炉子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于产生将在燃气涡轮中膨胀的热气体(8)的炉子装置，其包括在气室(1)内的炉子以及位于所述炉子下游的具有流体地连接至燃气涡轮的出口的燃烧室(7)，所述炉子具有用于燃料喷射的装置(5)、用于空气供应的装置(6)以及用于在炉子内产生可燃的燃料/空气混合物的装置。本发明专利技术的特征在于，用于空气供应的装置(6)包括至少两个单独的流通路(14，15)，并且该两个流通路中的一个以第一供应压力(p1)供给，而另一流通路以第二供应压力(p2)供给。

Furnace installation

The present invention relates to a thermal expansion of gas in gas turbine will (8) stove device, which comprises the gas chamber (1) within the furnace and located in the downstream of the furnace is fluidly connected to the outlet of the gas turbine combustion chamber (7), the stove has used the fuel burning device the (5), device for air supply (6) and a device for producing combustible fuel / air mixture in a furnace. The invention is characterized in that the device for air supply (6) comprises at least two separate flow path (14, 15), and the two flow passage in a first supply pressure (P1) supply, and the other second first-class pathway to supply pressure (P2) supply.

【技术实现步骤摘要】
炉子装置
本专利技术涉及固定式燃气涡轮的领域，具体而言涉及用于产生将在涡轮中膨胀的热气体的炉子(burner)装置，其包括位于气室(plenum)内的炉子以及在所述炉子下游的具有流体地连接至燃气涡轮的出口的燃烧室，所述炉子具有用于燃料喷射的装置、用于空气供应的装置以及用于在炉子内产生可燃的燃料/空气混合物的装置。
技术介绍
在燃气涡轮的开发中，增加的循环性能和降低的污染物排放均是主要目标，以使环境影响最小化并使经济利益最大化。为了增加燃气涡轮效率，重要的是优化离开压缩机的空气的分布以及离开燃烧器的热气体的分布，即，工作流体在其开始在涡轮中膨胀之前经历可能的最小压降。前述目标可通过布置用于燃烧器壁的冷却路径和并行的炉子空气路径(其在图2a中示出)而实现。关于图2a，示出了包括气室I的炉子装置的草图，气室I与固定式燃气涡轮的压缩机级(未示出)流体地连接，使得气室I的体积填充有处于常压P1下的压缩空气2。气室I包封炉子装置，该炉子装置包括由炉子罩4围绕的炉子部段3，其具有用于燃料喷射的装置5、用于空气供应的装置6、以及用于产生燃料/空气混合物的装置(未示出)，燃料/空气混合物在位于炉子部段3下游的燃烧室7内被点燃。产生于所述燃烧室7内的热气体8离开所述炉子装置直接进入涡轮(未示出)中以用于通过膨胀而做功。为了避免炉子装置尤其是燃烧器的任何热超载，燃烧器壁提供包括空隙9的燃烧器衬套，来自气室I的压缩空气2分别从压缩机进入空隙9以用于冷却目的。空隙9呈现冷却空气路径以冷却燃烧器壁。冷却空气离开冷却空气路径并直接进入燃烧室。气室I内的还有一部分压缩空气经由用于空气供应的装置进入炉子部段3，该装置呈位于炉子罩4内的入口开口 6的形式，以用于与由喷射装置5喷射的燃料混合，用于产生可燃的燃料/空气混合物11。然而，这一系统的缺点是以下事实:气室内的并非所有由压缩机供给的空气参与燃烧，因此为了相同的热气体温度要达到更高的火焰温度，其后果是较高的NOx排放。备选地，如果布局的目标是降低N0X，则必须降低热气体温度，由此负面地影响发动机效率。经常使用一种备选系统，其中冷却和炉子空气路径串行连接，参见图2b。图2包括相同的参考标号，其标注已在图2a中说明的构件，从而避免重复说明这些构件。在此，用于燃烧器的冷却路径(其为空隙9)与炉子部段3流体地连接，使得冷却空气经由用于空气供应的装置6进入炉子，以与燃料混合以用于产生燃料/空气混合物11。这具有以下优点:整体空气质量流参与燃烧，因而最小化排放，但在这种情况下，整体压力损失可能较高，因此降低了效率。利用这一布局，通过旁通从气室I直接到炉子罩4的空气11中的一些，可有选择地降低冷却路径的压力损失。但是，旁通空气11仍经历压力损失且由此不提供额外益处。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于产生将在燃气涡轮中膨胀的热气体的炉子装置，该炉子装置包括在气室内的炉子以及位于所述炉子下游的具有流体地连接至燃气涡轮的出口的燃烧室，所述炉子具有用于燃料喷射的装置、用于空气供应的装置以及用于在炉子内产生可燃的燃料/空气混合物的装置，其允许在较高温度下操作并同时实现N0x、C0排放的减少且减轻压力降问题。该目的通过根据权利要求1所述的特征总和来实现。通过在从属权利要求中以及在下面特别参照优选实施例的描述中公开的特征，可有利地修改本专利技术。本专利技术的思想基于如图2a和图2b中说明的两种已知的空气分配布局的组合的优点，并且通过使用根据权利要求1的前序部分的特征的炉子装置而避免相应的缺点，该炉子装置的特征在于用于燃烧空气的两个单独的流路径，即，进到炉子中的空气供应用的装置包括至少两个单独的流通路，其中，这两个流通路中的一个以第一供应压力供给且另一流通路以第二供应压力供给。实际上，在炉子装置的优选实施例中，两个流通路中的至少一个流体地连接至气室，在该气室中第一压力占优势，该气室流体地连接至压缩机且另一流通路流体地连接至空隙，在该空隙中第二压力占优势，并且该空隙由燃烧器衬套接界，燃烧器衬套具有至少一个到气室的流体入口。两个通路终止于炉子部段中，使得供给通过两个通路的全部空气量与燃料混合，以用于在燃烧室内被点燃之前形成燃料/空气混合物。供给空气通过每个通路的方式可以两种不同方式执行，S卩，串行或并行于冷却空气路径，其对应于用于冷却燃烧壁的燃烧衬套内的空隙。在串行空气流的情况下，气室内的压缩空气的一部分经由入口开口进入燃烧衬套的空隙，以在经由流通路中的一个进入炉子区域之前首先冷却燃烧器壁，以用于与燃料混合。在经过入口开口以用于进入燃烧衬套的空隙时，用于冷却燃烧器的空气经历压降，使得在燃烧衬套内，P2的流压占优势，其小于Pl。在并行空气流的情况下，气室内的压缩空气的另一部分经由其它较低通路直接进入炉子，而不明显地冷却燃烧器壁。因此将进入炉子以用于形成燃料/空气混合物的燃烧空气流分成至少两个单独的流路径允许一个流路径并行于冷却空气路径供给且另一个同时串行于其的可能性。两个流通路优选地被设计成使得两个流通路中的一个是围绕另一流通路的外部流通路，另一流通路是所谓的内部流通路。在轴对称炉子的情况下，内部流通路和外部流通路是同轴的，并且每个流通路具有流出口平面，其处于每个流通路的下游端，使得内部流通路的出口平面不同，优选地在外部流通路的出口平面的上游。可选地，每个流通路可包括流旋流器(SWirler)，其在内部流通路和外部流通路之间可不同，使得可分别调整被引入两个流中的旋流，以用于增强喷射燃料下游的混合过程的目的。用于燃料喷射的装置可设计和布置为不同风格和在不同位置处。一种优选的用于燃料喷射的装置涉及延伸于内部流通路中或穿过其的燃料喷管(lance)。备选地或与所述燃料喷管结合，进一步的用于燃料喷射的装置可布置得类似于位于环绕内部流通路的通道壁的下游边缘处的燃料喷射喷嘴，即，至少一个燃料喷嘴被放置在内部流通路的出口平面处。当然，用于燃料喷射的其它技术可顺利地适用于本专利技术的炉子装置。用以增强内部通路下游的流特性的又一优点特征是环绕内部流通路的通道壁的 出口边沿的叶状(1bed)设计。更多细节结合下面示出的实施例给出。【附图说明】随后应结合附图基于示例性实施例更详细地说明本专利技术。在附图中: 图1示出了本专利技术的炉子装置，其带有用于燃烧器空气的双空气通路， 图2a、图2b示出了技术现状的炉子装置，其带有a)并行的空气冷却流和b)串行的空气冷却流， 图3示出了建议的双空气通路概念的草图， 图4a、图4b示出了优选实施例，a)带有串行的外部通路和并行的内部通路)，b)带有并行的外部通路和串行的内部通路， 图5示出了基于锥形旋流器的带有串行的外部通路和并行的内部通路的本专利技术的炉子， 图6示出了基于锥形旋流器的带有并行的外部通路和串行的内部通路的本专利技术的炉子， 图7示出了带有叶状混合边缘的本专利技术的双流通路的纵截面的局部视图， 图8示出了带有并行外部通路和串行内部通路的双空气通路的本专利技术的炉子装置的剖视图。附图标记: I气室 2压缩空气 3炉子部段 4炉子罩 5用于燃料喷射的装置 5’ 燃料喷管 6，6’ 用于空气供应的装置 7燃烧室 8热气体 9空隙 10入口开口 11燃料空气混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生将在燃气涡轮中膨胀的热气体(8)的炉子装置，包括在气室(1)内的炉子以及位于所述炉子下游的具有流体地连接至所述燃气涡轮的出口的燃烧室(7)，所述炉子具有用于燃料喷射的装置(5)、用于空气供应的装置(6)、以及用于在所述炉子内产生可燃的燃料/空气混合物的装置，其特征在于，所述用于空气供应的装置(6)包括至少两个单独的流通路(14，15)，并且所述两个流通路中的一个以第一供应压力(p1)供给，并且另一流通路以第二供应压力(p2)供给。

【技术特征摘要】
2012.07.09 EP 12175614.21.一种用于产生将在燃气涡轮中膨胀的热气体(8)的炉子装置，包括在气室(I)内的炉子以及位于所述炉子下游的具有流体地连接至所述燃气涡轮的出口的燃烧室(7)，所述炉子具有用于燃料喷射的装置(5)、用于空气供应的装置(6)、以及用于在所述炉子内产生可燃的燃料/空气混合物的装置，其特征在于，所述用于空气供应的装置(6)包括至少两个单独的流通路(14，15)，并且所述两个流通路中的一个以第一供应压力(P1)供给，并且另一流通路以第二供应压力(P2)供给。2.根据权利要求1所述的炉子装置，其特征在于，所述两个流通路中的一个流体地连接至所述气室(I)，在所述气室(I)中所述第一压力(P1)占优势，所述气室(I)流体地连接至压缩机且所述另一流通路流体地连接至空隙(9)，在所述空隙(9)中所述第二压力(P2)占优势，并且所述空隙(9)由燃烧器衬套接界，所述燃烧器衬套具有至少一个到所述气室(I)的流体入口(10)。3.根据权利要求2所述的炉子装置，其特征在于，到所述气室(I)的所述燃烧器衬套的所述至少一个流体入口(10)位于所述燃烧室(7)的下游区域中。4.根据权利要求1至3中的一项所述的炉子装置，其特征在于，所述两个流通路中的一个是围绕另一流通路的外部流通路(14)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S伯内罗，E帕斯夸洛托，E弗雷塔格，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：