[發(fā)明專利]用于化學(xué)計量燃燒的燃燒器設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310146123.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103375810A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A.巴魯亞;G.O.克雷默;H.U.卡林;P.波波維奇
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/00
• 分類號: F23R3/00
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪燃燒器幾何形狀，它具有特定的燃料和氧化劑流布置，從而在通過缺氧工作流體運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用中，使化學(xué)計量（stoichiometric）擴(kuò)散燃燒具有高燃燒效率。

背景技術(shù)

眾所周知使用低氧工作流體的燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用。這種應(yīng)用的實(shí)例有碳捕獲、含氧燃料、以及高度廢氣再循環(huán)，所有這些應(yīng)用都要求經(jīng)濟(jì)上可行的高燃燒效率。然而，迄今為止，尚未達(dá)到這種高燃燒效率。

因此，使用低氧工作流體的燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用需要高效率的燃燒。本發(fā)明旨在滿足這種需要。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種燃燒器，所述燃燒器包括外殼，所述外殼具有內(nèi)表面、內(nèi)部空間、以及噴嘴和設(shè)置在所述外殼內(nèi)的襯里組件。所述襯里設(shè)有至少一個襯里混合孔和至少一個襯里稀釋孔。所述襯里組件與所述外殼的所述內(nèi)表面間隔開，以構(gòu)成沿著所述燃燒器在所述襯里組件與所述外殼的所述內(nèi)表面之間縱向延伸的路徑，從而通過所述襯里混合孔和稀釋孔將工作流體輸送到所述內(nèi)部空間。所述襯里混合孔和稀釋孔根據(jù)所述襯里的直徑而軸向放置在所述襯里組件中的特定位置。

本發(fā)明的燃燒器提供穩(wěn)定火焰和高燃燒效率，而同時確保適當(dāng)?shù)挠布途眯浴Ｓ捎谔疾东@、含氧燃料、以及高度廢氣再循環(huán)的應(yīng)用需要近乎化學(xué)計量燃燒，因此本發(fā)明的燃燒器提供高效率燃燒，以確保在用燃?xì)鉁u輪機(jī)工作流體對燃料和氧化劑進(jìn)行稀釋之前完成燃燒。

因此，本發(fā)明的燃燒器在燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用中提供具有成本效益的解決方案，其中與使用傳統(tǒng)燃燒器獲得的燃燒效率相比，使用低氧工作流體便可提高燃燒效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的燃燒器的內(nèi)部局部透視圖；

圖2為本發(fā)明的燃燒器的襯里組件的側(cè)視圖，示出了混合孔和稀釋孔；

圖3為本發(fā)明的燃燒器中所用的噴嘴結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖4為燃燒器的截面示意圖；

圖5為反向旋流式噴嘴架構(gòu)的示意圖；

圖6為同向旋流式噴嘴架構(gòu)的示意圖；

圖7為噴嘴的局部側(cè)視圖，示出了一體式點(diǎn)火器。

具體實(shí)施方式

參考附圖，圖1示出了本發(fā)明的燃燒器2的內(nèi)部透視圖，所述燃燒器具有帶內(nèi)表面6和內(nèi)部空間8的外殼4。襯里組件10設(shè)在外殼4內(nèi)，并且與外殼的內(nèi)表面6間隔開，以構(gòu)成沿著燃燒器2的長度在襯里組件10與內(nèi)表面6之間縱向延伸的路徑12，燃?xì)鉁u輪機(jī)（GT）富含稀釋劑的工作流體是沿著所述路徑12流動的。

圖1和圖3還示出了設(shè)在燃燒器2的一端的噴嘴14。噴嘴14與燃燒器2的內(nèi)部空間8流連通。噴嘴14設(shè)有構(gòu)成了燃料孔16的一系列同心孔口。

本發(fā)明所采用的噴嘴結(jié)構(gòu)在2008年3月5日提交的共同轉(zhuǎn)讓的US2009/0223227（以引用的方式并入本專利申請文件中）中詳細(xì)描述。

圖2示出了襯里組件10，所述襯里組件設(shè)有襯里混合孔18、20，襯里稀釋孔40、42，以及襯里冷卻孔44、46、48，這些孔沿著襯里10位于不同的軸向位置。根據(jù)本發(fā)明，襯里混合孔18、20經(jīng)過大小調(diào)整、并且設(shè)置于襯里組件10中的軸向位置，以便對燃料成分進(jìn)行良好混合和徹底燃燒。在一項(xiàng)實(shí)施例中，例如，襯里混合孔18、20經(jīng)過大小調(diào)整，以提供GT流的約10%，即，壓縮機(jī)中可用于燃燒器的流。燃料噴嘴通過襯里混合孔噴射出的射流會限制氧化劑流的擴(kuò)展，從而促進(jìn)燃料與氧化劑之間進(jìn)行剪切混合。襯里混合孔的位置可以進(jìn)行優(yōu)化，以避免火焰淬火。這在下文參考圖4進(jìn)行論述。

圖4示出了位于距噴嘴14軸向距離L處的襯里混合孔18、20，所述軸向距離L通常為0.65D到1.05D，其中D為襯里10的內(nèi)徑。襯里混合孔會產(chǎn)生進(jìn)入襯里的內(nèi)部空間8中1.05D1到1.4D1的射流穿透（jet?penetration），其中D1為混合孔的直徑。

冷卻孔44、46、48設(shè)置在不同的軸向位置，并且經(jīng)過設(shè)計以容納，例如，壓縮機(jī)排放裝置（即，壓縮機(jī)的排出站和燃燒器的起始站）處的GT工作流體的約30%到32%。位于任何具體位置的冷卻孔的大小和數(shù)目都是基于該位置所需的有效熱傳遞。

頂部孔（crown?hole）28容納壓縮機(jī)排放處的GT工作流體的約6%到9%。頂部孔28會形成長度L2為0.65D到1.05D的再循環(huán)泡50，其中D為襯里10的內(nèi)徑。這樣便提供更高的燃燒效率。