[發明專利]環形燃燒室旁通裝置

有效

• 申請號: 201380013443.8
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104169649B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: F.本克勒;T.布蘭登堡;O.戴斯;T.格里布;M.林克;N.薩維利厄斯;D.沃格特曼;J.威爾克斯
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F23R3/04
• 分類號: F23R3/04;F23R3/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 任宇

技術領域

本發明涉及一種具有旁通裝置的環形燃燒室，用于在部分負荷運轉時減少一氧化碳的排放以及一種具有這種環形燃燒室的燃氣渦輪機。

背景技術

在燃氣渦輪機的部分負荷運轉時，在燃燒室內的燃燒溫度下降。由此，在與一氧化碳排放相關的初級區溫度也下降到最低值以下，從而加大的一氧化碳的產生或排放。因為要避免這種情況，所以燃氣渦輪機的可利用的部分負荷范圍被限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種前述類型的環形燃燒室，其可以顯著增大可利用的部分負荷范圍。

所述技術問題通過一種環形燃燒室得以解決，其中規定，這種用于燃氣渦輪機的具有外殼的環形燃燒室，所述外殼具有至少一個用于燃燒器的進口和通到渦輪腔內的出口，其特征在于，在所述外殼中在所述出口的區域內設置有能夠封閉的且基本與所述環形燃燒室的對稱軸平行定向的通道，壓縮空氣能被穿過所述通道引入所述環形燃燒室。

通過該措施，壓縮空氣可以被導入燃燒室的端部區域中，而無需參與燃燒，也就是說，在燃燒過程結束之后，壓縮空氣又重新導致形成空氣燃料混合物。這造成的結果是，更富氧的混合物可以在更高溫度的情況下在燃燒腔內被燃燒，并且由此在部分負荷運轉中減少一氧化碳排放。

在優選的實施方式中，環形燃燒室包括在所述出口的區域內在所述環形燃燒室的內部中在所述外殼上沿周向安置的最后一列熱屏蔽板和沿所述至少一個進口的方向與所述最后一列相鄰安置的倒數第二列熱屏蔽板，其中，在所述熱屏蔽板的最后一列和倒數第二列之間在所述通道的區域內設置有間隙。通過該間隙，壓縮空氣可以不受干擾地流入燃燒室內。

此外有利的是，為了關閉和打開所述通道，在所述外殼的外側設置有包含若干環段的調節裝置，所述環段構成一個環，所述環與所述環形燃燒室同軸定向并且相對于所述環形燃燒室能夠軸向移動。環段具有組裝和拆卸簡單的優點。

在此適宜的是，調節裝置的環能夠無極地移動，以便根據需要調節所希望的間隙大小，并且由此可以將確定的空氣量在燃燒前從壓縮空氣中取出。

在本發明的有利的實施方式中，所述環段在其背離渦輪機的一側具有用于嵌入所述通道的凸起。在此適宜的是，所述凸起被設計為梯形。通過該凸起、尤其通過其梯形的形狀，使得通過通道導引的空氣量被特別準確地調節。通道當然可以被完全封閉。在此，環通過機械機構僅沿軸向移動。這種用于控制和移動環的機械機構具有不同的可能性。由此，該機械機構可以是馬達、杠桿機構、液壓機構等，其例如使環在軌道或其它移動元件上軸向滑動。根據選擇，這種機械機構也可以安裝在殼體的內部或外部。

在較高溫度下運行環形燃燒室的情況下有利的是，環段的凸起在其承受燃燒的熱氣的表面上具有隔熱層(TBC)。出于同樣的原因適宜的是，所述外殼的內部在最后一列和倒數第二列的熱屏蔽板之間、也就是在通道向燃燒室內的開口之間的間隙的區域內具有隔熱層。在根據現有技術的環形燃燒室中，最后一列和倒數第二列的熱屏蔽板相互鄰接，并且外殼的內部通過熱屏蔽板被完整地保護。通過按照本發明所存在的間隙，外殼在該區域內更強地承受燃燒的熱氣。

還適宜的是，在所有熱屏蔽板中距離燃燒的核心區域最遠的最后一列熱屏蔽板是金屬的，并且倒數第二列是陶瓷的，因為一方面陶瓷材料的工作溫度明顯超過高耐熱性金屬合金的最大工作溫度，并且另一方面高耐熱性金屬合金具有較低的脆性以及較好的導熱和導溫性。

最后本發明還提供一種新型的集成了按照本發明的環形燃燒室的燃氣渦輪機。

通過根據本發明的可無極調節的調節裝置，其用于在燃燒室的末端區域內、也就是在燃燒之后導入壓縮空氣，從而在部分負荷運轉中減少一氧化碳的排放，因為由于更富氧的混合氣體使燃燒溫度被調節得更高。

與當前設計不同的是，在基本負荷運轉時不再需要冷卻空氣。

此外，本發明可以被較為簡單地實現，因為環段、例如兩個半環是簡單的構件，其僅需軸向移動。

附圖說明

結合附圖進一步闡述本發明。在附圖中示意性地且未按比例地：

圖1示出具有按照本發明的環形燃燒室的燃燒系統，

圖2示出環形燃燒室的朝向渦輪機的一側，具有在外殼和旁通管上的調節裝置，

圖3示出用于旁通裝置的調節裝置的半環，

圖4示出根據現有技術的金屬的熱屏蔽板，

圖5示出用于按照本發明的環形燃燒室的金屬的熱屏蔽板，和

圖6示出在出口區域內的環形燃燒室的內側。

具體實施方式