燃烧器空气流动路径制造技术

本发明专利技术题为“燃烧器空气流动路径”。本发明专利技术公开了一种用于涡轮机的燃烧器(50)，该燃烧器包括头部端部(72)、至少部分地限定热气体路径的衬里(66)以及周向地围绕该衬里(66)的至少一部分的流动套筒(68)。流动套筒(68)与衬里(66)间隔开以在其间形成冷却流动环带(90)。冷却流动环带(90)与高压充气室(58)直接流体连通，由此来自高压充气室的空气流入冷却流动环带(90)并且从冷却流动环带(90)流动到头部端部(72)。燃烧器(50)还包括第一燃烧区和沿着热气体路径(32，70)在第一燃烧区下游的第二燃烧区。多个燃料喷射器(84)与第二燃烧区流体连通，并且不与高压充气室(58)直接流体连通。并且不与高压充气室(58)直接流体连通。并且不与高压充气室(58)直接流体连通。

【技术实现步骤摘要】
燃烧器空气流动路径


[0001]本公开整体涉及用于涡轮机的燃烧器。更具体地讲，本公开涉及具有轴向分级燃料喷射器的燃烧器和限定用于此类燃烧器的空气流动路径的特征。

技术介绍

[0002]涡轮机用于各种工业和应用中以用于能量传递目的。例如，气体涡轮引擎通常包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。压缩机区段逐渐增加进入气体涡轮引擎的工作流体的压力，并且将该压缩的工作流体供应到燃烧区段。经压缩的工作流体和燃料(例如，天然气)在燃烧区段内混合并在燃烧室中燃烧以生成高压和高温燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流入涡轮区段，在该涡轮区段中燃烧气体膨胀以做功。例如，涡轮区段中燃烧气体的膨胀可使连接到例如发电机的转子轴旋转以产生电力。然后燃烧气体经由排气区段离开气体涡轮。
[0003]气体涡轮机通常燃烧烃燃料并产生排放物，诸如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。通常期望使此类排放物的产生最小化。气体涡轮机中分子氮的氧化取决于位于燃烧器中的气体的温度，以及位于燃烧器内最高温度区域中的反应物的停留时间。因此，可通过将燃烧器温度保持在产生NOx的温度以下或通过限制反应物在燃烧器中的停留时间来减少由气体涡轮机产生的NOx的量。
[0004]一种用于控制燃烧器的温度的方法涉及预混合燃料和空气以在燃烧之前产生贫燃料
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空气混合物。该方法可包括燃料喷射的轴向分级，其中第一燃料
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空气混合物被喷射并在燃烧器的第一或主燃烧区处点燃以产生高能燃烧气体的主要流，并且其中第二燃料
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空气混合物经由定位在主燃烧区下游的多个径向取向且周向间隔开的燃料喷射器或轴向分级的燃料喷射器组件(有时也称为后贫喷射器)喷射到高能燃烧气体的主流中并与其混合。轴向分级喷射增加了可用燃料完全燃烧的可能性，这继而减少了不期望的排放。
[0005]在燃烧器的操作期间，有必要冷却形成燃烧室的一个或多个衬里或导管和/或穿过燃烧器的热气体路径。衬里冷却通常通过引导冷却介质诸如来自压缩机的经压缩的工作流体通过在衬里和流动套筒和/或围绕衬里的冲击套筒之间限定的冷却流动环带或流动通道来实现。因此，转移通过轴向分级喷射器的经压缩的工作流体的部分可减少提供给燃烧室外部的冷却量。
[0006]因此，用于向轴向分级喷射器供应经压缩的工作流体而不减少提供给燃烧衬里或导管的冷却的改进的系统和方法将是有用的。

技术实现思路

[0007]根据本公开的系统的各方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过该技术的实践来学习。
[0008]根据一个实施方案，提供了用于涡轮机的燃烧器。燃烧器联接至涡轮机的外部壳体并与外部壳体内的高压充气室流体连通。燃烧器包括头部端部、至少部分地限定热气体
路径的衬里以及周向地围绕衬里的至少一部分的流动套筒。流动套筒与衬里间隔开以在其间形成冷却流动环带。冷却流动环带与高压充气室直接流体连通，由此来自高压充气室的空气流入冷却流动环带并且从冷却流动环带流动到头部端部。燃烧器还包括由衬里限定的第一燃烧区和由衬里限定的第二燃烧区，该第二燃烧区沿着热气体路径在第一燃烧区的下游。多个燃料喷射器与第二燃烧区流体连通。多个燃料喷射器被配置成将燃料和空气的混合物直接喷射到第二燃烧区中。多个燃料喷射器不与高压充气室直接流体连通。
[0009]根据另一个实施方案，提供了一种涡轮机。涡轮机包括从入口延伸到排放口的压缩机。压缩机的排放将高压空气流直接提供到限定在涡轮机的外部壳体内的高压充气室中。涡轮机还包括燃烧器。燃烧器包括头部端部、至少部分地限定热气体路径的衬里以及周向地围绕衬里的至少一部分的流动套筒。流动套筒与衬里间隔开以在其间形成冷却流动环带。冷却流动环带与高压充气室直接流体连通，由此来自高压充气室的空气流入冷却流动环带并且从冷却流动环带流动到头部端部。燃烧器还包括由衬里限定的第一燃烧区和由衬里限定的第二燃烧区，该第二燃烧区沿着热气体路径在第一燃烧区的下游。多个燃料喷射器与第二燃烧区流体连通。多个燃料喷射器被配置成将燃料和空气的混合物直接喷射到第二燃烧区中。多个燃料喷射器不与高压充气室直接流体连通。涡轮机还包括燃烧器下游的涡轮机和涡轮机下游的排气口。
[0010]参考以下描述和所附权利要求，本专利技术组件的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合到本说明书中并构成其一部分的附图示出了本技术的实施方案，并与描述一起用于解释本技术的原理。
附图说明
[0011]本说明书中参考附图阐述了涉及本领域的普通技术人员的本专利技术系统的完整且能够实现的公开内容，包括制造和使用本专利技术组件的最佳模式，其中：
[0012]图1是根据本公开的实施方案的涡轮机的示意图；
[0013]图2示出了示例性涡轮机的一部分的横截面侧视图，该涡轮机包括可涵盖本公开的各种实施方案的示例性燃烧器；
[0014]图3示出了根据本公开的一个或多个实施方案的燃烧器的一部分的简化侧截面图；
[0015]图4示出了根据本公开的一个或多个实施方案的用于涡轮机的燃烧器的一部分的透视图；
[0016]图5示出了根据本公开的一个或多个实施方案的用于涡轮机的燃烧器的凸缘的截面图；
[0017]图6示出了根据本公开的一个或多个附加实施方案的用于涡轮机的燃烧器的凸缘的截面图；并且
[0018]图7示出了根据本公开的一个或多个实施方案的用于涡轮机的燃烧器的某些部件的部分的示意性截面图。
具体实施方式
[0019]现在将详细参考本专利技术系统的实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。每个
示例是通过解释本专利技术技术的方式提供的，而不是对本技术的限制。事实上，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离受权利要求书保护的本专利技术技术的范围或实质的情况下，可以在本专利技术技术中进行修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施方案，以产生又一个实施方案。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些修改和变化。
[0020]具体实施方式使用数字和字母名称指代附图中的特征结构。附图和说明书中的相似或类似的名称已经用于指代本专利技术的相似或类似的部件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0021]如本文所用，术语“上游”(或“向上”)和“下游”(或“向下”)是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。术语“径向地”是指基本垂直于特定部件的轴向中心线的相对方向，术语“轴向地”是指与特定部件的轴向中心线基本平行和/或同轴对准的相对方向，并且术语“周向地”是指围绕特定部件的轴向中心线延伸的相对方向。近似术语，诸如“大体”或“约”包括在大于或小于指定值的百分之十内的值。当在角度或方向的上下文中使用时，此类术语包括在大于或小于所述角度或方向的十度内。例如，“大体竖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮机的燃烧器(50)，所述燃烧器(50)联接至所述涡轮机的外部壳体(31，52)并且与所述外部壳体(31，52)内的高压充气室(58)流体(19)连通，所述燃烧器(50)包括：头部端部(72)；衬里(66)，所述衬里至少部分地限定热气体路径(32，70)，所述热气体路径包括第一燃烧区和在所述第一燃烧区下游的第二燃烧区：流动套筒(68)，所述流动套筒周向地围绕所述衬里(66)的至少一部分，其中所述流动套筒(68)与所述衬里(66)间隔开以在其间形成冷却流动环带(90)，所述冷却流动环带(90)与所述高压充气室(58)直接流体(19)连通，由此来自所述高压充气室(58)的空气(19)流入所述冷却流动环带(90)中并从所述冷却流动环带(90)流动到所述头部端部(72)；和与所述第二燃烧区流体(19)连通的多个燃料喷射器(84)，所述多个燃料喷射器(84)被配置成将燃料和空气(19)的混合物直接注入所述第二燃烧区中；其中所述多个燃料喷射器(84)不与所述高压充气室(58)直接流体(19)连通。2.根据权利要求1所述的燃烧器(50)，其中所述燃烧器(50)限定从所述高压充气室(58)到所述头部端部(72)的连续且不间断的流动路径。3.根据权利要求2所述的燃烧器(50)，其中所述连续且不间断的流动路径经由所述冷却流动环带(90)从所述高压充气室(58)延伸到所述头部端部(72)。4.根据权利要求1所述的燃烧器(50)，还包括围绕所述多个燃料喷射器(84)的至少一个空气(19)罩。5.根据权利要求4所述的燃烧器(50)，其中所述至少一个空气(19)罩包括围绕所述多个燃料喷射器(84)中的每个燃料喷射器(84)的单个空气(19)罩。6.根据权利要求4所述的燃烧器(50)，其中所述至少一个空气(19)罩包括多个空气(19)罩。7.根据权利要求6所述的燃烧器(50)，其中所述多个空气(19)罩中的每个空气(19)罩围绕所述多个燃料喷射器(84)中的对应的一个燃料喷射器，并且所述多个燃料喷射器(84)中的每个燃料喷射器(84)由所述多个空气(19)罩中的对应的空气(19)罩围绕。8.根据权利要求1所述的燃烧器(50)，还包括设置在所述头部端部(72)附近的凸缘(112)，其中所述凸缘(112)联接至所述外部壳体(31，52)并且限定与所述冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：