[發明專利]低動力的燃氣渦輪機燃料系統

無效

• 申請號: 201210025573.0
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102620314A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 金冠佑;N·G·帕薩尼亞;D·沙馬
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/16
• 分類號: F23R3/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;譚祐祥

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪技術領域，尤其涉及用于減緩燃燒動力的燃燒室筒。

背景技術

傳統的燃氣渦輪發動機中會燃燒燃料和氣體的混合物，然后再利用燃燒過程中產生的高能流體生成能源和電力。而燃燒過程中產生的副產物就會被排放到大氣中或通過其他方式進行處理。在這兩種情況下，限制這些副產物中特定污染物的含量已變得越來越重要。具體而言，通常必須大幅度減少氮氧化物(NO_X)和一氧化碳(CO)的排放量，以符合本地和國家污染條例的規定。

當前，燃氣渦輪發動機可能會使用干式低NO_X(DLN)燃燒室、干式低排放(DLE)燃燒室或貧油預混合(LPM)燃燒系統，以達到NO_X減排的目的。這些選擇均涉及在完全預混合的運行模式中使用貧燃料空氣混合物(例如，當量比介于0.58到0.65之間)，以減少NO_X和CO的排放量。

然而，由于這些燃燒室是在此類貧燃料/空氣(f/a)比的條件下運行的，因此當速率波動發生相對較小的變化時，就會導致質量流(mass?flow)和燃料空氣波動發生相對較大的變化。這些波動會導致放熱率發生較大變化，并且還會導致燃燒室中出現高壓波動。與此同時，室聲(chamber?acoustics)、燃料/空氣波動、旋流火相互作用(vortex-flame?interactions)和不穩定的放熱率(rate?of?heat?release)之間的相互作用會導致在燃燒系統中引起動壓脈沖(dynamic?pressure?pulsations)的反饋回路機制。此壓力波動現象被稱為熱聲或燃燒動力(dynamic)不穩定性，或者一般來說稱為燃燒動力/動態(combustion?dynamics)，這至少是DLN燃燒室中的一大問題。

發明內容

根據本發明的一個方面，本發明提供一種燃燒室，其包括：具有管狀內壁的中心體；筒，其設于所述管狀內壁中從而形成一個位于筒的外表面和所述管狀內壁之間的外環形空間，以及具有開口端和位于開口端對面的閉合端的內環形空間；以及插入物，其設于所述外環形空間內用于圍封接近開口端處的所述筒，所述插入物包括具有管狀前構件和部分管狀后構件的主體，所述部分管狀后構件因而形成具有實質上與外環形空間的縱軸相對齊的縱軸的凹形軌道。

所述軌道的縱向長度與所述外環形空間的縱軸相平行。所述內環形空間用于獲取通過所述開口端提供的凈化空氣。所述軌道和所述外環形空間用于獲取擴散燃料供應或凈化空氣供應。所述燃料供應或所述凈化空氣供應在所述軌道處沿徑向向內方向注入。所述筒經進一步形成為位于所述閉合端處的多個貫穿孔、至少一個筒體積、位于法蘭側的限制性上游孔和所述貫穿孔，可以讓所述筒減弱由燃燒室壓力波動造成的聲波動。所述主體的所述后構件包括管狀面、凹形面和端面，所述凹形面在所述軌道處從所述端面沿縱向凹陷，且所述管狀面從所述插入物的外表面徑向延伸至所述筒的所述外表面，且其中所述凹形面部分阻擋擴散燃料流并改變所述外環形空間對動壓波動的聲響應。所述插入物進一步包括一個頭部分，所述頭部分包括：與所述中心體相接的法蘭；以及與凈化空氣回路相接的噴嘴。

根據本發明的另一方面，本發明提供具有多個噴嘴配置的干式低NOX(DLN)燃燒室，其中每個噴嘴均排列在公用中心軸周圍，所述燃燒室包括：具有管狀內壁的中心體；筒，其設于所述管狀內壁中從而形成一個位于筒的外表面和所述管狀內壁之間的外環形空間，以及具有開口端和位于開口端對面的閉合端的內環形空間；以及插入物，其設于外環形空間內用于圍封接近開口端處的筒，所述插入物包括具有管狀前構件和部分管狀后構件的主體，所述部分管狀后構件因而形成具有實質上與外環形空間的縱軸以及公用中心軸相對齊的縱軸的凹形軌道。

所述軌道的縱向長度與所述外環形空間的縱軸和所述公用中心軸平行。所述內環形空間用于獲取通過所述開口端提供的凈化空氣。所述軌道和所述外環形空間用于獲取擴散燃料供應或凈化空氣供應。所述擴散燃料供應或所述凈化空氣供應在所述軌道處沿徑向向內方向注入。所述筒經進一步形成為位于所述閉合端處的多個貫穿孔。所述主體的所述后構件包括管狀面、凹形面和端面，所述凹形面在所述軌道處從所述端面沿縱向凹陷，且所述管狀面從所述插入物的外表面徑向延伸至所述筒的所述外表面。所述插入物進一步包括頭構件，所述頭構件包括：與所述中心體相接的法蘭；以及與凈化空氣回路相接的噴嘴。