减小和/或消除燃烧衬套组件掺混空气泄漏的设备和方法技术

本申请涉及减小和/或消除燃烧衬套组件掺混空气泄漏的设备和方法。其中，一种用于燃气涡轮的燃烧衬套组件(2)包括外部衬套(4)，该外部衬套具有在前端的凸缘(14)。内部衬套(6)安置于外部衬套内。该内部衬套具有第一内壁(12)。文丘里管(8)包括第二内壁(24)、文丘里管喉部(10)和该内部衬套的第一内壁。滑配接头(16)连接到第二内壁。该滑配接头接纳外部衬套的凸缘。作为替代或作为补充，该燃烧衬套组件包括在内部衬套或外部衬套与后部段(20)之间的滑配接头(30)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于减小或消除燃气涡轮燃烧器(gas turbine combustor)中的掺混空气泄漏路径(dilution air leakage path)的设备和方法，且特定而言涉及用于管理掺混空气泄漏以实现更低排放水平的设备和方法。
技术介绍
燃气涡轮排放中的大部分燃烧产物是氮氧化物，即，NO和NO2 (统称作NOx)，一氧化碳CO以及未燃烧的烃和其它微粒。已提出了各种系统用于减少排放。举例而言，在过去使用水或蒸汽到燃气涡轮燃烧器的焚烧区内的注入、自燃气涡轮排气的对NOj^n CO的催化清理以及干式低NOx燃烧器。也曾利用压缩机排放掺混空气引入到燃烧器衬套套筒和过渡件内来减少排放。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种用于燃气涡轮的燃烧衬套组件(combustion liner assembly)包括外部衬套，该外部衬套具有在前端的凸缘；内部衬套，其安置于外部衬套内，该内部衬套具有第一内壁；文丘里管，其包括第二内壁、文丘里管喉部(venturi throat)和内部衬套的第一内壁；以及，滑配接头，其连接到第二内壁，该滑配接头接纳外部衬套的凸缘。根据本专利技术的另一实施例，一种用于燃气涡轮的燃烧衬套组件包括外部衬套； 内部衬套，其安置于外部衬套内，该内部衬套具有第一内壁；文丘里管，其包括第二内壁、文丘里管喉部和内部衬套的第一内壁；以及后部段，其连接到外部衬套和内部衬套的后端； 以及，滑配接头，其设于该后部段与内部衬套之间。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的燃气涡轮燃烧衬套组件的示意图；图2是图1的燃烧衬套组件的文丘里管喉部的示意图；图3是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的示意图；图4是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的示意图；图5是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的示意图；图6是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的后或鹅颈部段(aft，0r goose neck, section)的不意图；图7是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的示意图；图8是根据本专利技术的另一实施例的燃烧衬套组件的示意图；以及图9是根据本专利技术的实施例的外部衬套的凸缘和滑配接头的示意图。部件列表燃烧衬套组件2外部衬套4内部衬套6文丘里管8文丘里管喉部10内壁12(外部衬套的)凸缘14滑配接头16湍流器18后部段/鹅颈部段20径向倾泻孔22内壁24面孔 26波纹管 28后滑配接头 30具体实施例方式参看图1，燃烧衬套组件2包括外部衬套4和内部衬套6。文丘里管8设于燃烧衬套组件2的前端且包括设于内部衬套6与内壁12之间的文丘里管喉部10。凸缘14可与外部衬套4 一体地形成且接纳于滑配接头16内，滑配接头16连接到文丘里管8的内壁12。内部衬套6包括内壁24和设于外表面上的湍流器18。后部段或鹅颈部段20连接到外部衬套5和内部衬套6的后部。径向排出孔或倾泻孔(drain or dump holes) 22设于内部衬套中且在邻近后部段20的区域。燃烧衬套组件2可分别在对应于滑配接头16和后部段20端部的区域A和B处焊接到衬套套筒(liner sleeve) 0燃烧衬套组件2可在周向焊接到衬套套筒，而不是如现有技术布置中那样进行铆接。参看图2，文丘里管10可在周向焊接到内壁12和内部衬套6的内壁24。内壁24 厚度和在包含周向焊接的部分的内部衬套6的内壁24厚度可比现有技术衬套组件内部衬套更厚以增加文丘里管的结构完整性，因为文丘里管将焊接到衬套套筒上，而不是铆接。在图1和图2中示出的径向排出或倾泻孔22提供冷却流动到火焰区内的径向排放。图1和图2所示的实施例还具有与湍流器18组合的增加的冲击冷却区域。作为波纹管的替代，少量受控制的泄漏可提供到在外部衬套4与内部衬套6之间的冷却通道内。参看图3，根据本专利技术的另一实施例，燃烧衬套组件2包括后部段或鹅颈部段20， 后部段或鹅颈部段20包括轴向排出或倾泻孔24，而不是径向排出或倾泻孔。发现使用如图 1和图2的实施例中所示的径向排出或倾泻孔在转移到预混合燃烧期间和当降低火焰温度而调低时可触发高频燃烧不稳定性，或者刺耳声。但是，对于图3所示实施例的一体式文丘里管，轴向排出孔或倾泻孔24并不触发高频不稳定性。如图1和2所示，文丘里管冷却改变路线以具有与图3所示实施例的文丘里管的径向排放相同有效面积的轴向排放。参看图4和图5，根据另一实施例的燃烧衬套组件2包括外部衬套4和内部衬套6。外部衬套4包括接纳于滑配接头16中的凸缘14，滑配接头16连接到文丘里管8的内壁 12，文丘里管8包括文丘里管喉部10，文丘里管喉部10连接内壁12和具有轴向排出或倾泻孔24的内部衬套6的一部分。在后部段或鹅颈部段20，燃烧衬套组件2包括形成于衬套6 中的径向排出或倾泻孔22。参看图6，根据另一实施例，倾泻孔26可提供为在后部段20的面上的孔，即，在后部段20的圆柱形部分与圆锥形部分的相交处。参看图7，根据另一实施例的燃烧衬套组件包括外部衬套4和内部衬套6。文丘里管8设于燃烧衬套组件2的前部段且包括文丘里管喉部10和内壁12。文丘里管8还包括连接于文丘里喉部10与内部衬套6之间的内壁24。后部段20由后滑配接头30连接到外部衬套4和内部衬套6。燃烧衬套组件2包括设于内部衬套6中的径向排出或倾泻孔22。燃烧衬套组件2的后端包括波纹管28以及如在先前实施例中所公开的滑配接头 30。参看图8，根据本专利技术的另一实施例，燃烧衬套组件2包括外部衬套4和内部衬套 6。文丘里管8包括焊接到内壁12和内壁24的文丘里管喉部10，内壁24连接到内部衬套 6。外部衬套4的凸缘14在燃烧衬套组件2的前端接纳于滑配接头16中。燃烧衬套2的后部段20由后滑配接头30连接到外部衬套4和内部衬套6。参看图9，滑配接头16可例如由主要为镍的合金形成，诸如，哈司特镍合金 (Hastelloy )，且凸缘14可例如由不锈钢形成。滑配接头16也可具备耐磨损涂层。滑配接头16提供在凸缘14两侧上的双密封且可被机械加工到紧密度公差。在燃气涡轮操作期间，随着燃烧衬套组件2的温度升高，由于凸缘14膨胀到滑配接头16内，在凸缘14与滑配接头16之间的小泄漏面积减小。燃烧衬套组件减小或消除在文丘里管壁与衬套壁之间的空气流动损失使得空气流动可用且更均勻地分散。空气流动变动的减小或消除将允许在头端燃烧区中的燃料空气混合物中利用更一致的空气流动，而不是泄漏空气流动到直接的“流(stream)”内。燃烧衬套组件相对容易制造且产生壳与壳(can to can)之间更可重复的空气流动且因此有助于形成比当前设计更好的燃料空气混合模式和更低的燃烧排放。与通过当前设计所发生的情形相比，这些是通过混合孔实现的更好的变化和混合燃料空气的改进。燃烧衬套组件减小或消除泄漏，因此在更多非关键区域中的空气流动被保存且更一致，即，降低壳与壳之间的不同。与通过当前设计所发生的情形相比，燃烧衬套组件还通过混合孔实现以更分散和均勻混合来增加可用区域中的空气流动。燃烧衬套组件可现场容易地替换。现有衬套可被拉出且用本文所公开的燃烧衬套组件替换。燃烧衬套组件还可使用当前生产方法和机械加工来生产。燃烧衬套组件并不改变总衬套组件的装配、形式或功能。虽然结合目前被认为是最实用且优选的实施例描述了本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于燃气涡轮的燃烧衬套组件（２），包括：外部衬套（４），所述外部衬套具有在前端的凸缘（１４）；内部衬套（６），其安置于所述外部衬套内，所述内部衬套具有第一内壁（１２）；文丘里管（８），其包括第二内壁（２４）、文丘里管喉部（１０）和所述内部衬套的第一内壁；以及滑配接头（１６），其连接到所述第二内壁，所述滑配接头接纳所述外部衬套的凸缘。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·波波维克，K·K·文卡塔拉曼，D·W·西蒙斯，A·K·古普塔，W·K·赫斯勒，J·勒贝格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US