用于燃气轮机设备的燃烧室制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃气轮机设备的燃烧室(1)，其具有燃烧室壁(10)，燃烧气体(G)朝向后接的燃气轮机流过所述燃烧室壁(10)，其中，燃烧室壁(10)具有用于减弱由燃烧气体(G)引起的热声振动的减振设备(20)，并且其中，减振设备(20)具有至少一个亥姆霍兹共振器，其这样设计，使得其共振器空间(21)处于燃烧室壁(10)的背离燃烧室内壁的侧面上，并且具有至少一个与共振器空间(21)配合作用的共振器管(22,22’,22’’)，所述共振器管以其与共振器空间(21)对置的处于燃烧室内壁中的共振器管开口(M)连通至燃烧室(1)内，并且其中设置有至少一个输入开口(23)，用于阻隔共振器管开口(M)的阻隔空气(S)借助该输入开口从可连接在之前的压缩机的环绕燃烧室的压缩机通风腔室(2)经由共振器空间(21)和所述至少一个共振器管(22,22’,22’’)进入燃烧室(1)内。在此，所述至少一个共振器管(22’,22’’)的共振器管轴线(A)这样设置在燃烧室壁(10)内，使得在共振器管开口(M)的位置上，共振器管轴线(A)位于燃烧室壁(10)的表面法线(N)的外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于燃气轮机设备的燃烧室(1)，其具有燃烧室壁(10)，燃烧气体(G)朝向后接的燃气轮机流过所述燃烧室壁(10)，其中，燃烧室壁(10)具有用于减弱由燃烧气体(G)引起的热声振动的减振设备(20)，并且其中，减振设备(20)具有至少一个亥姆霍兹共振器，其这样设计，使得其共振器空间(21)处于燃烧室壁(10)的背离燃烧室内壁的侧面上，并且具有至少一个与共振器空间(21)配合作用的共振器管(22,22’,22’’)，所述共振器管以其与共振器空间(21)对置的处于燃烧室内壁中的共振器管开口(M)连通至燃烧室(1)内，并且其中设置有至少一个输入开口(23)，用于阻隔共振器管开口(M)的阻隔空气(S)借助该输入开口从可连接在之前的压缩机的环绕燃烧室的压缩机通风腔室(2)经由共振器空间(21)和所述至少一个共振器管(22,22’,22’’)进入燃烧室(1)内。在此，所述至少一个共振器管(22’,22’’)的共振器管轴线(A)这样设置在燃烧室壁(10)内，使得在共振器管开口(M)的位置上，共振器管轴线(A)位于燃烧室壁(10)的表面法线(N)的外部。【专利说明】用于燃气轮机设备的燃烧室本专利技术涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于燃气轮机设备的燃烧室，以及一种按照权利要求6所述的相应构造的燃气轮机设备。燃气轮机设备主要由压缩机、具有燃烧器的燃烧室和扩张式燃气轮机构成。吸入的空气在压缩机中被压缩，此后在连接在之后并且设置在压缩机通风腔室中的燃烧器中在燃烧室中与燃料混合并且该混合物燃烧。连接在燃烧室之后的扩张式燃气轮机从在燃烧室中形成的燃烧废气中抽出热能并且将其转化为机械能。能与扩张式燃气轮机耦连的发电机可以将该机械能转化成电能以产生电流。当前，燃气轮机设备以及其它发电设备在所有负载范围内必须在最大效率时具有尽可能小的有害物质排放量。在此，主要影响参数是:在燃烧器的燃烧室中调节形成的燃料质量流、被压缩的空气的质量流以及输入的用于冷却燃烧构件的冷却空气的质量流。但是对有害物质排放量、尤其是NOx和未燃烧的燃料(大多以CO形式)的限制在此可能导致内燃室中的冷却空气量或泄漏空气量减至最小，并且进而导致起到消音作用的杂散流动。此夕卜，在限制排放的边界条件下，通常随着效率的升高也会使得燃烧室中体积热释放密度升高。两者一起、也就是在燃烧室内的消音作用的降低和热释放密度的升高导致出现热声感应的振动的风险增大。然而，这种在燃烧室内的热声振动显现了在设计和尤其在运行燃气轮机设备时的问题。为了降低这种热声的振动，当前使用亥姆霍兹共振器来减振，其由至少一个共振器管和共振器空间构成。这种亥姆霍兹共振器根据共振器管的横截面积和长度和共振器体积在确定的频率范围内减弱具有亥姆霍兹频率的振动的振幅。亥姆霍兹共振器作为减振设备用于限制燃烧室内的热声振动例如由专利文献EP1605209A1或US2007/0125089A1已知。图1例如示出由US2007/0125089A1已知的亥姆霍兹共振器20在燃烧室壁10的环上横向于流动方向的布置。燃烧室壁10在此设计为管状并且将燃烧室I与环绕的压缩机通风腔室2隔开。燃烧室壁10内的处于共振器空间21和燃烧室I之间的穿孔22构成亥姆霍兹共振器的共振器管。每个亥姆霍兹共振器在此可如图1所示具有多个共振器管或仅有唯一的共振器管。为了不让热的燃烧气体从燃烧室I进入亥姆霍兹共振器20，设置有用于输入阻隔空气的附加开口。在图1所示的实施例中，引入开口 23设置在共振器空间21的与共振器管22相对置的壁上。这些开口 23使得压缩空气S从环绕燃烧室的压缩机通风腔室2进入共振器空间21并且在那通过共振器管22流入燃烧室I并且由此阻隔热的燃烧气体使其不能进入共振器管22。但是，通过空间体进行阻隔空气输入的亥姆霍兹共振器的缺点在于，阻隔空气通过共振器管流入燃烧室并且进而影响该处的空气-燃料混合气。正是在已知的结构设计中(其中共振器管这样布置在燃烧室壁内，使得在共振器管通入燃烧室的位置上，共振器管轴线位于燃烧室内壁的表面法线上)，阻隔空气以最大的进入深度进入燃烧室的燃烧空间中。然而，这种相对燃烧室内部流动的最大交叉流可能恰恰在燃气轮机设备的低负载范围内导致燃烧的部分熄灭，进而增大CO-有害物质的排放。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种克服前述缺点的燃烧室。所述技术问题通过具有按照权利要求1所述特征的燃烧室解决。由于按照权利要求1前序部分设计的、包含至少一个亥姆霍兹共振器的燃烧室具有至少一个共振器管，所述共振器管这样设置，使得在共振器管通入燃烧室的位置处，共振器管的共振器管轴线位于燃烧室内壁的表面法线之外，所以阻隔空气进入燃烧室的燃烧空间的最大进入深度减小，并且共振器管轴线相对表面法线倾斜越大，进入深度减小得越多。由此燃烧室内的燃烧不会受到剧烈影响，从而能够在燃气轮机设备部分负载时很大程度地避免有害气体排放的增多，尤其是CO排放的增多。随着被喷入的阻隔空气在燃烧室内壁上的倾斜角的增大的同时，越来越多地形成具有膜冷却的区域。因为从压缩机通风腔室经由亥姆霍兹共振器流入的空气比燃烧室内的燃烧气体更冷，因此可以实现改善的燃烧室壁冷却功率。当在燃烧室壁内侧的表面法线和朝向下游的共振器管轴线之间倾斜角更大，尤其当倾斜角约为45°或更大时，在阻隔气体越来越多地与燃烧气体混合并且进而达到与燃烧气体相同的温度之前，通过共振器管流入的阻隔空气的很大一部分被燃烧室内部的流体带动并且流向下游更大的区域并且沿着燃烧室内壁在壁附近冷却地流动。随着倾斜角的增大，共振器管还会不断增长，由此实现越来越好的燃烧室壁对流冷却。其它优选的实施例由从属权利要求得出。基本上在所有的燃烧室实施例中，在燃烧室内这样设计冷却的阻隔空气与热的质量流的混合区域，使得尤其在较低负载范围内抑制由于更冷的阻隔气体造成的燃烧部分熄灭，而不会影响亥姆霍兹共振器的减振属性。因此，配备这种燃烧室的燃气轮机设备能够在所有负载范围内在最大效率时尽可能少地排放有害物质。在此本专利技术并不局限于共振器管仅朝燃烧废气的流动方向倾斜。而是也可以在不对本专利技术有其它限制的情况下考虑这样的实施例，其中共振器管相对燃烧室内壁的表面法线具有一定斜度，该斜度由沿流动方向的倾斜分量以及横向于其的倾斜分量组合而成。因此共振器管能够最佳地与燃烧室内部流动的局部情况相适配。以下结合附图示范性地阐述本专利技术。在附图中:图1示意示出由现有技术已知的减振设备，图2示意示出减振设备的按照本专利技术的第一实施例，图3示意示出减振设备的按照本专利技术的第二实施例。以下示范性地参照基于管式燃烧室的燃烧器描述按照本专利技术的用于将阻隔空气S喷入燃气轮机设备的燃烧室I的燃烧空间中的设计方案，其中减振设备20基本安置在燃烧室壁10的外侧上。但是本专利技术也适用于使用在燃烧器内，其中减振设备20完全集成在燃烧室壁10内，或者也可以在各个其它实施例中通过减振设备20输入阻隔空气S。在图2中示出燃烧室I沿燃烧气体G的流动方向的局部剖视图，其具有阻隔空气引导结构，其中与现有技术相对，阻隔空气S以相对于燃烧室10的燃烧室内壁的表面法线N的大于零的角度α (在此是45° )引入燃烧空间I中。由此阻隔空气S在燃烧室I中的进入深度明显降低，而且阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S法德勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：