[發明專利]軸向分級微混合器蓋

有效

• 申請號: 201610849332.6
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106949495B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: S.R.西蒙斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 金飛;肖日松

本發明涉及一種用于沿燃燒容器的徑向方向向燃燒容器的燃燒室提供燃料的方法，以及一種具有接收來自徑向方向的燃料的軸向布置燃料級的軸向分級微混合器蓋，燃料級向以同軸結構布置的微混合器管的不同徑向區域供給燃料，以提供用于燃燒的燃料和空氣的混合物。

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪系統，具體地涉及一種工業燃氣渦輪發動機的微混合器蓋，以及一種將燃料和空氣的混合物分配至燃氣渦輪發動機中的燃燒室的方法。

背景技術

工業燃氣渦輪機包括空氣入口、空氣壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。燃燒區段包括連接至燃燒容器的燃料供給和空氣供給，燃燒容器將燃料和空氣混合并且產生將排氣供給至渦輪區段的燃燒。

一般地，燃燒容器包括位于燃燒容器的軸向端部中的端蓋以下的一系列燃料管、位于燃燒容器的相對的軸向端部上的燃燒室以及使燃料與空氣在達到燃燒室之前混合的各種混合噴嘴結構。混合噴嘴還可以是采用標準端蓋和燃料噴嘴裝置以向微混合器管供給燃料的微混合器結構。目前的微混合器結構通過將微混合器組件的形狀限制成與聯結至燃料噴嘴扇形幾何形狀和指定燃料進入點的燃燒容器的圓形形狀相符而限制了微混合器結構的柔性。當前結構還提出了將端蓋和燃料噴嘴供給連接至燃燒容器內部的混合噴嘴和/或微混合器組件的機械挑戰。

燃料管和混合噴嘴結構的簡化和控制一直需要進行研發。探求改進以便改善對在燃燒期間所使用的燃料的量的控制，以及改善對在操作期間所產生的燃燒的量的控制。燃料輸入的簡化還能夠實現從燃料噴嘴供給到燃燒容器內部的混合噴嘴和/或微混合器組件的更容易的連接。該簡化可以使得燃燒容器被重新成形以更好地匹配渦輪入口的環形區段，而非保持圓形并且聯結至燃料噴嘴幾何形狀。微混合器結構的靈活性還可以允許在保持微混合器蓋的傳統瀉流冷卻以限制持久性風險的同時優化動力學特性和排放物。由于結構的簡化還可以降低成本。

發明內容

本發明提供一種燃燒容器中的燃料輸入的軸向層疊結構。燃料在燃燒器端蓋以下的軸向層疊燃料級中提供。燃料級包括延伸通過多個燃料級的微混合器管，微混合器管初始地填充空氣。燃料從燃料級的徑向外圓周上的入口從燃燒容器的徑向方向進入燃料級中的每一個，燃料包圍微混合器管，微混合器管從燃料級堆的鄰接燃燒室的一側到燃料級堆的鄰接空氣室的相對側延伸通過燃料級。空氣室定位在已設置傳統燃料噴射器供給管的位置中。

微混合器管初始地填充有由空氣室供給的空氣，空氣室接收來自壓縮機區段的壓縮空氣。燃料從微混合器管中的注射孔進入微混合器管，注射孔定位成緊靠著微混合器管的邊緣。這確保燃料在微混合器管中具有足夠的距離以在進入燃燒室之前與管中的空氣混合。

軸向層疊燃料級的創造性結構通過在保持燃料分級性能的同時去除燃料噴嘴而簡化了燃燒容器。該機構提供了混合燃料和空氣以及將燃料和空氣的混合物供給至燃燒室的更加空間有效和燃料有效的方式。此外，創造性結構允許壓縮空氣向微混合器管的更穩定供給，以確保在進入燃燒室之前空氣和燃料在微混合器管內的充分混合。

附圖說明

圖1是連接至工業燃氣輪機中的壓縮機、燃料源和排氣管道的燃燒容器的示意性橫截面圖。

圖2是利用創造性結構的軸向布置燃料級和空氣源的實施例燃燒容器的橫截面圖。

圖3是圖2所示軸向布置的燃料級套件的詳細橫截面圖。

圖4是軸向布置的燃料級套件的徑向最外側部分的放大的橫截面圖。

圖5燃料級的不具有微混合器管的展開簡化視圖。

圖6是空氣級的不具有微混合器管的簡化橫截面圖。

圖7是示出向空氣級供給空氣流的空氣通路的空氣級的放大的橫截面圖。

圖8是示出在空氣級與燃燒室之間進行進一步的瀉流冷卻的空氣級的另一個放大的橫截面圖。