[發(fā)明專利]用于向燃氣渦輪機燃燒室提供壓縮空氣的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980087710.3
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN113330190B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丹尼爾·L·福爾克斯;肖振華;文森特·C·馬丁
• 申請（專利權(quán)）人: 克珞美瑞燃氣渦輪有限責任公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F01D25/12;F23R3/00;F23R3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 李勝強

提供了一種用于將冷卻空氣引導到燃氣渦輪機燃燒室中的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括耦接至流動套筒的過渡管道，其中，待用于燃燒室冷卻并在燃燒過程中使用的空氣進入過渡管道的喇叭口，穿過喇叭口內(nèi)的多個支柱，并且分配到位于燃燒襯套與流動套筒之間的通道。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2018年11月2日提交的美國非臨時專利申請?zhí)?6/178,768的優(yōu)先權(quán)。本申請還要求2018年11月2日提交的美國非臨時專利申請?zhí)?6/178,682的優(yōu)先權(quán)。這些申請各自的公開內(nèi)容通過引用以其全文并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及一種用于改善到燃氣渦輪機燃燒室的氣流供應(yīng)和分配的系統(tǒng)。更具體地，本公開的實施例涉及燃氣渦輪機燃燒室的過渡管道和流動套筒之間的重新配置的空氣流動入口區(qū)域。

背景技術(shù)

燃氣渦輪發(fā)動機通常包括經(jīng)由軸向軸耦接至多級渦輪機的多級壓縮機?？諝馔ㄟ^壓縮機進入燃氣渦輪發(fā)動機，在該處當空氣通過壓縮機的后續(xù)級時其溫度和壓力增加。壓縮空氣然后被引導至一個或更多個燃燒室，在那里壓縮空氣與燃料源混合以產(chǎn)生可燃混合物。該混合物在一個或更多個燃燒室中被點燃以產(chǎn)生熱燃燒氣體流。這些氣體被引導到渦輪機中，引起渦輪機旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動壓縮機。燃氣渦輪發(fā)動機的輸出可以是經(jīng)由來自渦輪機的排氣的機械推力或來自軸向軸的旋轉(zhuǎn)的軸動力，其中軸向軸可以驅(qū)動發(fā)電機以產(chǎn)生電力。

在典型的工業(yè)燃氣渦輪發(fā)動機中，燃燒室區(qū)段包括多個環(huán)管型燃燒室。在該布置中，多個單獨的燃燒室圍繞燃氣渦輪發(fā)動機的軸線布置。燃燒室中的每一個通常包括位于流動套筒內(nèi)的燃燒襯套和位于燃燒襯套入口處的一個或更多個燃料噴嘴。壓縮空氣在與燃燒襯套中的燃料混合之前在流動套筒和燃燒襯套之間并且沿著燃燒襯套的外表面通過。通過將壓縮空氣引導到燃燒襯套上方，空氣冷卻燃燒襯套并且在燃燒之前被預(yù)加熱，從而產(chǎn)生更有效的燃燒過程。來自發(fā)動機壓縮機的空氣還可以用于冷卻過渡管道，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，過渡管道用于將熱的燃燒氣體從燃燒襯套引導到渦輪機入口。

在現(xiàn)有技術(shù)的燃燒系統(tǒng)中，一部分壓縮空氣穿過流動套筒中的一系列注入口被噴射到燃燒襯套和流動套筒之間的通道中。該現(xiàn)有技術(shù)配置如圖1所示，并包括具有多個開口12和注入口或管道14的流動套筒10。在流動套筒10內(nèi)定位有與過渡管道18耦接的燃燒襯套16。過渡管道18包括外部冷卻套筒20。來自發(fā)動機壓縮機的空氣進入形成在過渡管道18與外部冷卻套筒20之間的通道22，并且沿著過渡管道18的外壁和燃燒襯套16的外壁流動，如圖1中的箭頭所示。流動套筒10的開口12和注入口14提供朝向燃燒襯套16的冷卻空氣射流。這種布置產(chǎn)生冷卻空氣的交叉流動，從而使穿過開口12和注入口14進入的空氣與通道22中的空氣之間產(chǎn)生不利的相互作用。這樣，燃燒襯套的后端的冷卻不是如所希望的那樣有效。

發(fā)明內(nèi)容

以下呈現(xiàn)了本公開的簡化概述以提供對其某些方面的基本理解。本概述不是應(yīng)用的廣泛概述。其并不旨在標識本公開的關(guān)鍵元素或描繪本公開的范圍。其唯一目的是以簡化形式呈現(xiàn)本公開的一些概念，作為本文其他地方呈現(xiàn)的更詳細描述的序言。

本發(fā)明提供了用于改善到燃氣渦輪機燃燒系統(tǒng)的冷卻空氣流的系統(tǒng)和方法，從而提供冷卻空氣沿著燃燒襯套的更均勻分布。

在本公開的實施例中，提供了用于燃氣渦輪發(fā)動機的過渡管道，并且過渡管道包括入口環(huán)、連接至入口環(huán)的管道主體以及連接至管道主體的后框架。喇叭口定位在入口環(huán)的徑向外側(cè)并且包圍入口環(huán)。多個支柱在喇叭口和入口環(huán)之間延伸，其中支柱具有前緣、相對的后緣和厚度。在這種配置中，用于燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒的空氣在多個支柱之間穿過喇叭口，并且被引導到耦接至過渡管道的燃燒系統(tǒng)。

在本公開的替代實施例中，提供了一種用于燃氣渦輪機燃燒室的流動入口裝置。流動入口裝置包括：入口環(huán)、喇叭口和多個支柱，喇叭口定位在入口環(huán)的徑向外側(cè)并且包圍入口環(huán)，多個支柱在入口環(huán)與喇叭口之間延伸。入口環(huán)和喇叭口引導多個支柱之間的空氣以用于燃氣渦輪機燃燒室中。