无帽式燃烧器组件中的横移式燃料喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种无帽式燃烧器组件中的横移式燃料喷嘴，燃烧器（１００，３００，４００）包括中心燃料喷嘴组件（３０４）和多个外部燃料喷嘴组件（３０８），多个外部燃料喷嘴组件（３０８）各具有中心体（３１０）和外护罩（３１２），多个外部燃料喷嘴组件（３０８）构造成以包围关系与中心柱（３０４）彼此邻接，以便在多个外部燃料喷嘴组件（３０８）的任何两个邻接的外部燃料喷嘴组件之间不出现间隙。根据本发明专利技术的实施例，多个燃料喷嘴组件（１０４，３０４，３０８）中的一个或更多个可前后轴向横移。

【技术实现步骤摘要】
无帽式燃烧器组件中的横移式燃料喷嘴
技术介绍
用于环式(annular)和环管式(can-armular)设计的重载燃气涡轮的预混合干式低NOx (DLN)燃烧系统基于燃料分级、空气分级或者两者的结合。这使得该燃烧系统能够在 较广泛的条件中操作。当与现代燃气涡轮的负载循环相比时，预混合燃烧的窗口较窄。因 此，尽管主体条件(bulk condition)可将设计置于其操作限制(即排放、可燃性等)之外， 但是燃烧系统内的条件典型地是分级的，以产生稳定燃烧的局部区域。此外，分级给予“调节(time)，，燃烧系统使其远离潜在地破坏性声学不稳定的机 会。预混合系统可经历燃烧“动态”。改变火焰形状、提供阻尼或者错开燃料到火焰前锋的 对流时间的能力都被用作意图控制这些事件发生的方法。然而，这些特征倾向于为不可调 节的或者可仅仅以诸如排放的另一个基本边界为代价而得以实施。动态缓解是持续调查的源泉。许多燃烧器设计具有使燃料流分级(通常称为“燃 料分流”)的装置，但这产生排放惩罚。其它设计具有多个燃料喷射面以产生对流时间的混 合。再者，许多途径是可能的，诸如燃料施压(forcing)、谐振器、1/4波长管等等。声学不稳定性是热释放波动与燃烧室的固有声学模式的一个或更多个同时发生 的指示。这些热释放波动与燃烧室相互作用的方式在很大程度上由火焰形状和燃料/空气 混合物到火焰前锋的传送时间所确定。两个参数通常通过改变燃料到燃烧器内多个喷嘴的 分布而被操纵。如果喷嘴是在共同的轴平面上，那么主要作用是改变火焰形状。反而，如果 喷嘴处于不同的轴向位置，那么主要作用是改变对流时间。此外，处于共同平面上的喷嘴可 导致有害的喷嘴至喷嘴的火焰前锋的相互作用，除非使一个喷嘴“偏置”以从稳定角度来看 胜过相邻喷嘴。然而，任何调整都导致操作性的降低。也就是说，由于很好建立的NOx形成 对局部火焰温度的指数依赖(exponentiald印endency)，共同平面上的不均勻燃料分布导 致相对更高的NOx排放。此外，如果一个喷嘴组在其它的上游(例如“四分”系统)，则处于 不同轴向位置的不均勻燃料分布可产生潜在的火焰保持(flameholding)位置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，燃烧器包括具有中心体的燃料喷嘴组件、至少包围中心 体的一部分的内护罩、至少包围内护罩的一部分的外护罩、以及形成在外护罩的一部分上 的多个冷却孔，冷却空气引入到内护罩与外护罩之间的空间并从多个冷却孔排出。燃烧器 还包括在轴向方向上至少移动中心体的促动器。根据本专利技术的另一个方面，燃烧器包括具有中心体的至少一个燃料喷嘴组件、至 少包围中心体的一部分的护罩、以及布置在中心体与护罩之间的叶片。燃烧器还包括在轴 向方向上至少移动中心体的促动器。根据本专利技术的又一个方面，燃烧器包括中心燃料喷嘴组件和多个外部燃料喷嘴组 件，多个外部燃料喷嘴组件各具有中心体和外护罩，多个外部燃料喷嘴组件构造成以包围 关系与中心柱彼此邻接，以便在多个外部燃料喷嘴组件的任何两个邻接的外部燃料喷嘴组 件之间不存在间隙。通过结合附图的以下说明，这些和其它优点及特征将更明显。 附图说明被称作本专利技术的本主题在本说明最后的权利要求中特别指出并清楚地声明。通过 结合附图的以下详细说明，本专利技术的前述和其它的特征及优点显而易见，在附图中图1是根据本专利技术实施例的具有横移式(traversing)燃料喷嘴组件的燃烧器的 截面图；图2是具有图1的横移式燃料喷嘴组件的燃烧器的更详细的截面图； 图3是根据本专利技术另一个实施例的具有多个横移式燃料喷嘴的燃烧器的透视图； 以及图4是根据本专利技术又一个实施例的具有横移式燃料喷嘴组件的燃烧器的截面图。参考附图，以下详细说明示例性地阐释本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列 表100燃烧器104燃料喷嘴组件108燃烧器壳体112端盖116叶片120内护罩 124中心体128衬里132密封组件136 隔板/帽状组件140密封件144外护罩 148促动器机构152浸入区156冷却孔160馈送孔300燃烧器304燃料喷嘴组 件306燃料喷嘴308燃料喷嘴组件310 中心体312护罩314 叶片316顺应式密 封件400燃烧器具体实施例方式参考图1和图2，用于燃气涡轮的燃烧器100包括多个燃料喷嘴组件104，其中一 个在图1和图2的实施例中示出。根据本专利技术的实施例，多个燃料喷嘴组件104中的一个 或更多个可轴向前后横移。如图1所示，燃烧器100还包括燃烧器壳体108和端盖112。各 个燃料喷嘴组件104可包括叶片116、内护罩120、中心体124、衬里128、密封组件132、隔板 (bulkhead) /帽状组件136、密封件140、外护罩144以及促动器机构148。根据本专利技术的一个实施例，整个燃料喷嘴组件104可轴向移动或横移。根据另一 个实施例，仅仅燃料喷嘴组件104的中心体124可轴向移动。此外，仅仅燃料喷嘴组件104 中的一个可每次轴向移动，或者燃料喷嘴组件104中的两个或更多个的一些组合可每次轴 向移动。一个或更多个燃料喷嘴组件104的部分或全部的移动典型地被执行以根据要求调 节燃烧器100的性能。不管燃料喷嘴组件104的移动类型，这种移动都通过促动器机构148 中的一个或更多个实现。促动器机构148可包括由控制器(未示出)控制的任何类型的 适合促动器，诸如电子的、液压的、气动的等。促动器机构148的输出通过适合的机械联接 件连接到相应燃料喷嘴组件104的中心体124。促动器机构148可操作以仅仅移动中心体 124，或者在需要的情况下可移动不仅包括中心体124还包括叶片116及内护罩120和外护 罩144的燃料喷嘴组件104。这种移动是在轴向方向上(即，图1和图2中的前后)。各燃 料喷嘴组件104可具有专用促动器机构148，或者一个或更多个燃料喷嘴组件可“联结”或 连接到一起并且通过单一促动器机构148 —致地移动。这种移动类型设定中心体124浸入到燃烧“热区”的深度，该燃烧“热区”是在图1 和图2中观察时燃烧器100的在隔板/帽状组件136右侧的部分。该“浸入区”在图2中 由附图标记152表示。如从图1和图2可看出，所示燃料喷嘴组件的中心体124稍微突出通过隔板/帽状组件136 (到右侧)并进入到燃烧“热区”。该“热区”中的典型温度可以是大约3000华氏温度。因此，有必要冷却内护罩120，其也突出通过隔板/帽状组件136并进 入到燃烧“热区”。在图1和图2的实施例中，内护罩120和外护罩144构造成在这些图中 观察时超过中心体124的右端。然而，可选的实施例可使中心体124的右端与内护罩120 和外护罩144的端部平齐。内护罩120的这种冷却类型可通过在外护罩144上形成多个冷却孔156并迫使相 对较冷的空气从图1和图2中的左侧进入内护罩120与外护罩144之间的空间而实现。然 后冷却空气通过外护罩144上的冷却孔156排出。这种类型的薄膜冷却适合于冷却内护罩 120并防止由于在燃烧“热区”中熔化而破坏。在图1和图2所示的燃料喷嘴组件104中，当在其出口观察时(即，在图1和图2 中从右往左观察)，护罩120，144可具有环形或圆形截面。因此，这使得有必要使用作为隔 板/帽状组件136的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器（１００，３００，４００），其包括：至少一个燃料喷嘴组件（１０４，３０４，３０８），所述至少一个燃料喷嘴组件（１０４，３０４，３０８）包括中心体（１２４，３１０）；内护罩（１２０，３１２），其至少包围所述中心体（１２４，３１０）的一部分；外护罩（１４４），其至少包围所述内护罩（１２０，３１２）的一部分；以及多个冷却孔（１５６），其形成在所述外护罩（１４４）的一部分上，冷却空气引入到所述内护罩（１２０，３１２）与所述外护罩（１４４）之间的空间并从所述多个冷却孔（１５６）排出；以及促动器（１４８），其在轴向方向上至少移动所述中心体（１２４，３１０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：LB小戴维斯，JV奇特诺，TE约翰逊，WS齐明斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]