[發明專利]對燃燒器的首端提供高壓空氣的系統和方法

有效

• 申請號: 201110042768.1
• 申請日: 2011-02-15
• 公開（公告）號: CN102162648A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: J·D·貝里;C·迪努;C·R·巴克;K·K·文卡塔拉曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/02
• 分類號: F23R3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;曹若

技術領域

本公開大體涉及對燃燒器的首端提供高壓空氣的系統和方法，并且更具體而言，涉及冷卻燃燒器帽組件的系統和方法。

背景技術

燃氣輪機通常包括壓縮機、若干燃燒器以及渦輪。典型地，壓縮機和渦輪沿著共用軸線對準，并且燃燒器定位在壓縮機和渦輪之間，繞著共用軸線成圓形陣列。在運行中，壓縮機產生壓縮空氣，壓縮空氣供應給燃燒器。燃燒器燃燒壓縮空氣與燃料，以產生熱的燃燒產物，該燃燒產物供應給渦輪。渦輪從熱的燃燒產物中提取能量來驅動負載。

為了提高效率，現代燃燒器以足夠高到損害燃燒器結構以及產生污染物(例如氮氧化物(NOx))的溫度來運行。通過在預混合空氣與燃料來形成空氣-燃料混合物(當燃燒時，這會產生更低水平的NOx)之前將壓縮空氣引導到燃燒器外部上(這會冷卻燃燒器)來減輕這些風險。

出于這些原因，燃燒器典型地包括流動套管，流動套管限定了繞著燃燒器的環形通路。環形通路通過定位在燃燒器附近的擴散器來接收來自壓縮機的空氣。為了冷卻的目的，空氣沖擊在過渡管道和燃燒襯套上。然后該空氣沿相反的方向通過環形通路而朝向燃燒帽組件行進，燃燒帽組件容納燃料噴嘴。該空氣的一部分還從環形通路被轉移，以冷卻帽組件。

例如，帽組件的端面暴露于燃燒室的高溫。因此，通常用通過帽組件壁中的開口而從環形通路轉移的空氣來冷卻端面。轉移的空氣沖擊端面，并且通過端面進入燃燒室。因此，轉移的空氣不與燃料預混合，這加重了NOx的產生。

行進通過環形通路的空氣會經歷壓力損失。由于這些壓力損失的原因，需要增加的量的空氣來冷卻帽組件，從而導致在燃燒器中有更低的百分比的預混合空氣。而且，通過端面的空氣流壓力可能不足以克服由于火焰不穩定而在燃燒室中出現的動態壓力波。動態壓力波可在端面上施加阻礙或阻止冷卻流的壓力，使得端面變熱以及可能故障。

對帽組件供應較高壓空氣將減少冷卻所需要的空氣的量，使得相對更大的百分比的燃燒空氣可與燃料預混合，從而減少NOx的產生。另外，供應較高壓空氣將改進動態阻隔。因此，存在對燃燒器的首端(例如對帽組件)供應較高壓空氣的需要。

發明內容

一種燃燒器包括第一流徑和第二流徑。第一流徑將擴散器設置成通過中間的下部燃燒器環形通路與燃燒器帽組件間接流體連通。第二流徑將擴散器設置成與燃燒器帽組件直接流體連通。

在審閱附圖和詳細說明之后，對于本領域技術人員，其它系統、裝置、方法、特征和優點將是顯而易見的或將變得顯而易見。所有這樣的另外的系統、裝置、方法、特征和優點意在包括在描述內，并且意在由所附權利要求書保護。

附圖說明

參照附圖，可更好地理解本公開。相配的參考標號在所有圖中指定對應的部件，并且圖中的構件不一定按比例繪制。

圖1是現有技術燃燒器的一個實施例的截面圖，其示出了通過燃燒器的空氣流徑。

圖2是現有技術燃燒器帽組件的平面圖。

圖3是沿著線3-3獲得的圖2所示的現有技術燃燒器帽組件的局部截面圖。

圖4是根據本發明的實施例的燃燒襯套帽組件的一個實施例的透視圖。

圖5是圖4所示的帽組件的一部分的透視圖，其從另一個角度示出了帽組件。

圖6是根據本發明的實施例的燃燒器的一個實施例的截面圖。

圖7是圖6所示的燃燒器的一部分的截面圖，其示出了帽組件的一部分。

圖8是示出了冷卻燃燒器帽組件的方法的一個實施例的框圖。

部件列表

100??燃燒器

102??燃燒襯套

104??燃燒室

106??燃燒襯套帽組件

108??過渡管道

110??環形通路

112??環形流動套管

114??燃料噴嘴

116??端蓋

118??前箱

120??后箱

122??壓縮機排出箱

124??外壁

126??內壁

128??端面

132??帽室

134??開口

136??支架

400??燃燒襯套帽組件

440??外壁或外流動套管

442??內壁或內流動套管

444??端面

446??前面

450??跨接管

452??開口

466??端面

600??燃燒器

650??燃燒襯套帽組件

652??前箱

653??后凸緣/CDC交接處

654??壓縮機排出箱