燃烧器和用于将燃料供应到燃烧器的方法技术

本发明专利技术涉及燃烧器和用于将燃料供应到燃烧器的方法。一种燃烧器包括具有上游和下游表面的端帽以及围绕上游和下游表面的帽罩。第一组和第二组预混合管从上游表面延伸穿过下游表面。第一燃料导管将燃料供应到第一组预混合管。壳体周向围绕帽罩以限定环形通道，并且第二燃料导管将燃料穿过环形通道供应到第二组预混合管。一种用于将燃料供应到燃烧器的方法包括：使工作流体流过第一组和第二组预混合管；使第一燃料流入第一组预混合管中；以及使第二燃料流过围绕端帽的环形通道并进入第二组预混合管中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及。
技术介绍
燃烧器在エ业和发电操作中普遍用于点燃燃料以产生具有高的温度和压カ的燃烧气体。例如，燃气涡轮通常包括一个或更多燃烧器以产生功率或推力。用于产生电能的典型燃气涡轮包括在前部的轴流式压缩机、在中部附近的一个或更多燃烧器以及在后部的涡轮。环境空气可被供应到压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和固定叶片逐渐地赋予工作流体(空气)动能，以产生处于高能状态的压缩的工作流体。压缩的工作流体离开压缩机并穿过ー个或更多喷嘴流入每个燃烧器中的燃烧室中，在燃烧器，压缩的工作流体与燃料混合并点燃而产生具有高的温度和压カ的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀而做功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接到发电机的轴旋转而发电。各种设计和运行參数影响燃烧器的设计和运行。例如，更高燃烧气体温度通常提高燃烧器的热力学效率。然而，更高燃烧气体温度也促进其中燃烧火焰朝由喷嘴供应的燃料迁移的回火或火焰稳定状态，从而有可能在相对较短时间内对喷嘴造成严重损坏。此外，燃烧室中的局部热斑(hot streak)可増加ニ价氮的解离速率，从而在更高燃烧气体温度下増加氮氧化物(NOx)的产生。反之，与减小的燃料流量和/或部分负荷运行(减负荷)相关联的更低燃烧气体温度通常降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化碳和未燃烧烃的产生。在一特定燃烧器设计中，多个预混合管可径向布置在端帽中以提供流体连通，以便工作流体和燃料流过端帽并进入燃烧室中。预混合管促进工作流体和燃料之间的混合以减少热斑，热斑可带来更高燃烧气体温度的问题。因此，预混合管在防止回火或火焰稳定和/或減少NOx产生方面是有效的，特别是在更高运行水平下。然而，用于将燃料供应到预混合管的改进的系统和方法将是有用的，该系统和方法允许预混合管在不同运行水平下分阶段供应燃料或操作。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点阐述在下面的描述中，或者可从该描述显而易见，或者可通过实施本专利技术来了解。本专利技术的一个实施例是ー种燃烧器，其包括径向延伸跨过燃烧器的至少一部分的端帽。端帽包括与下游表面轴向分开的上游表面以及周向围绕上游和下游表面的帽罩。第ー组预混合管从上游表面延伸穿过下游表面，以提供穿过端帽的流体连通。与第一组预混合管流体连通的第一燃料导管将燃料供应到第一组预混合管。第二组预混合管从上游表面延伸穿过下游表面，以提供穿过端帽的流体连通。壳体周向围绕帽罩的至少一部分，以在帽罩和壳体之间限定环形通道。与第二组预混合管流体连通的第二燃料导管将燃料穿过环形通道供应到第二组预混合管。本专利技术的另ー实施例是ー种燃烧器，其包括径向延伸跨过燃烧器的至少一部分的端帽。端帽包括与下游表面轴向分开的上游表面以及周向围绕上游和下游表面的帽罩。第一燃料导管与端帽流体连通。第一组预混合管从上游表面延伸穿过下游表面，以提供穿过端帽的流体连通。第二组预混合管从上游表面延伸穿过下游表面，以提供穿过端帽的流体连通。壳体周向围绕端帽的至少一部分，以在端帽和壳体之间限定环形通道。与第二组预混合管流体连通的第二燃料导管将燃料穿过环形通道供应到第二组预混合管。本专利技术还可包括ー种用于将燃料供应到燃烧器的方法。该方法包括使工作流体流过轴向延伸穿过端帽的第一组预混合管，该端帽径向延伸跨过燃烧器的至少一部分；以及使工作流体流过轴向延伸穿过端帽的第二组预混合管。该方法还包括使第一燃料流入第ー组预混合管中并使第二燃料流过围绕端帽的环形通道并进入第二组预混合管中。通过阅读说明书，本领域的普通技术人员将更好地理解这些实施例和其它实施例的特征和方面。附图说明在说明书的其余部分中，包括參考附图，更具体地描述了本专利技术的全面且能够实施的公开内容，包括其对于本领域技术人员而言的最佳模式，在附图中 图1是根据本专利技术的第一实施例的示例性燃烧器的简化剖视 图2是根据本专利技术的实施例的图1所示端帽的上游轴向视 图3是根据本专利技术的备选实施例的图1所示端帽的上游轴向视 图4是根据本专利技术的备选实施例的图1所示端帽的上游轴向视 图5是根据本专利技术的第一实施例的图1所示端帽的上游局部透视 图6是根据本专利技术的第二实施例的图1所示端帽的放大剖视 图7是根据本专利技术的第三实施例的示例性燃烧器的放大剖视图；以及 图8是根据本专利技术的第四实施例的示例性燃烧器的放大剖视图。附图标记 10 燃烧器 12 壳体 14 端盖 16 流动孔 18 冲击套筒 20 过渡件 22 衬套 24 预混合管 26 燃烧室 28 端帽 30 轴向挡板(baffle) 32 内部(第一)组管 34 外部(第二)组管 36 上游表面38 下游表面40 帽罩(cap shield)44 帽罩和壳体之间的环形通道46 第一燃料室48 第二燃料室50 第一燃料导管52 第二燃料导管54 翼型件56 四个ー组的燃料ロ58 燃料ロ60 挡板中的伸缩接头(expansion joint)62 帽罩中的伸缩接头64 屏障66 空气室68 空气ロ70 间隙80 燃烧器82 壳体84 端盖86 端帽88 预混合管90 上游表面92 下游表面94 燃烧室96 帽罩98 帽罩和壳体之间的环形通道100挡板102内部(第一)组管104外部(第二 )组管106第一燃料室108第二燃料室110第一燃料导管112第二燃料导管114翼型件116护罩118护罩和第一燃料导管之间的环形通道120旋流叶片(swirler vane)122燃料ロ124伸缩接头 126 第三燃料导管。具体实施例方式现在将详细提及本专利技术的当前实施例，这些实施例的一个或更多示例在附图中示出。详细的描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。在附图和描述中相同或类似的标记用于指代本专利技术的相同或类似的部分。每个示例以本专利技术的说明而非本专利技术的限制的方式提供。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中做出修改与变型。例如，作为ー个实施例的一部分而显示或描述的特征可用于另ー实施例，以产生更进ー步的实施例。因此，本专利技术意图包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改与变型。本专利技术的各种实施例提供用于将燃料供应到燃烧器的系统和方法。在特定实施例中，布置在端帽中的多个预混合管在燃烧之前促进工作流体和燃料之间的混合。燃料可穿过ー个或更多轴向和/或径向燃料导管供应到预混合管。这样，预混合管可分组成多个燃料导管，其使得燃烧器能够在宽泛的操作条件下操作，而不超过与回火、火焰稳定和/或排放限制相关联的设计裕度。虽然出于说明目的将大体上在并入燃气涡轮中的燃烧器的上下文中描述本专利技术的示例性实施例，但本领域普通技术人员将容易理解，本专利技术的实施例可应用于任何燃烧器，而不限于燃气涡轮燃烧器，除非权利要求中特别地叙述。图1示出根据本专利技术的一个实施例的例如将包括在燃气涡轮中的示例性燃烧器10的简化剖视图。壳体12和端盖14可围绕燃烧器10以容纳流到燃烧器10的工作流体。工作流体可穿过冲击套筒18中的流动孔16而沿着过渡件20和衬套22的外部流动，以向过渡件20和衬套22提供对流冷却。当工作流体到达端盖14吋，工作流体倒转方向而穿过多个预混合管24流入燃烧室26中。预混合管24径向布置在燃烧室26上游的端帽28中。如本文所用，术语“上游”和“下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器，包括：a.?端帽，其径向延伸跨过所述燃烧器的至少一部分，其中，所述端帽包括与下游表面轴向分开的上游表面以及周向围绕所述上游表面和下游表面的帽罩；b.?第一组预混合管，其从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通；c.?第一燃料导管，其与所述第一组预混合管流体连通，以将燃料供应到所述第一组预混合管；d.?第二组预混合管，其从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通；e.?壳体，其周向围绕所述帽罩的至少一部分，以在所述帽罩和所述壳体之间限定环形通道；以及f.?第二燃料导管，其与所述第二组预混合管流体连通，以将燃料穿过所述环形通道供应到所述第二组预混合管。

【技术特征摘要】
2011.10.04 US 13/2522791.一种燃烧器，包括a.端帽，其径向延伸跨过所述燃烧器的至少一部分，其中，所述端帽包括与下游表面轴向分开的上游表面以及周向围绕所述上游表面和下游表面的帽罩；b.第一组预混合管，其从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通；c.第一燃料导管，其与所述第一组预混合管流体连通，以将燃料供应到所述第一组预混合管；d.第二组预混合管，其从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通；e.壳体，其周向围绕所述帽罩的至少一部分，以在所述帽罩和所述壳体之间限定环形通道；以及f.第二燃料导管，其与所述第二组预混合管流体连通，以将燃料穿过所述环形通道供应到所述第二组预混合管。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第一燃料导管将燃料穿过所述环形通道供应到所述第一组预混合管。3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第二组预混合管围绕所述第一组预混合管。4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括在所述上游表面和下游表面之间的伸缩接头。5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括在所述环形通道中围绕所述第二燃料导管的至少一部分的翼型件或叶片中的至少一个。6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括在所述上游表面和下游表面之间的屏障，其中，所述屏障在所述端帽内部至少部分地限定燃料室和空气室。7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，还包括穿过所述帽罩的空气口，其中， 所述空气口提供从所述环形通道穿过所述帽罩并进入所述空气室中的流体连通。8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括周向围绕所述第一燃料导管的护罩，其中，所述护罩提供穿过所述端帽的流体连通。9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，还包括在所述护罩和所述第一燃料导管之间的旋流叶片。10.一种燃烧器，包括a.端帽，其径向延伸跨过所述燃烧器的至少一部分，其中，所述端帽包括与下游表面轴向分开的上游表面以及周向围绕所述上游表面和下游表面的帽罩；b.第一燃料导管，其与所述端帽流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：PB梅尔顿，WS齐明斯基，GA博亚德曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：