冷却和稀释空气的分开供给的制作方法_2

文档序号:9928211阅读:来源:国知局
此,谐振器的声导率越高,则系统(如燃气涡轮)内所需的独立谐振器越少,以使可能的破坏燃烧振荡最小化,或者此种燃烧振荡出现的可能性越大。
[0022]US 2011/0220433 Al提供了以下解决方案:本目的的第一方面为一种燃烧器,其包括限定其中的燃烧区域的圆柱体,以及消声器,该消声器包括声学部分,该声学部分具有与燃烧区域连通的声阻尼器谐振空间。声学部分沿圆柱体提供,以便沿与圆柱体的轴向方向相交的方向延伸。根据该方面,因为具有消声器谐振空间的声学部分沿圆柱体提供,以便沿与圆柱体的轴向方向相交的方向或周向方向延伸,所以声学部分沿周向方向较宽地设置,而不沿周向方向集中在圆柱体的特定区域中。结果,防止声学部分朝圆柱体的外周突出,且可减小燃烧器外侧所需的空间。因此,因为外壳可制作得较小,所以构成外壳的壳体可制作得较小。例如,因为这使得燃气涡轮能够足以在地上运输,所以有可能降低制造成本,包括运输成本。此外,如果声学部分的朝圆柱体外周的突出减小,则燃烧器可容易与消声器一同取出。因此,有可能改善燃烧器的维护的容易度。上述方面还可包括由多孔板和盖部件形成的声学衬套,该多孔板构成圆柱体且具有沿厚度方向穿透的多个通孔,该盖部件围绕多孔板且离多孔板一定距离提供,以便覆盖多孔板,该声学衬套具有声学衬套谐振空间。通过这样做,可能衰减可通过声学衬套衰减的频率范围中的振荡,以及可通过消声器衰减的频率范围中的振荡。因此,可能衰减宽频率范围中的燃烧振荡。在以上构造中,优选声学部分的至少一部分设在声学衬套的外周侧上。
[0023]因此,直接来自压缩机仓室的供给不留下足够的空气来用于连续衬套冷却。来自连续衬套冷却的用过的空气增大了热气体摄入、具有低压降的区域中的过热,以及热气体与混合器空气仓室之间的耦合的风险。另一解决方案可为稀释空气上的较大压降增大,但这对发动机性能具有不利影响。

【发明内容】

[0024]为了对所提到的现有技术水平作出创新和创造性的贡献,本发明的基本构想是仅供给来自压缩机仓室的稀释空气和冷却空气的一部分,且其余来自连续衬套流出口。该创造性的贡献可解决冷却问题,使热气体摄入风险最小化、使连续喷燃器喷射单元中的自燃风险最小化,且减少脉动问题。
[0025]此外,本发明旨在解决的技术问题在于,事实上,用于CPSC(恒压连续燃烧)系统中的大量空气需要在第一燃烧阶段之后喷射。当前考虑了两个选项:
a)从压缩机仓室供给的空气使得连续衬套的冷却极为困难。
[0026]b)来自连续衬套的空气(用于SL冷却)提出混合器问题、混合器仓室与具有脉动的热气体之间的强耦合的风险、喷射单元中的自燃风险,以及混合器中热气体喷射的风险。
[0027]内部CPSC系统的典型构造在于,实际上,来自第一燃烧阶段的热气体通过稀释空气和冷却空气的喷射而被冷却至最佳连续喷燃器入口温度,冷却空气还确保不超过各种部分的金属温度极限。所有空气从相同仓室供给,在此情况下,是SL下游的仓室,由于已经使用了此空气用于SL冷却,故其压力低于Pk2(压缩机),且其温度高于Tk2(压缩机)。
[0028]从不同仓室取得空气的构想是本发明的基本构想。稀释空气中的一些可从具有完整Pk2和较低温度(Tk2)的上游压缩机仓室取得。
[0029]供给第一混合器排的实例在基于“【具体实施方式】”的本发明的基本图形中画出,但还可考虑任何其他组合。其具有这些关键优点:
c)热气体路径与混合器仓室之间的减小的热声耦合;
d)混合器的更有效冷却;
e)较低的热气体摄入风险;
f)稀释空气的较高穿透(—较好混合、NOx、CO、相对于过热的裕度)。
[0030]在同一附图中,还示出了对喷射单元供给流自具有较高压力和较低温度的仓室的冷却空气的构想。这具有降低在燃料喷射器冷却空气中再循环的燃料的自燃风险,且提供了喷射单元的更有效冷却。
[0031 ]本发明的其他优点如下:
以下的低风险:
-热气体摄入;
-喷射单元中的自燃;
-热气体与混合器仓室之间的热声耦合;
因此,热气体与稀释空气的更好混合(相对于连续喷燃器过热的更大裕度、更低的NOx和CO) 0
[0032]因此,本发明涉及一种燃气涡轮发动机或发电站的燃烧器布置,包括至少一个燃烧室、用于将空气或气体掺合至离开燃烧室的热气流的至少一个混合器布置。混合器布置适于在热气流路径中引导燃烧气体,该热气流路径在燃烧室的下游延伸,其中,混合器包括从混合器布置的侧壁指向内的多个喷射管,以用于掺合空气部分来至少冷却离开燃烧室的热气流。混合器布置应用于流自第一仓室的至少一定体积的稀释空气和流自第二仓室的至少一定体积的冷却空气。
[0033]流自第一仓室的稀释空气直接或间接地填充至少一个喷射管,由此,导致稀释空气流自燃气涡轮发动机或发电站的压缩机。
[0034]流自第二仓室的冷却空气用作对于热气流的内衬套的隙透冷却(effus1ncooling)空气。
[0035]流自第二仓室的冷却空气直接或间接地填充至少一个喷射管,且冷却空气源自连续衬套的先前冷却,且冷却空气沿连接导管流动,该连接导管围绕热气流环形地设置。
[0036]燃料喷射器布置在混合器布置的出口处,由此,燃料喷射器由流自第一仓室的一些稀释空气冷却。
[0037]喷射管从热气流的内衬套指向内,且布置成在热气流的周向方向上具有规则或不规则的分隔,由此,喷射管具有圆柱形、圆锥形或准圆锥形形状。此外,混合器布置包括具有相等、相似、不同突出深度的沿热气流的多个喷射管排。此外,混合器布置的喷射管具有相等、相似、不同的截面。
[0038]单排的喷射管延伸至混合器的中心,且沿径向彼此相反布置。备选地,至少一个喷射管相对于热气流倾斜。
[0039]优选的备选方案包括的如下实施例,其中至少一个喷射管沿它们的突出深度具有多个喷射孔,以将正交地或准正交地流动的稀释空气喷射到热气流中。
[0040]此外,本发明涉及一种用于操作燃气涡轮发动机或发电站的燃烧器布置的方法,包括至少一个燃烧室、用于将空气或气体掺合至离开燃烧室的热气流的至少一个混合器。混合器布置适于在热气流路径中引导燃烧气体,该热气流路径在燃烧室的下游延伸,其中,混合器包括从混合器布置的侧壁指向内的多个喷射管,以用于掺合空气部分来至少冷却离开燃烧室的热气流。混合器布置应用于流自第一仓室的至少一定体积的稀释空气和流自第二仓室的至少一定体积的冷却空气。
[0041]此外,提出的混合器布置可作为阻尼器而操作,以减小热气体路径与混合器仓室之间的热声耦合。
【附图说明】
[0042]本公开(其性质及其优点)将在下文中借助于附图来更详细地描述。参看附图:
图1示出了具有用于掺合稀释空气或稀释气体的混合器布置的使用连续燃烧的通用燃气涡轮发动机;
图2示出了包括冷却空气和稀释空气的引入的燃气涡轮发动机的混合器布置;
图3示出了包括来自两个不同仓室的冷却空气和稀释空气的引入的燃气涡轮发动机的混合器布置;
图4示出了包括周向地安装且沿径向方向延伸的一系列喷射管的混合器的截面;
图5示出了混合器的另一截面。
[0043]参考标号列表 100燃气涡轮 101第一燃烧室 102第二燃烧室 103压缩机
104燃烧器布置 105涡轮 106轴
107排出气体
108压缩空气
109热气流,路径
110流自第二仓室的稀释空气
IlOa穿过管的稀释空气
IlOb穿过隙透孔的稀释空气
IlOc穿过
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