(图中未示)支撑。一次区30和二次区32分别支撑可减少由于不均匀的热膨胀引起的热应力。参照图3，位于燃烧室4的一次区30内的是一次燃烧区36，其中燃烧着贫的燃料和空气的混合物。特别是，一次燃烧区36由一次区30的一个柱状内套筒44部分所包围。该由套筒44由柱状中间套筒42所围绕，而中间套筒42依次由柱状外套筒40所围绕。套筒40，42和44皆同心安放使在内套筒44和中套筒42间形成内环道70，在中套筒42和外套筒40间形成外环道68。交叉火焰管82，在图3中示出其中的一个，伸展通过套筒40，42和44与相邻的燃烧室4的一次燃烧区36相连接以便点火。如图3所示，按照本专利技术，双燃料喷管18置于一次区30的中央部位。燃料喷管18由一柱状外套管48与中间套管49形成的外环通路56和柱状内套管51与中间套管49所形成的内环通路58组成。供油管60设置在内套管51内并向燃油喷咀54供燃油14。燃油14自喷咀54经由在外套管48中形成的燃油排出口52进入一次燃烧区36，气体燃料16’流经外环道56并经由多个在外套管48中形成的气体燃料出口50排入一次燃烧区36。此外，冷却空气38流经内环道58。来自压气机2的压缩空气内在一次区30前端形成的一次空气进口通入一次燃烧区36。如图3所示，一次空气进口是由将进气分成两股气流8’和8”的第一和第二通道90和92所构成。第一进气道90有一在上游的径向部分和在下游的轴向部分。第一进气道90的上游部分在一经向伸展的圆形法兰88和导流件46的经向伸展部分之间形成。其下游部分在导流件46和燃料喷咀18的外套管48间形成并为第二进气道92所围绕。第二进气道92亦有一在上游的经向部分和一在下游的轴向部分。第二进气道92的上游部分在导流件46的径向伸展部分和内套筒44之间形成。第二进气道的下游部分在导流件46轴向部分与内套筒44的轴向伸展部分之间形成并由通道90所围绕。如图3所示，第二进气道92的上游部分轴向地置于第一进气道90自上游部分而下的下游，而第二进气道92的下游部分围绕着第一进气道的下游部分。如图3-5所示，若干经向放置的管状一次燃料喷射芯62沿一次室气进口作圆周分布1以便伸入第一进气道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机，它具有产生压缩空气（８）的压气机部分（２）；和一个燃烧部分，所述的压缩空气（８）在其中被加热，所述的燃烧部分包括一个具有一个有第一和第二环形通道（９０、９２）的空气进口的燃烧室（４），以空气流将它与上述压气机部分（２）相联系；其特征是，有布置在第一通道（９０）中的多个第一弯曲叶片（８４）和布置在第二通道（９２）中的第二弯曲叶片（８６）以给予所述的压缩空气的至少是第一部分以第一旋角和给予所述的压缩空气的第二部分以第二旋角，所述的第一旋角与所述的第二旋角方向相反；有转动每个所述的第一弯曲叶片（８４）和第二弯曲叶片（８６），转到至少是第一和第二位置的机构，用它可调整所述第一旋角和第二旋角；和有将燃料引入所述空气进口的机构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大卫德M帕克，大卫德T佛斯，派雷E罗沃，大卫德J阿莫斯，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]