燃烧器和用于在燃烧器中分配燃料的方法技术

本发明专利技术涉及并公开一种燃烧器，该燃烧器包括管束，管束沿径向延伸穿过燃烧器的至少一部分。管束包括与下游表面沿轴向分开的上游表面。多个管从上游表面延伸穿过下游表面，每个管提供经过管束的流体连通。挡板在管束内部相邻管之间沿轴向延伸。本发明专利技术还涉及一种用于在燃烧器中分配燃料的方法，该方法包括使燃料流入到燃料室中，燃料室至少部分地由上游表面、下游表面、护罩和多个管限定，多个管从上游表面延伸到下游表面。该方法还包括使燃料冲击挡板，挡板在燃烧室内部相邻管之间沿轴向延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及。
技术介绍
燃烧器通常用在工业和发电操作中以点燃燃料来产生燃烧气体，该燃烧气体具有高温和高压。例如，涡轮机械(例如燃气涡轮机)通常包括一个或多个燃烧器以产生动力或产生推力。通常同于发电的燃气涡轮机包括在前部的轴流压缩机、在中间附近的一个或多个燃烧器、以及在后部的涡轮机。环境空气可以被供应至压缩机，压缩机中的旋转叶片和固定叶片逐渐地将动能传递给工作流体(空气)，以产生处于高赋能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机并流动经过一个或多个喷嘴而进入到每个燃烧器的燃烧室中，在燃烧室中压缩工作流体与燃料混合并点燃以产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮机中膨胀以做功。例如，压缩空气在涡轮机中的膨胀会使连接到发电机的轴旋转而产生电力。各种设计和操作参数影响燃烧器的设计和操作。例如，更高的燃烧气体温度一般提高燃烧器的热力学效率。但是，更高的燃烧气体温度也促进回火(flashback)或火焰稳定条件，其中燃烧火焰朝向由喷嘴供应的燃料移动，可能在相对短的时间量内造成对喷嘴的严重损坏。此外，更高的燃烧气体温度一般增大双原子氮的分解率，从而增加产生氮氧化物(N0X)。相反，与减少燃料流量和/或部分载荷操作(下降)相关联的更低的燃烧气体温度一般降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加产生一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物。在具体的燃烧器设计中，燃烧器可以包括径向延伸穿越燃烧器的至少一部分的端帽，多个管可以穿过端帽径向布置在一个或多个管束中，以提供工作流体经由端帽进入到燃烧室的流体连通。燃料可以被供应至端帽内部的燃料室，以围绕管流动并提供对管的对流冷却。燃料然后可以流入到管中，并在流出管而流入燃烧室之前与流过管的工作流体混口 ο尽管在实现更高的操作温度、并同时免受回火或火焰稳定和控制不期望的排放时有效，但是流动围绕并进入管中的燃料可能不会均匀分配。具体地，管自身可以阻挡燃料流动并防止燃料均匀流过管的与燃料流动方向相反的一侧。结果，由燃料提供的对流冷却和流过预混合器管的燃料浓缩会穿越管束在径向上改变。两种效果都会在燃烧室中产生局部热点和/或燃料痕(streak)，这降低与回火或火焰稳定相关联的设计裕度并会增加不期望的排放。因此，改进燃料分配和冷却的将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的各个方面和优点在下列描述中阐明，或者会从说明书变得很明显，或者可通过实施本专利技术而得知。本专利技术的一个实施例是燃烧器，该燃烧器包括管束，管束沿径向延伸穿过燃烧器的至少一部分，其中管束包括与下游表面沿轴向分开的上游表面。多个管从上游表面延伸穿过下游表面，每个管提供经过管束的流体连通。挡板在相邻的管之间在管束内部沿轴向延伸。本专利技术的另一实施例是燃烧器，该燃烧器包括管束，管束沿径向延伸穿过燃烧器的至少一部分。管束包括与下游表面沿轴向分开的上游表面。护罩沿周向围绕上游表面和下游表面，以至少部分地限定管束内部的燃料室。多个管从上游表面延伸穿过管束的下游表面，每个管提供经过管束的流体连通。燃烧器还包括用于围绕多个管分配燃料的装置。本专利技术还可以包括用于在燃烧器中分配燃料的方法，该方法包括使燃料流入到燃料室中，燃料室至少部分地由上游表面、下游表面、护罩和多个管限定，下游表面与上游表面沿轴向分开，护罩沿周向围绕上游表面和下游表面，多个管从上游表面延伸到下游表面。该方法还包括使燃料冲击挡板，挡板在燃烧室内部相邻管之间沿轴向延伸。本领域普通技术人员在阅读说明书之后将更好地理解这些以及其他实施例的特征和各个方面。附图说明在说明书剩余部分中更具体地阐明(包括对附图的参照)针对本领域技术人员的完全和能够实现的公开(包括其最佳实施方式)，在附图中:图1是根据本专利技术的一个实施例的示例性燃烧器的简化侧视横截面图；图2是根据本专利技术的第一实施例的在图1中所示的管束沿着线A— A取得的放大侧视横截面图；图3是在图2中所示的管束沿着线B— B取得的轴向横截面图；图4是根据本专利技术的第二实施例的在图1中所示的管束沿着线A— A取得的放大侧视横截面图；图5是在图4中所示的管束沿着线C一C取得的轴向横截面图；图6是根据替换实施例的在图4中所示的管束沿着线C一C取得的轴向横截面图；和图7是根据替换实施例的在图4中所示的管束沿着线C一C取得的轴向横截面图。具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的实施例，实施例的一个或多个示例在附图中示出。详细的说明书使用数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和说明书中相同或类似的标记用于表示本专利技术的相同或类似的部件。如本文所使用的，术语“上游”和“下游”表示流体流路中组件的相对位置。例如，如果流体从组件A流动到组件B,则组件A在组件B的上游。相反，如果组件B接收来自组件A的流体流动,则组件B在组件A的下游。每个示例提供用以解释本专利技术，而不是作为对本专利技术的限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分所不出或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以获得又一实施例。因此，本专利技术意欲覆盖在所附权利要求书及其等价的范围内的这些修改和变化。本专利技术的各种实施例包括。燃烧器大体包括具有多个管的管束，管束使得燃料和工作流体在进入燃烧室之前能够彻底混合。在具体实施例中，燃烧器还包括挡板或用于围绕管分配燃料的装置，以增强对管的冷却。尽管为解释说明而将以结合于涡轮机械(例如燃气涡轮机)中的燃烧器为背景来大体地描述本专利技术的示例性实施例，但是本领域普通技术人员很容易理解本专利技术的实施例可以应用于任意燃烧器，除非在权利要求书中具体说明，否则不限于涡轮机械燃烧器。图1示出根据本专利技术的一个实施例的示例性燃烧器10(例如该燃烧器将包括在燃气涡轮机中)的简化侧视横截面图。外壳12和端盖14可以围绕燃烧器10以容纳流到燃烧器10的工作流体16。工作流体16可以经过冲击套管20中的流动孔18，以沿着过渡件22和衬里24的外部流动，从而对过渡件22和衬里24提供对流冷却。当工作流体16到达端盖14时，工作流体16反转方向流动经过端帽26并进入端帽26下游的燃烧室28中。端帽26可以包括径向布置在一个或多个管束32中的多个管30。图2提供根据本专利技术的第一实施例的在图1中所示的示例性管束32沿着线A—A取得的放大侧视横截面图，图3提供在图2中所示的管束32沿着线B— B取得的轴向横截面图。如图所示，每个管束32 —般地包括与下游表面36沿轴向分开的上游表面34，管30从上游表面34延伸到下游表面36，以提供工作流体16流过管束32到达燃烧室28的流体连通。护罩38周向围绕上游和下游表面34、36，以在管束32内部至少部分地限定燃料室40。燃料导管42可以延伸穿过上游表面34和/或护罩38，以提供燃料44流入到每个管束32的燃料室40中的流体连通。管30中的一个或多个可以包括燃料口 46，燃料口 46提供从燃料室40进入到一个或多个管30中的流体连通。燃料口 46可以沿径向、轴向和/或方位角成角度，以使流过燃料口 46而进入到管30中的燃料44形成涡流和/或向该燃料44传递涡流。以此方式，工作流体16可以流入到管30中，来自燃料室40的燃料44可以流过燃料口 46并进入到管30中以与工作流体16混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器，其包括：a.管束，其沿径向延伸穿过所述燃烧器的至少一部分，其中所述管束包括与下游表面沿轴向分开的上游表面；b.多个管，其从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，其中每个管提供经过所述管束的流体连通；和c.挡板，其在所述管束内部相邻管之间沿轴向延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：严钟昊，WS齐明斯基，TE约翰逊，WD约克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：