[發明專利]燃燒室以及用于向燃燒室供應燃料的方法

無效

• 申請號: 201210445446.6
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103104934A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: P.B.梅爾頓;J.H.維斯特莫爾蘭三世
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/02
• 分類號: F23R3/02;F23R3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及燃燒室以及用于向燃燒室供應燃料的方法。

背景技術

燃燒室通常用于工業和發電操作中，用以點燃燃料，以產生高溫高壓的燃燒氣體。例如，燃氣渦輪機通常包括一個或多個燃燒室，用于發電或產生推力。用來發電的典型燃氣渦輪機包括位于前部的軸流式壓縮機、位于中部附近的一個或多個燃燒室，以及位于后部的渦輪。可將環境空氣供應到壓縮機，壓縮機中的旋轉葉片和固定輪葉隨后逐漸向工作流體(空氣)中注入動能，以產生處于高能狀態的壓縮工作流體。壓縮工作流體離開壓縮機、并流過一個或多個噴嘴進入各燃燒室中的燃燒腔，在燃燒腔中，壓縮的工作流體與燃料混合并點燃，從而產生高溫高壓的燃燒氣體。燃燒氣體在渦輪中膨脹做功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可使連接至發電機的軸旋轉，從而發電。

各種設計和運行參數均會影響燃燒室的設計和運行。例如，較高的燃燒氣體溫度通常會提高燃燒室的熱力效率(thermodynamicefficiency)。然而，較高的燃燒氣體溫度也會促進逆燃(flashback)或火焰穩定(flame?holding)狀態，在該狀態下，燃燒火焰朝著由噴嘴供應的燃料移動，可能在相對較短時間內對噴嘴造成嚴重損壞。另外，燃燒腔內的局部熱痕(localized?hot?streaks)會加快二價氮的分解速率，在較高燃燒氣體溫度下增加氮氧化物(NOX)的產量。相反，與燃料流減少和/或部分負載操作(下降)相關的較低燃燒氣體溫度通常會減小燃燒氣體的化學反應速率，增加一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物的產量。

在一項特定燃燒室設計中，多個管路可徑向布置在端蓋中，以為流過端蓋并進入燃燒腔中的工作流體和燃料提供流體連通。這些管路可增進工作流體與燃料之間的混合，以減少可在較高燃燒氣體溫度下產生不利影響的熱痕。因此，這些管路可有效地防止逆燃或火焰穩定，以及/或者減少NO_X產量，尤其在較高運行級下。然而，對燃燒室以及用于向管路供應燃料的方法進行改進，進行分級燃料供應、和/或使管路能夠在不同運行級下使用液體和氣體燃料和是有益的。

發明內容

以下說明將闡明本發明的各方面和優點，或者，這些方面和優點在說明中可以顯而易見，或者可以通過實踐本發明來推導出。

本發明的一項實施例是一種燃燒室，所述燃燒室包括端蓋，所述端蓋徑向延伸穿過所述燃燒室的至少一部分，其中所述端蓋包括與下游表面軸向分開的上游表面。外殼周向環繞所述端蓋的至少一部分，以在所述端蓋與外殼之間形成環形通道。第一管束從所述上游表面延伸穿過所述下游表面，以提供穿過所述端蓋的流體連通。第一燃料導管與所述第一管束流體連通，以穿過所述環形通道向所述第一管束供應燃料；且液體燃料供應設備通過所述第一燃料導管與所述第一管束流體連通。

所述第一燃料導管包括用于所述第一管束中的每個管路的徑向延伸的燃料管線。每個徑向延伸的燃料管線終止于所述第一管束的上游處。每個徑向延伸的燃料管線包括燃料口，所述燃料口與所述第一管束中的每個管路的軸向中心線對齊。所述燃燒室進一步包括第二管束，所述第二管束從所述上游表面延伸穿過所述下游表面，以提供穿過所述端蓋的流體連通；以及第二燃料導管，所述第二燃料導管與所述第二管束流體連通，以向所述第二管束供應燃料。其中，所述第二燃料導管穿過所述環形通道向所述第二管束供應燃料。所述燃燒室還可進一步包括：第三燃料導管，所述第三燃料導管與所述第一管束流體連通，以穿過所述環形通道向所述第一管束供應燃料；防護罩，所述防護罩周向環繞所述第二燃料導管，其中所述防護罩提供穿過所述端蓋的流體連通；以及旋流器輪葉，所述旋流器輪葉在所述防護罩與所述第二燃料導管之間延伸。

本發明的另一項實施例是一種燃燒室，所述燃燒室包括端蓋，所述端蓋徑向延伸穿過所述燃燒室的至少一部分，其中所述端蓋包括與下游表面軸向分開的上游表面。外殼周向環繞所述端蓋的至少一部分，以在所述端蓋與外殼之間形成環形通道。多個管路從所述上游表面延伸穿過所述下游表面，以提供穿過所述端蓋的流體連通。擋板軸向延伸穿過所述端蓋，以將所述多個管路分成第一管束和第二管束。第一燃料導管與所述第一管束流體連通，以穿過所述環形通道向所述第一管束供應燃料；且液體燃料供應設備通過所述第一燃料導管與所述第一管束流體連通。