[發明專利]用于減少渦輪機中的燃燒動態變化的系統和方法

無效

• 申請號: 201010121064.9
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN101818899A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: K·K·辛赫;V·S·科思努爾;韓飛
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23D14/62
• 分類號: F23D14/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題涉及渦輪機領域，且更具體地，涉及用于減少渦輪機中的燃燒動態變化(dynamics)的系統和方法。

背景技術

燃燒動態變化是使用貧預混合燃燒的燃氣渦輪機中的一種現象。燃燒動態變化包括由通過旋轉火焰的燃燒室的徑向和方位角模式的激勵所引起的低頻率、縱向動態變化和高頻振蕩燃燒。低頻和高頻二者均包括燃燒場分量和聲學分量，這些分量在燃燒期間沿燃燒器傳遞。在一定的運行條件下，燃燒分量和聲學分量結合以產生低頻和高頻動態場。低頻和高頻動態場對各種渦輪機部件具有負面影響。更具體地，從燃燒室通過的動態場可導致對下游渦輪機部件的高周疲勞(HCF)。

為了解決此問題，渦輪機以低于最優水平運行，也就是說，避免了某些運行條件以避免助長振蕩燃燒的環境。盡管在減少燃燒動態變化方面是有效的，但避免這些運行水平限制了渦輪機的整體運行范圍(envelop)。

對燃燒動態變化問題的另一個解決方法是改變燃燒室輸入條件。更具體地，已知燃料-空氣比的波動會引起導致振蕩燃燒的燃燒動態變化。通過改變燃料流率產生燃料-空氣混合物中的擾動能使燃燒場與聲學場分離以便抑制振蕩燃燒。盡管上述兩種解決方法在減少燃燒動態變化方面都是有效的，但避免不同的運行水平限制了渦輪機的整體運行范圍，而操縱燃料空氣比需要結合控制方案，并還可導致低效燃燒。

發明內容

根據本發明的一個方面，渦輪機包括燃燒室和安裝到該燃燒室上的至少一個預混合器。該至少一個預混合器包括具有延伸到第二末端部分的第一末端部分的主體。該第一末端部分構造成接收一定數量的燃料和一定數量的空氣，而第二末端部分限定出口平面，燃料-空氣混合物從該出口平面排入該燃燒室。渦輪機也包括可操作地聯接到該至少一個預混合器上的燃燒動態變化減少系統。該燃燒動態變化減少系統包括破壞在該至少一個預混合器內的燃料-空氣混合物的流型(flowpattern)的邊界層擾動機構和聲波引入系統中的至少一個。

根據本發明的另一方面，在渦輪機中減少燃燒動態變化的一種方法包括：通過預混合器將燃料-空氣混合物引入燃燒室，并通過破壞在至少一個預混合器內的燃料-空氣混合物的流型來減少燃燒動態變化。

通過結合附圖的下列描述，這些和其它優點和特征將變得更加明顯。

附圖說明

被認為是本發明的主題在說明書所附的權利要求中被特別地指出和清楚地要求保護。本發明的上述和其它特征和優點從結合附圖的下列具體實施方式中是明顯的，其中：

圖1是根據本發明示例性實施例的包括燃燒動態變化減少系統的渦輪機的局部、橫截面側視圖；

圖2是圖1的渦輪機的燃燒器部分的橫截面側視圖；

圖3是根據本發明一個示例性方面的包括燃燒動態變化減少系統的噴嘴組件的示意圖；

圖4是根據本發明另一個示例性方面的包括燃燒動態變化減少系統的噴嘴組件的示意圖；以及

圖5是根據本發明又一個示例性方面的包括燃燒動態變化減少系統的噴嘴組件的示意圖。

借助參考附圖的示例，具體實施方式描述了本發明的實施例以及優點和特征。

部件列表：