燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种燃烧器，其包括燃烧室和绕着燃烧器周向地布置的至少一组至少两个燃烧装置喷嘴。组内的至少两个燃烧装置喷嘴是大体共面的并且周向间隔大约相等距离。组内的至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个取向以在燃烧室内的相关虚拟圆的对应切向点处引导流体流，以在燃烧室内引起大体气旋流模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涡轮的燃烧器，并且更具体地，涉及由燃烧装置喷嘴(burnerjet)的构造产生的在燃烧器内的空气流，该燃烧装置喷嘴将燃料和空气的混合物沿大体径向取向喷射到燃烧器中。
技术介绍
燃烧器典型地包括燃烧室、旋流器和外壳。燃烧室绕着中心线在形状方面是大体柱形的。燃烧室由布置在外壳内的衬套限定。用于来自涡轮压缩机的空气流的路径或开口设置在衬套与外壳之间。旋流器典型地绕着中心线位于燃烧室的上游端部处。来自涡轮压缩机的空气流行进通过旋流器，在旋流器处空气流被旋转以在燃烧室内形成涡旋流模式。燃烧装置喷嘴定位在燃烧室的上游端部处以将燃料和空气混合物喷射到燃烧室中。燃烧装置喷嘴将燃料和空气混合物纵向地引导到燃烧室中。接着，燃料和空气的混合物在燃烧室内燃烧，其中，热在燃烧室的下游或排出端部处离开到排出装置。为了加强衬套的传热，通常使用冲击冷却构造。该冷却使热载荷消散，用于燃烧区域中更均匀的温度分布和因此更有效的燃烧。有利的是进一步提高操作效率并且进一步减少燃烧器的排放物。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提出一种燃烧器，其包括燃烧室和绕着燃烧器周向布置的成组的至少两个燃烧装置喷嘴。至少两个燃烧装置喷嘴是大体共面的并且周向间隔大约相等距离。至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个取向以在燃烧室内的虚拟圆的对应切向点处引导流体流，以在燃烧室内引起大体气旋(cyclonic)流模式。根据本专利技术的另一方面，提出一种在燃烧器的燃烧室内引起大体气旋流模式的方法。该方法包括在燃烧室内的第一虚拟圆的第一切向点处引导第一流体流和在燃烧室内的第一虚拟圆的第二切向点处引导第二流体流。第一虚拟圆的第一切向点和第二切向点周向间隔大约相等距离。第一流和第二流配合以在燃烧室内引起大体气旋流模式。这些和其他的优点和特征将从结合附图的以下描述中变得更加显而易见。附图说明被认为是本专利技术的主题在说明书的总结处的权利要求中被具体地指出并且清楚地要求保护。本专利技术的前述和其他的特征及优点从结合附图的下列详细描述是显而易见的，其中 图1是本专利技术的燃烧器的示意 图2是从成组的燃烧装置喷嘴到图1的燃烧器的燃烧室中的流的方向的示意图；和 图3是包括附加的成组燃烧装置喷嘴的图1的燃烧器的示意图。详细描述参考附图经由实例解释了本专利技术的实施例，连同其优点和特征。部件列表 10燃烧器 12燃烧室 14旋流器 16外壳 18中心线 20衬套 22开口 24涡旋流模式 26组 28燃烧装置喷嘴 30排出装置 32冲击套管 34通路 36至39 切向点 40圆 42虚线 44气旋流模式。具体实施例方式参考图1，大体示出燃烧器10。燃烧器10包括燃烧室12、旋流器14和外壳16。燃烧室12绕着中心线18在形状方面是大体柱形的。燃烧室12由布置在外壳16内的衬套20限定。用于来自涡轮压缩机(未示出)的空气流的部分的路径或开口 22设置在衬套20与外壳16之间。旋流器14典型地绕着中心线18位于燃烧室12的上游端部处。来自涡轮压缩机(未示出)的空气流行进通过旋流器14，在旋流器14处空气流被旋转以在燃烧室12内形成涡旋流模式24。在现有技术中，燃烧装置喷嘴定位在燃烧室的上游端部处以将燃料和空气混合物喷射到燃烧室中，这是众所周知的。这些现有技术燃烧装置喷嘴将燃料和空气混合物纵向地引导到燃烧室中。其公开包括通过使用成组26燃烧装置喷嘴28而背离该现有技术的实践，成组26燃烧装置喷嘴28绕着燃烧室12周向地布置以大体径向地喷射燃料和空气混合物，如在下面更全面地描述的。接着，燃料和空气混合物在燃烧室12内燃烧，其中，热在燃烧室12的下游或排出端部处离开到排出装置30。为了加强衬套20的传热，冲击套管32固定在衬套20与外壳16之间。冲击板32具有绕着衬套20的背侧喷射涡轮空气(或冷却流体)的多个开口或通路34。冷却物还可被朝向燃烧装置喷嘴28引导。冷却流体使热载荷消散，用于在燃烧区域中更均匀的温度分布和因此更有效的燃烧。该冲击冷却的使用产生更均匀的热负载，从而减小燃烧器10上的热应力。每组26燃烧装置喷嘴28安装在燃烧室12的衬套20处，其中，来自组26的每个燃烧装置喷嘴28是共面的，并且与相邻组26中的燃烧装置喷嘴28绕着燃烧室12周向间隔大体相等距离。每组26燃烧装置喷嘴28包括四个(或更多个)燃烧装置喷嘴28，其绕着燃烧室12周向相等地间隔，并且当截面地观看时，形成X模式。还参考图2，关于绕着燃烧室12周向相等地间隔的任一组26燃烧装置喷嘴28，它们取向以在燃烧室12内的虚拟圆40上的切向点36至39处引导燃料和空气混合物。虚拟圆40位于以上讨论的由旋流器14产生的涡旋24周围。从截面图(图3)，切向点36至39位于这种以虚线X 42表示的X构造中。虚拟圆40在本实例中示出为定心在燃烧室12的中心线18上。对于每个这种组，存在对应的虚拟圆40。这些圆40可具有相同直径或变化直径，例如，当圆40在燃烧室12中向下游(朝向排出端部)纵向地移动时，圆40可在直径方面增大或减小。此外，圆40的直径和/或由单个燃烧装置喷嘴28喷射的燃料和空气混合物的体积可设定或控制以提高性能。该性能包括声学动态特性(例如，锁频)、排放物减少、功率、燃料节约等。利用该燃烧装置喷嘴28的构造将燃料和空气混合物喷射到燃烧室中在燃烧室12内纵向地产生大体气旋流模式44。此外，燃烧装置喷嘴28可构造以绕着喷雾器的外部提供更贫燃(lean)的燃料空气混合物并且朝向喷雾器的中心提供更富燃(rich)的燃料空气混合物，还构造以实现期望性能。成组26燃烧装置喷嘴28可对齐成使得来自相邻组26的对应燃烧装置喷嘴28与燃烧装置喷嘴纵向地成一直线。可选地，成组26燃烧装置喷嘴28可相对于相邻组28移位或旋转以实现期望性能或流模式。虽然成组26燃烧装置喷嘴28在以上示范实施例中描述为四个或更多个燃烧装置喷嘴28，但是成组26燃烧装置喷嘴28包括至少两个燃烧装置喷嘴28在本专利技术的范围内。经由实例，组26可包括燃烧装置喷嘴36和38或燃烧装置喷嘴37和39以产生大体气旋流模式44。大体气旋流模式44围绕由旋流器14所产生的涡旋流模式24，这导致在燃烧室12内的涡旋破坏(breakdown)的减少。保持涡旋流模式24提高了燃烧室12内的流和燃烧的稳定性。此外，以上讨论的冲击冷却的使用进一步有助于维持燃烧器10的完整性。冲击冷却在该示范实施例中是优选的，而不是将附加空气吸入到燃烧室12中(这可干扰期望的流模式)。此外，大体气旋流模式44产生更大的涡旋火焰，其更容易控制，并且比仅利用涡旋流模式24产生的火焰具有更小的动态性。大体气旋流模式44减少涡旋流模式24破坏，因此提高火焰稳定性。更高的火焰稳定性减少贫燃熄火并且增加燃烧器10的调低(turndown)。此外,气动热声学特性将降低,操作窗口增加，并且导致更宽的Wobbie指数。此外，本专利技术的燃料和空气混合物的气旋的引入通过在燃烧室12内产生气体再循环效果而允许排出燃料气体与新鲜燃料和空气混合物更强烈地相互作用。再循环大体朝向燃烧器的中心往回向上游引导从燃烧器10离开的燃烧气体，该燃烧气体接着向下游沿着燃烧器10径向向外流动。当燃烧气体遇到新鲜燃料和空气混合物时，它们点燃混合物流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器，包括：燃烧室；和第一组至少两个燃烧装置喷嘴，其绕着所述燃烧器周向布置并且是大体共面的，所述至少两个燃烧装置喷嘴周向间隔大约相等距离，所述至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个取向以在所述燃烧室内的第一虚拟圆的对应切向点处引导流体流，以在所述燃烧室内引起大体气旋流模式。

【技术特征摘要】
2011.10.07 US 13/2682601.一种燃烧器，包括 燃烧室；和 第一组至少两个燃烧装置喷嘴，其绕着所述燃烧器周向布置并且是大体共面的，所述至少两个燃烧装置喷嘴周向间隔大约相等距离，所述至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个取向以在所述燃烧室内的第一虚拟圆的对应切向点处引导流体流，以在所述燃烧室内引起大体气旋流模式。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器具有中心线，并且所述第一虚拟圆大体定心在所述中心线上。3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括 第二组至少两个燃烧装置喷嘴，其在所述第一组至少两个燃烧装置喷嘴下游绕着所述燃烧器周向地布置，所述第二组中的至少两个燃烧装置喷嘴是大体共面的，所述第二组中的至少两个燃烧装置喷嘴周向间隔大约相等距离，所述第二组中的至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个取向以在所述燃烧室内的第二虚拟圆的对应切向点处引导流体流，以在所述燃烧室内进一步引起所述大体气旋流模式。4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第一组中的至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个与所述第二组中的至少两个燃烧装置喷嘴中的每一个的对应一个共线。5.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器具有中心线，并且所述第一虚拟圆和所述第二虚拟圆大体定心在所述中心线上。6.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第一虚拟圆和所述第二虚拟圆具有大体相同的直径。7.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第一虚拟圆的直径大于所述第二虚拟圆的直径。8.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第一虚拟圆的直径小于所述第二虚拟圆的直径。9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括 冲击套管，其布置在所述燃烧器内，所述冲击套管包括通路来为所述燃烧器提供冷却。10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第一组至少两个燃烧装置喷嘴包括四个燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：