燃烧器衬套冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及燃烧器衬套冷却系统。具体而言，公开了一种燃烧器衬套(40)。该燃烧器衬套(40)包括上游部分(70)、从上游部分(70)沿大致纵向轴线(73)延伸的下游端部分(72)，以及与下游端部分(72)的内表面(74)相关联的覆盖层(78)。下游端部分(72)包括内表面(74)和外表面(76)，其中，内表面(74)限定多个微管道(80)。下游端部分(72)还限定在内表面(74)与外表面(76)之间延伸的多个通道(90)。多个微管道(80)流体地连接到多个通道(90)上，且构造成用以使冷却介质(64)经由其流过，从而冷却燃烧器衬套(40)。

【技术实现步骤摘要】

本文所公开的主题主要涉及燃气轮机系统，并且更具体地涉及用于冷却燃气轮机系统的燃烧器中的燃烧器衬套的设备。
技术介绍
燃气轮机系统广泛地用于诸如发电的领域。常规燃气轮机系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在燃气轮机系统的操作期间，系统中的各种构件经受高温流，这可导致构件损坏。由于较高的温度流通常导致燃气轮机系统的性能、效率和功率输出的提高，故经受高温流的构件必须进行冷却以容许燃气轮机系统在升高的温度下操作。应当冷却的一种燃气轮机系统构件为燃烧器衬套。当由空气燃料混合物在燃烧器内的燃烧所引起的高温流经引导穿过燃烧器时，该高温流加热燃烧器衬套，这会导致燃烧器衬套损坏。具体而言，燃烧器衬套的下游端部分可经由密封件连接到燃烧器的其它构件如过渡件上，且因此可能未暴露于可对燃烧器衬套的其余部分进行冷却的各种空气流。因此，下游端部分可能为燃烧器衬套的寿命限制区段，其可能由于暴露于高温流而损坏。因此，为了延长燃烧器衬套的寿命，必须对下游端部分进行冷却。本领域中用于冷却燃烧器衬套下游端部分的各种策略是公知的。例如，从压缩机经由燃料喷嘴提供到燃烧器中的一部分空气流可经由环形包壳(wrapper)虹吸到限定在燃烧器衬套下游端部分的外表面中的管道中。当空气流经引导穿过这些管道时，该空气流可冷却下游端部分。然而，由这些管道内的空气流对下游端部分的冷却通常受限于下游端部分的厚度，该厚度降低了管道相对于燃烧器衬套内的高温流的接近性，从而降低了管道的冷却有效性。此外，通过限定在燃烧器衬套下游端部分的外表面中的管道对燃烧器衬套进行冷却通常导致相当低的热传递速率和不均勻的燃烧器衬套温度分布。因此，本领域中将期望的是一种用于燃烧器衬套的改进型冷却系统。例如，一种在燃烧器衬套下游端部分中提供相对较高的热传递速率和相对均勻的温度分布的冷却系统将是有利的。此外，将期望的是一种减少冷却燃烧器衬套所需的冷却流总量的燃烧器衬套冷却系统。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可根据该说明而清楚，或可通过实施本专利技术而懂得。在一个实施例中，公开了一种燃烧器衬套。该燃烧器衬套包括上游部分、从上游部分沿大致纵向轴线延伸的下游端部分，以及与下游端部分的内表面相关联的覆盖层。下游端部分包括内表面和外表面，其中，内表面限定多个微管道(或微槽道，microcharmel)。下游端部分还限定在内表面与外表面之间延伸的多个通道。多个微管道流体地连接到该多个通道上，且构造成用以使冷却介质经由其流过，从而冷却燃烧器衬套。参照以下说明和所附权利要求，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好地理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且结合说明一起用于阐述本专利技术的原理。附图说明在参照附图的说明书中，针对本领域普通技术人员阐述了本专利技术包括其最佳模式的完整和能够实施的公开内容，在附图中图1为燃气轮机系统的简图；图2为本公开内容的燃气轮机系统的各种构件的一个实施例的侧剖面视图；图3为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的一个实施例的透视图；图4为本公开内容的燃烧器衬套的下游端部分的另一实施例的分解透视图；图5为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的分解透视图；图6为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的透视图；图7为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的透视图；图8为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的一个实施例的截面视图；图9为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的截面视图；以及图10为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的截面视图。零件清单10燃气轮机系统12压缩机14燃烧器16 涡轮18 轴20燃料喷嘴22供给燃料24氧化介质洸热气流28热气通路30扩散器32 排放仓室(plenum)34 盖板40燃烧器衬套42流动套筒44流动通路46 入口48燃烧室50冲击套筒52安装凸缘54安装部件56过渡件58流动通路60入口62过渡件腔体64冷却介质66涡轮喷嘴70上游部分72下游端部分73纵向轴线74内表面76外表面78覆盖层80微管道82深度84宽度86长度90通道92排出通道94仓室102内表面104外表面110燃烧器衬套基底112金属涂层114连结涂层116热障涂层118第二热障涂层120管道130密封环132进给通道140环形包壳142进给通道144密封板具体实施例方式现将详细地参照本专利技术的实施例，其中的一个或多个实例在附图中示出。各实例均是通过对本专利技术的阐释来提供的，而并非对本专利技术进行限制。实际上，本领域普通技术人员将清楚的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行各种修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一实施例来使用，以产生又一个实施例。因此，期望的是，本专利技术涵盖归入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。图1为燃气轮机系统10的简图。系统10可包括压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及燃料喷嘴20。此外，系统10可包括多个压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及燃料喷嘴20。 压缩机12和涡轮16可通过轴18联接。轴18可为单个轴，或联接在一起而形成轴18的多个轴节段。燃气轮机系统10可使用液体或气体燃料如天然气或富氢合成气来使系统10运转。例如，燃料喷嘴20可引入供给燃料22和来自压缩机12的氧化介质24(见图2)，使供给燃料22与氧化介质M相混合以产生冷却剂-燃料混合物，以及将冷却剂-燃料混合物排放到燃烧器14中。在示例性实施例中，氧化介质M可为空气。然而，应当理解的是，本公开内容的氧化介质M不限于空气，而是可为任何适合的流体。由燃烧器14接收的冷却剂-燃料混合物可在燃烧器14内燃烧，从而产生热的加压排出气体或热气流26。燃烧器 14可经由燃烧器14内的热气体通路观将热气流沈引导到涡轮16中。当热气流沈穿过涡轮16时，涡轮16可引起轴18旋转。轴18可联接到涡轮系统10的各种构件上，包括压缩机12。因此，轴18的旋转可引起压缩机12操作，从而压缩氧化介质M。因此，在操作中，氧化介质M可进入轮机系统10中，且在压缩机12中加压。氧化介质M然后可与供给燃料22相混合以便在燃烧器14内燃烧。例如，燃料喷嘴20可将燃料-冷却剂混合物以对于最佳的燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的适当比例喷射到燃烧器14中。燃烧可产生热气流沈，该热气流沈可经由燃烧器14提供至涡轮16。如图2中所示，燃烧器14通常流体地联接到压缩机12和涡轮16上。压缩机12可包括彼此流体连通地联接的扩散器30和排放仓室32，以便于将氧化介质M引导至燃烧器 14。例如，在压缩机12中压缩之后，氧化介质M可流经扩散器30并提供至排放仓室32。 氧化介质M然后可从排放仓室32经由燃料喷嘴20流动至燃烧器14。燃烧器14可包括位于燃烧器14上游端处的盖板34。盖板34可至少部分地支承燃料喷嘴20，且提供通路，经由该通路可将氧化介质M和供给燃料22引导至燃料喷嘴20。燃烧器14可包括构造成用以有助于氧化介质M的中空环形壁。例如，燃烧器14 可包括设置在流动套筒42内的燃烧器衬套40。如图2中所示，燃烧器衬套40和流动套筒 42的布置大致为同心的，且可在其间限定环形通道或流动通路44。在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种燃烧器衬套（４０），包括：上游部分（７０）；从所述上游部分（７０）沿大致纵向轴线（７３）延伸的下游端部分（７２），所述下游端部分（７２）包括内表面（７４）和外表面（７６），所述内表面（７４）限定多个微管道（８０），所述下游端部分（７２）还限定在所述内表面（７４）与所述外表面（７６）之间延伸的多个通道（９０），其中，所述多个微管道（８０）流体地连接到所述多个通道（９０）上；以及与所述下游端部分（７２）的内表面（７４）相关联的覆盖层（７８），其中，所述多个微管道（８０）构造成用以使冷却介质（６４）经由其流过，冷却所述燃烧器衬套（４０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·莱西，M·E·伯克曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US