燃燒裝置制造方法
【專利摘要】燃燒裝置(5)包括：噴燃器(10)；燃燒室(11)，其位于噴燃器(10)的下游；噴管(14)，其突出進入噴燃器(10)以用于燃料和空氣噴射；增壓室(20、27)，其至少部分地容納噴燃器(10)。增壓室(20、27)連接至噴管(14)的內部以向其供應氧化劑。
【專利說明】燃燒裝置
【技術領域】
[0001]本公開涉及燃燒裝置。尤其，以下參考了燃氣渦輪(例如連續燃燒燃氣渦輪)，無論如何應清楚，相同的裝置也可在不同的應用(例如爐)中實現。
【背景技術】
[0002]參考圖1，燃氣渦輪I具有:壓縮機2，燃燒裝置3以及渦輪4 ;壓縮機2產生高壓空氣，其與燃料一起供應至燃燒裝置3，它們在燃燒裝置3中燃燒以產生熱氣體，該熱氣體在渦輪4中(高壓渦輪)中膨脹；從渦輪4排出廢氣。
[0003]連續燃燒燃氣渦輪在高壓渦輪4下游具有第二燃燒裝置5，其中，附加的燃料供應至廢氣中且其燃燒以產生熱氣體，該熱氣體然后在第二渦輪6中(低壓渦輪)膨脹。
[0004]在第二燃燒裝置5內，與燃料一起噴射空氣；該空氣主要具有幫助燃料滲入流過第二燃燒裝置的廢氣中、以及防止在噴射后緊接的早期燃料燃燒的功能。
[0005]由于經過第二燃燒裝置5的廢氣具有大的壓力(因為在高壓渦輪4中只發生了部分膨脹)，噴射至第二燃燒裝置5中的空氣由壓縮機2的末級抽出。
[0006]該冷卻方案具有一些缺點。
[0007]事實上，由于在壓縮機2的末級處，空氣具有大的壓力，抽出的空氣(并因此防止該空氣燃燒或膨脹)在燃氣渦輪的性能以及效率上具有大的負面影響。
【發明內容】
[0008]本發明的一方面包括提供燃燒裝置，其帶有與已知的燃燒裝置相比改善的性能以及效率。
[0009]本發明的另一方面為提供燃燒裝置，其中可減少從壓縮機抽出的空氣的負面影響。
[0010]通過提供根據所附權利要求的燃燒裝置而獲得這些和其他的方面。
[0011]有利地，增加了逆燃界限并且減少了 NOx排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]根據通過附圖中的非限制示例而示出的燃燒裝置的優選但非排他性的實施例的描述，更多特性和優點將更顯而易見，在附圖中:
圖1是已知的燃氣渦輪的示意圖；
圖2是在本發明的實施例中的燃氣渦輪的示意圖；
圖3以及圖4顯示了在本發明的不同實施例中的燃氣渦輪的細節；以及圖5是噴管的細節；
圖6顯不了帶有冷卻空氣分布的又一實施例。
【具體實施方式】
[0013]下面參考附圖；附圖在若干視圖中包括用于相同或相似部分的相同標號。
[0014]優選地，燃燒裝置為燃氣渦輪(例如連續燃燒燃氣渦輪I)的一部分。
[0015]連續燃燒燃氣渦輪I包括壓縮機2、第一燃燒裝置3、第一渦輪4(高壓渦輪)、第二燃燒裝置5以及第二渦輪6 (低壓渦輪)。這些燃氣渦輪在本領域是公知的。
[0016]在運行期間，壓縮機2壓縮氧化劑并使其供應至第一燃燒裝置3。氧化劑通常為空氣并在下面指代空氣。第一燃燒裝置3接收壓縮空氣以及燃料并燃燒它們產生熱氣體，該熱氣體在第一渦輪4中部分膨脹。來自第一渦輪4的廢氣進入第二燃燒裝置5，在其中，附加的燃料被供應并燃燒產生熱氣體，該熱氣體然后在第二渦輪6中膨脹。
[0017]第二燃燒裝置5包括噴燃器10 ;在運行期間，流F (來自渦輪4的廢氣)流過噴燃器10。自然地，在不同種類的噴燃器或燃氣渦輪或燃燒裝置的應用中，流也可以是與廢氣不同的流。
[0018]在噴燃器10的下游提供有燃燒室11。
[0019]噴燃器具有:入口 12，其帶有渦流發生器13 (例如四面體渦流發生器)；以及噴管14，其突出進入噴燃器2以用于燃料和空氣噴射。
[0020]經過噴管14噴射的空氣主要用于:
有助于燃料滲入流過噴燃器10的廢氣中，
在噴射后屏蔽和保護燃料，以在噴射后防止其立即的燃燒，
流過噴管時噴管的冷卻。
[0021]噴管14連接至空氣源以及燃料箱(標號16指示來自燃料箱的管)。
[0022]在不同的示例中，噴管14可布置成供應不同的燃料，例如液體燃料(如油)和氣體燃料；在這種情況下，噴管14連接至兩個或更多的燃料箱，每個用于一種燃料。
[0023]燃燒裝置5具有容納噴燃器10的增壓室和燃燒室11 ;在增壓室內，空氣基本靜止(即不動)。
[0024]增壓室連接至噴管14的內部以向其供應空氣。
[0025]增壓室可包括外部增壓室20和內部增壓室27 ;外部增壓室20容納連接至噴燃器10以用于向其供應空氣的內部增壓室27。內部增壓室27和外部增壓室20由冷卻路徑連接以用于燃燒室11。
[0026]噴管14包括用于空氣的導管21和用于燃料的一個或者多個導管23、24(例如噴管14可供應兩種不同的燃料，在這種情況下，每個導管23、24均連接至燃料箱)。增壓室20或27連接至用于空氣的導管21。
[0027]優選地，用于空氣的導管21環繞用于燃料的導管23、24，并且噴管14具有容納在增壓室20、27中的部分。此外，用于空氣的導管21具有將其連接至增壓室20或27的一個或者多個開口 25。
[0028]特別是，圖3顯示了一個示例，在其中用于空氣的導管21連接至外部增壓室20。
[0029]圖4顯示了一個示例，在其中用于空氣的導管21連接至內部增壓室27。
[0030]優選地，在導管21的入口處的空氣壓力損失通過該入口的幾何圖形的適當成形減小。
[0031]圖4的實施例(即帶有連接至內部增壓室27的導管21的實施例)使帶有更低壓力的空氣供應經過噴管14和導管21 (因為空氣經受壓降以到達內部增壓室27)。
[0032]導管21向內部增壓室27或外部增壓室20的連接使噴射至噴燃器10中的空氣具有接近于流過導管21的流(廢氣)的壓力。
[0033]用于空氣的導管21具有從用于空氣的導管21向外突出的帶有套筒29的噴嘴28。該特征不是強制的，但可有助于空氣和燃料滲透。優選地，在圖4的實施例中，套筒比圖3的實施例的套筒更長；更長的長度有助于在空氣壓力更低時滲入熱氣體中。
[0034]如圖所示，用于空氣的導管21的噴嘴基本與用于燃料的導管23、24的噴嘴30、31同軸(標號34指示噴嘴29、30、31的軸線)。
[0035]用于燃料的導管23、24具有從各自的用于燃料的導管23、24向外突出的帶有套筒的噴嘴30,31o
[0036]根據描述和示出的內容，燃燒裝置的操作是顯而易見的，并且大致為下列內容(參考圖3)。
[0037]空氣在壓縮機2的中間部分處從壓縮機2抽出，在該中間部分，空氣壓力接近于廢氣F的壓力。該空氣供應至外部增壓室20中。
[0038]空氣從外部增壓室20經由開口 25(箭頭F4)進入導管21，經過噴管14的導管21，到達噴嘴28并與燃料(箭頭F6) —起通過噴嘴28噴射(箭頭F5)。
[0039]在圖4的實施例中，空氣用于冷卻燃燒室壁(箭頭Fl)并且其然后供應至內部增壓室27中(箭頭F2)。冷卻空氣從內部增壓室27供應經過噴燃器的壁以冷卻它們(箭頭F3)。此外，空氣通過開口 25 (箭頭F4)進入噴管14的導管21，并且經過導管21，到達噴嘴
28。然后空氣與燃料(箭頭F6) —起通過噴嘴28噴射至噴燃器10中(箭頭F5)。
[0040]出人意料地，已確定，此外當空氣噴射經過具有接近于給定流壓力的壓力的噴管14時，操作仍按照燃料滲透和燃燒正確地發生。
[0041 ] 當然，說明的特征可與彼此獨立地提供。
[0042]在實踐中，使用的材料和尺寸可根據需求并且根據技術水平隨意選擇。
[0043]圖6的實施例基于圖3的實施例。除圖3中顯示的細節之外，顯示了向增壓室20和內部增壓室27的空氣供應。此外，顯示了在燃燒室11下游的第一渦輪葉片列33和在噴燃器10上游的出口導向葉片以及出口增壓室18。
[0044]通過主分布增壓室17提供了向增壓室20和內部增壓室27的空氣供應。在該示例中，通過主分布增壓室17也提供了冷卻第一渦輪葉片列33所需的冷卻空氣F7。冷卻空氣流H)提供至主分布增壓室17。典型地，冷卻空氣流H)是中壓冷卻空氣，其可從壓縮機放氣中獲得(即在壓縮機出口之前)。
[0045]根據一個實施例，通過主分布增壓室17提供了用于增壓室20的冷卻空氣流F8和用于內部增壓室27的冷卻空氣流Fl。
[0046]增壓室17、18、20以及27可以是同心地圍繞燃氣渦輪的熱氣體路徑的環狀增壓室。入口增壓室18可以布置為同心地圍繞入口導向葉片列32。主分布增壓室17可以布置為同心地圍繞第一渦輪葉片列33。增壓室20可以布置為同心地圍繞燃燒室11和內部增壓室27。
[0047]在圖6中顯示的實施例中，通過主分布增壓室17也提供了用于第一渦輪葉片列33的冷卻空氣流F7。
[0048]在圖6中顯示的實施例中，通過主分布增壓室17也提供了用于入口導向葉片列32的冷卻空氣流F9。在該情況下，附加出口增壓室18布置在噴燃器27的上游端處，噴燃器27用于入口導向葉片列32的冷卻空氣供應。用于入口導向葉片列32的冷卻空氣流F9從主分布增壓室H)經由增壓室20提供。
[0049]主分布增壓室17的使用減少了對冷卻空氣供應線的需要，并且允許了用于整個燃燒室11、和噴燃器10的中壓冷卻空氣的使用。
[0050]根據實施例，第一葉片列33和入口導向葉片32的冷卻空氣也可從主分布空氣增壓室提供。
[0051]增壓室17、18以及20中的流速與沿著燃燒室的襯套(流Fl)和在葉片32、33中的冷卻空氣的流速相比較小。特別是，增壓室20的橫截面保持大以減小在增壓室20中的流速以便使跨過增壓室20的壓降保持得小。根據一個實施例，流速可以保持在30m/s以下。根據又一實施例，流速可以保持在15m/s以下。
[0052]相反，沿著燃燒室11的襯套的空氣流Fl的流速可以高于30m/s或者甚至高于50m/sο
[0053]結果，雖然如此，但空氣流Fl和空氣流F8從相同的主分布增壓室供給，用于將空氣流4供給至噴管14的壓力高于在內部增壓室27中的壓力。
[0054]由于在增壓室20以及入口增壓室18中的較低壓降，在入口增壓室18中的壓力足以供應通向出口導向葉片32的冷卻空氣。
[0055]參考標號 I燃氣渦輪
2壓縮機 3燃燒裝置 4高壓渦輪 5燃燒裝置 6低壓渦輪 10噴燃器 11燃燒室 12人口 13渦流發生器 14噴管 16管
17主分布增壓室
18出口增壓室
20增壓室
21用于空氣的導管
23,24用于燃料的導管
25開口
27內部增壓室
28噴嘴
29套筒30,31噴嘴32出口導向葉片列33第一渦輪葉片列34軸線F廢氣流
F0、F1、F2、F3、F7、F8、F9 空氣F4、F5氧化劑(空氣)
F6燃料
【權利要求】
1.一種燃燒裝置(5)，包括: 噴燃器(10)， 燃燒室(11)，其位于所述噴燃器(10)的下游， 噴管(14)，其突出進入所述噴燃器(10)以用于燃料和空氣噴射， 增壓室(20、27)，其至少部分地容納所述噴燃器(10)， 其特征在于，所述增壓室(20、27)連接至所述噴管(14)的內部以向其供應氧化劑。
2.根據權利要求1所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述噴管(14)包括用于氧化劑的導管(21)以及用于燃料的至少一個導管(23、24)，其中所述增壓室(20、27)連接至用于氧化劑的所述導管(21)。
3.根據權利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導管(21)環繞用于燃料的所述至少一個導管(23、24)。
4.根據權利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述噴管(14)具有容納在所述增壓室(20、27)中的部分，其中用于氧化劑的所述導管(21)具有將其連接至所述增壓室(20,27)的至少一個開口(25)。
5.根據權利要求4所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，包括由用于所述燃燒室的冷卻路徑連接的外部增壓室(20)以及內部增壓室(27)。
6.根據權利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導管(21)連接至所述外部增壓室(20)。
7.根據權利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導管(21)連接至所述內部增壓室(27)。
8.根據權利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述外部增壓室(20)至少部分地容納所述內部增壓室(27)。
9.根據權利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導管(21)具有從用于氧化劑的所述導管(21)向外突出的帶有套筒(29)的噴嘴(28)。
10.根據權利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于燃料的所述至少一個導管(23.24)具有噴嘴(30,31), 用于氧化劑的所述導管(21)的所述噴嘴(28)基本與用于燃料的所述至少一個導管(23.24)的所述噴嘴(30,31)同軸。
11.根據權利要求10所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于燃料的所述至少一個導管(23、24)具有從用于燃料的所述導管(23、24)向外突出的帶有套筒的噴嘴(30、31)。
【文檔編號】F23R3/18GK104204680SQ201380015980
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月21日 優先權日:2012年3月23日
【發明者】M.杜伊辛, A.西亞尼, A.伊羅格魯 申請人:阿爾斯通技術有限公司