用于燃气涡轮机的燃烧器制造技术

一种用于燃气涡轮机的燃烧器(36)，该燃烧器(36)包括燃烧器轴线(44)，绕该燃烧器轴线(44)按流动顺序布置有径向旋流器(40)、预燃室(42)和燃烧室(38)。径向旋流器(40)包括基板(45)、限定围绕基板(45)布置的旋流器槽(47)的旋流器轮叶(46)的环形阵列、用于喷射主燃料的主燃料喷射器(48A、48B)和用于喷射引燃燃料的引燃燃料喷射器(50)。燃烧器包括位于燃烧室(38)上的预混合器喷嘴(70)。预混合器喷嘴(70)包括壳体(78)、位于壳体(78)内的管(80)的阵列和用于供应第一燃料(83)的第一燃料通道(72)。管(80)的阵列中的每个管(80)包括入口(86)、出口(88)、第一孔口(90)和第二孔口(92)。第一燃料通道(72)布置成向第一孔口(90)和/或第二孔口(92)供应第一燃料(83)。在使用中，空气(34)被供应至燃烧器，并且第一部分空气(34A)穿过径向旋流器(40)，而第二部分空气(34B)从入口(86)穿过管(80)的阵列中的管(80)到达出口(88)并且与穿过第一孔口(90)和/或第二孔口(92)的第一燃料(83)混合。(92)的第一燃料(83)混合。(92)的第一燃料(83)混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃气涡轮机的燃烧器


[0001]本专利技术涉及用于燃气涡轮机的燃烧器，并且具体地但非排他地，涉及适用于燃烧具有大量氢含量或高碳氢化合物含量的燃料而不产生逆燃的分布式燃烧系统。

技术介绍

[0002]当前的干式低排放(DLE)燃烧系统包括下述径向旋流器：该径向旋流器具有其间限定有槽的轮叶的环形阵列，并且压缩空气沿径向向内且切向的方向穿过该径向旋流器以产生涡旋的燃料和空气混合物。燃料和空气混合物穿过预燃室并且进入燃烧室，在燃烧室进行燃烧。DLE燃烧系统包括主燃料供应和引燃燃料供应。通常是气体燃料的主燃料供应从径向旋流器的每个槽中的两个位置喷射。在一个位置中，在每个槽的靠近槽的进入口的基部中、即在槽的径向外部部分中有燃料喷射孔。在另一个位置中，在每个槽中在轮叶上有两个侧喷射孔。主燃料的混合可以通过使喷射器喷嘴位于埋头孔中而得以辅助。引燃燃料喷射器位于基板上，该基板限定了预燃室的轴向范围，并且通常位于旋流器轮叶的径向内侧。
[0003]在DLE燃烧系统中形成两种不同的火焰。由被预混合的主燃料喷射产生的火焰产生主火焰，而从引燃喷射器喷射的燃料是扩散火焰。已知具有下述燃烧器：该燃烧器与主喷射器和引燃喷射器相比具有另外的燃料喷射位置，并且位于轴向下游位置处。这被称为分布式燃烧系统(DCS)或轴向燃料分级燃烧室。使用轴向燃料分级的主要目的是在低负荷时降低CO或通过分配火焰使得燃烧室中的整体最高温度降低来保持效率并减少NOx排放。
[0004]然而，在已知的DCS中，经由另一燃料喷射装置喷射的燃料只能被预混合以实现上述目的。因此，对于现有技术，DCS中的扩散火焰是不可能的。然而，如果产生任何局部停滞或再循环区，任何预混合也将导致火焰逆燃或火焰保持。因此，对于常规的分布式燃烧系统，不可能使用具有高碳氢化合物含量的大量氢含量的燃料，因为将发生逆燃。

技术实现思路

[0005]因此，当前所公开的燃烧器的目的是提供一种燃烧系统，该燃烧系统防止火焰逆燃，还提供具有低排放的有效燃烧。当前所公开的燃烧器的另一目的是提供燃料和空气的更好混合。当前所公开的燃烧器的另一目的是提供更稳定的燃烧过程。
[0006]上述目的通过一种用于燃气涡轮机的燃烧器来实现，该燃烧器包括燃烧器轴线，绕该燃烧器轴线按流动顺序布置有径向旋流器、预燃室和燃烧室。径向旋流器包括：基板；旋流器轮叶的环形阵列，该旋流器轮叶的环形阵列限定围绕基板布置的旋流器槽；主燃料喷射器，该主燃料喷射器用于喷射主燃料；以及引燃燃料喷射器，该引燃燃料喷射器用于喷射引燃燃料。该燃烧器还包括位于燃烧室上的预混合器喷嘴。预混合器喷嘴包括：壳体；管的阵列，所述管的阵列在壳体内；以及第一燃料通道，该第一燃料通道用于供应第一燃料。管的阵列中的每个管包括入口、出口、第一孔口和第二孔口。第一燃料通道布置成向第一孔口和/或第二孔口供应第一燃料。在使用中，空气被供应至燃烧器，并且第一部分空气穿过径向旋流器，而第二部分空气从入口穿过管的阵列中的管到达出口并且与穿过第一孔口
和/或第二孔口的第一燃料混合。
[0007]预混合器喷嘴可以包括第二燃料通道，该第二燃料通道用于向第二孔口供应第二燃料，在使用中，第二部分空气从入口穿过管的阵列中的管到达出口，并且与来自第一燃料通道的穿过第一孔口的第一燃料和来自第二燃料通道的穿过第二孔口的第二燃料混合。
[0008]管的阵列中的管中的至少一个管、优选地所有管可以包括会聚部分，该会聚部分朝向出口会聚，优选地，会聚部分终止于出口。
[0009]会聚部分可以具有第一横截面面积和第二横截面面积，第二横截面面积在第一横截面面积的下游，并且第一横截面面积与第二横截面面积之间的横截面面积的减小落在第一横截面面积的10％至40％的范围内。
[0010]燃料和空气混合物可以以60m/s与100m/s之间的且包括60m/s和100m/s的速度离开管的出口。
[0011]第一燃料和/或第二燃料可以以50m/s与80m/s之间的且包括50m/s和80m/s的速度离开孔口中的至少一个孔口并且进入到管中。
[0012]第一孔口和第二孔口可以横跨管彼此相对，使得第一燃料和第二燃料的相应的射流彼此撞击。
[0013]第一孔口和第二孔口可以横跨管彼此直接相对并且彼此对准。
[0014]第一孔口和第二孔口可以具有不同的面积。
[0015]至少一个管、优选地中心管(80A)可以不具有第一孔口或第二孔口。
[0016]至少一个管可以具有用于供应第三燃料的第三燃料供应装置，优选地，第三燃料是液体燃料。
[0017]第一燃料和/或第二燃料可以是天然气、氢气、包含至少5％氢气的燃料和较高碳氢化合物燃料如液化石油气中的任何一种或组合。
[0018]燃烧室可以包括预混合器喷嘴的阵列，该阵列优选地具有在4个与8个之间的且包括4个和8个的预混合器喷嘴。
[0019]预混合器喷嘴可以围绕燃烧室的圆周均匀地间隔开。
[0020]预混合器喷嘴可以布置成使得预混合器喷嘴中的一些预混合器喷嘴相对于其他预混合器喷嘴轴向地偏移。
[0021]主燃料、引燃燃料、第一燃料、第二燃料和第三燃料中的任何一者或更多者可以各自经由燃料供应管线和阀来供应，阀可以是能够控制的并且连接至控制器。
[0022]控制器可以构造成单独地、共同地或同时地改变主燃料、引燃燃料、第一燃料、第二燃料和第三燃料中的任何一者或更多者的量。
[0023]在本公开的第二方面中，提供了一种将燃料喷射到根据前述任一段落所述的燃烧器中的方法，其中，该方法包括以下步骤中的至少一个步骤：将燃料从孔口中的至少一个孔口以50m/s与80m/s之间的且包括50m/s和80m/s的速度喷射到至少一个管中；以及从至少一个管的出口以60m/s与100m/s之间的且包括60m/s和100m/s的速度喷射燃料和空气混合物。
附图说明
[0024]通过参照结合附图对本技术的实施方式的以下描述，本技术的上述属性及其他特征和优点以及获得这些属性及其他特征和优点的方式将变得更加明显，并且当前所公开的
燃烧器和操作方法将得到更好地理解，在附图中：
[0025]图1以截面图示出了涡轮发动机的一部分，并且根据本公开的燃烧器并入该涡轮发动机中，
[0026]图2是穿过当前所公开的燃烧器的示意性横截面，并且示出了预混合器喷嘴，
[0027]图3是穿过当前所公开的预混合器喷嘴的第一实施方式的示意性横截面，
[0028]图4是如图3所示的预混合器喷嘴的截面图SA
‑
SA，
[0029]图5是预混合器喷嘴的替代性实施方式的另一截面图SA
‑
SA，
[0030]图6是穿过当前所公开的预混合器喷嘴的第二实施方式的示意性横截面，
[0031]图7是预混合器喷嘴的管的阵列中的一个管的放大视图，
[0032]图8是预混合器喷嘴的管的阵列中的一个管的替代性实施方式的放大视图。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃气涡轮机的燃烧器(36)，所述燃烧器(36)包括燃烧器轴线(44)，绕所述燃烧器轴线(44)按流动顺序布置有：径向旋流器(40)，预燃室(42)，以及燃烧室(38)，所述径向旋流器(40)包括：基板(45)，旋流器轮叶(46)的环形阵列，所述旋流器轮叶(46)的环形阵列限定围绕所述基板(45)布置的旋流器槽(47)，主燃料喷射器(48A、48B)，所述主燃料喷射器(48A、48B)用于喷射主燃料，以及引燃燃料喷射器(50)，所述引燃燃料喷射器(50)用于喷射引燃燃料，所述燃烧器还包括：预混合器喷嘴(70)，所述预混合器喷嘴(70)位于所述燃烧室(38)上，所述预混合器喷嘴(70)包括：壳体(78)，管(80)的阵列，所述管(80)的阵列位于所述壳体(78)内，以及第一燃料通道(72)，所述第一燃料通道(72)用于供应第一燃料(83)，所述管(80)的阵列中的每个管(80)包括：入口(86)，出口(88)，第一孔口(90)，以及第二孔口(92)，所述第一燃料通道(72)布置成向所述第一孔口(90)和/或第二孔口(92)供应所述第一燃料(83)，在使用中，空气(34)被供应至所述燃烧器，并且第一部分空气(34A)穿过所述径向旋流器(40)，而第二部分空气(34B)从所述入口(86)穿过所述管(80)的阵列中的所述管(80)到达所述出口(88)并且与穿过所述第一孔口(90)和/或所述第二孔口(92)的所述第一燃料(83)混合。2.根据权利要求1所述的燃烧器(36)，其中，所述预混合器喷嘴(70)包括：第二燃料通道(74)，所述第二燃料通道(74)用于向所述第二孔口(92)供应第二燃料(85)，在使用中，所述第二部分空气(34B)从所述入口(86)穿过所述管(80)的阵列中的所述管(80)到达所述出口(88)，并且与来自所述第一燃料通道(72)的穿过所述第一孔口(90)的所述第一燃料(83)和来自所述第二燃料通道(74)的穿过所述第二孔口(92)的所述第二燃料(85)混合。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧器(36)，其中，所述管(80)的阵列中的所述管(80)中的至少一个管(80)包括会聚部分(102)，所述会聚部分(102)朝向所述出口(88)会聚，优选地，所述会聚部分(102)终止于所述出口(88)。
4.根据权利要求3所述的燃烧器(36)，其中，所述会聚部分(102)具有第一横截面面积(A1)和第二横截面面积(A2)，所述第二横截面面积(A2)在所述第一横截面面积(A1)的下游，并且所述第一横截面面积(A1)与所述第二横截面面积(A2)之间的横截面面积的减小落在所述第一横截面面积(A1)的10％至40％的范围内。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃烧器(36)，其中，燃料和空气混合物以60m/s与100m/s之间的且包括60m/s和100m/s的速度离开所述管(80)的所述出口(88)。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃烧器(36)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雷什，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：