专利名称：低动力的燃气涡轮机燃料系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气涡轮技术领域，尤其涉及用于减缓燃烧动カ的燃烧室筒。
背景技术：
传统的燃气涡轮发动机中会燃烧燃料和气体的混合物，然后再利用燃烧过程中产生的高能流体生成能源和电力。而燃烧过程中产生的副产物就会被排放到大气中或通过其他方式进行处理。在这两种情况下，限制这些副产物中特定污染物的含量已变得越来越重要。具体而言，通常必须大幅度減少氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的排放量，以符合本地和国家污染条例的规定。
当前，燃气涡轮发动机可能会使用干式低NOx(DLN)燃烧室、干式低排放(DLE)燃烧室或贫油预混合(LPM)燃烧系统，以达到NOx减排的目的。这些选择均涉及在完全预混合的运行模式中使用贫燃料空气混合物(例如，当量比介于0. 58到0. 65之间)，以减少NOx和CO的排放量。然而，由于这些燃烧室是在此类贫燃料/空气(f/a)比的条件下运行的，因此当速率波动发生相对较小的变化时，就会导致质量流(mass flow)和燃料空气波动发生相对较大的变化。这些波动会导致放热率发生较大变化，并且还会导致燃烧室中出现高压波动。与此同时，室声(chamber acoustics)、燃料/空气波动、旋流火相互作用(vortex-f Iameinteractions)和不稳定的放热率(rate of heat release)之间的相互作用会导致在燃烧系统中引起动压脉冲(dynamic pressure pulsations)的反馈回路机制。此压カ波动现象被称为热声或燃烧动カ(dynamic)不稳定性，或者一般来说称为燃烧动力/动态(combustion dynamics),这至少是DLN燃烧室中的一大问题。
发明内容
根据本发明的ー个方面，本发明提供一种燃烧室，其包括具有管状内壁的中心体；筒，其设于所述管状内壁中从而形成一个位于筒的外表面和所述管状内壁之间的外环形空间，以及具有开ロ端和位于开ロ端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于所述外环形空间内用于围封接近开ロ端处的所述筒，所述插入物包括具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成具有实质上与外环形空间的纵轴相对齐的纵轴的凹形軌道。所述轨道的纵向长度与所述外环形空间的纵轴相平行。所述内环形空间用于获取通过所述开ロ端提供的浄化空气。所述轨道和所述外环形空间用于获取扩散燃料供应或净化空气供应。所述燃料供应或所述净化空气供应在所述轨道处沿径向向内方向注入。所述筒经进一歩形成为位于所述闭合端处的多个贯穿孔、至少ー个筒体积、位于法兰侧的限制性上游孔和所述贯穿孔，可以让所述筒减弱由燃烧室压カ波动造成的声波动。所述主体的所述后构件包括管状面、凹形面和端面，所述凹形面在所述轨道处从所述端面沿纵向凹陷，且所述管状面从所述插入物的外表面径向延伸至所述筒的所述外表面，且其中所述凹形面部分阻挡扩散燃料流并改变所述外环形空间对动压波动的声响应。所述插入物进ー步包括ー个头部分，所述头部分包括与所述中心体相接的法兰；以及与浄化空气回路相接的喷嘴。根据本发明的另一方面，本发明提供具有多个喷嘴配置的干式低NOX(DLN)燃烧室，其中每个喷嘴均排列在公用中心轴周围，所述燃烧室包括具有管状内壁的中心体；筒，其设于所述管状内壁中从而形成一个位于筒的外表面和所述管状内壁之间的外环形空间，以及具有开 ロ端和位于开ロ端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于外环形空间内用于围封接近开ロ端处的筒，所述插入物包括具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成具有实质上与外环形空间的纵轴以及公用中心轴相对齐的纵轴的凹形軌道。所述轨道的纵向长度与所述外环形空间的纵轴和所述公用中心轴平行。所述内环形空间用于获取通过所述开ロ端提供的浄化空气。所述轨道和所述外环形空间用于获取扩散燃料供应或净化空气供应。所述扩散燃料供应或所述净化空气供应在所述轨道处沿径向向内方向注入。所述筒经进ー步形成为位于所述闭合端处的多个贯穿孔。所述主体的所述后构件包括管状面、凹形面和端面，所述凹形面在所述轨道处从所述端面沿纵向凹陷，且所述管状面从所述插入物的外表面径向延伸至所述筒的所述外表面。所述插入物进ー步包括头构件，所述头构件包括与所述中心体相接的法兰；以及与浄化空气回路相接的喷嘴。根据本发明的再ー个方面，本发明提供ー种燃气涡轮机发动机，其包括燃烧室；以及多个设于所述燃烧室的头端上游且排列在公用中心轴周围的喷嘴，每个喷嘴包括中心体，其中设有筒从而形成位于所述中心体与筒之间的外环形空间，以及具有开ロ端和位于所述开ロ端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于所述外环形空间内用于围封接近开ロ端处的所述筒，所述插入物包括具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成具有实质上与外环形空间的纵轴以及公用中心轴相对齐的纵轴的凹形軌道。所述燃烧室包括干式低NOX(DLN)燃烧室。所述燃气涡轮发动机进一歩包括与所述筒的所述开ロ端流体连通的浄化空气回路，以在第一个预定义的运行条件过程中向其中提供浄化空气；与所述外环形空间流体连通的扩散燃料/浄化空气回路，以在第二个预定义的运行条件过程中向其中提供燃料和/或浄化空气。所述燃气涡轮发动机可以在多种燃烧模式中运行，所述燃烧模式包括第一模式、第二模式和第三模式。所述燃气涡轮发动机具有双燃料功能，其中预混合通道和所述外环形空间是公用的并且所述内环形空间可以替换为流体燃料筒。通过以下说明并结合附图可以更加清楚地了解到这些以及其他优点和特征。
本说明书中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下说明并结合附图可以清楚地了解本发明的上述及其他特征和优点，其中图I为本发明燃烧室的侧示图；图2为用于图I所示燃烧室的插入物的透视图；以及图3为图I所示燃烧室的筒的一端的透视图。
具体实施方式
部分參考附图以举例方式介绍本发明的实施例及优点和特征。兀件符号列表
权利要求
1.一种燃烧室(20)，其包括 具有管状内壁(61)的中心体(60)； 筒(70)，其设于所述管状内壁(61)中从而界定位于筒外表面(71)和所述管状内壁(61)之间的外环形空间(75)，以及具有开口端(77)和位于所述开口端(77)对面的闭合端(78)的内环形空间(76);以及 插入物(80)，其设于所述外环形空间(75)内用于围封接近所述开口端(77)处的所述筒(70)，所述插入物(80)包括具有管状前构件(110)和部分管状后构件(111)的主体(100)，所述部分管状后构件(111)因而形成具有大体上与所述外环形空间(75)的纵轴相对齐的纵轴的凹形轨道(120)。
2.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述轨道(120)的纵向长度与所述外环形空间(75)的纵轴相平行。
3.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述内环形空间(76)用于获取通过所述开口端(77)提供的净化空气。
4.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述轨道(120)和所述外环形空间(75)用于获取扩散燃料供应或净化空气供应。
5.根据权利要求4所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述燃料供应或所述净化空气供应在所述轨道(120)处沿径向向内方向注入。
6.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述筒(70)经进一步形成位于所述闭合端(78)处的多个贯穿孔(131)， 至少一个筒体积、位于法兰侧的限制性上游孔和所述贯穿孔(131)可以让所述筒减弱由燃烧室压力波动造成的声波动。
7.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述主体(100)的所述后构件(111)包括管状面(112)、凹形面(113)和端面(114)，所述凹形面(113)在所述轨道(120)处从所述端面(114)沿纵向凹陷，且所述管状面(112)从所述插入物(80)的外表面径向延伸至所述筒(70)的所述外表面，且其中所述凹形面(113)部分阻挡扩散燃料流并改变所述外环形空间对动压波动的声响应。
8.根据权利要求I所述的燃烧室(20)，其特征在于，所述插入物(80)进一步包括头构件(140),所述头构件包括 与所述中心体(60)相接的法兰(141);以及 与净化空气回路相接的喷嘴(142)。
9.一种燃气涡轮发动机(10)，其包括 燃烧室(20);以及 多个设于所述燃烧室(20)的头端上游且排列在公用中心轴周围的喷嘴(30)，每个喷嘴(30)包括 中心体(60)，其中设有筒(70)从而形成位于所述中心体(60)与所述筒(70)之间的外环形空间(75)，以及具有开口端(77)和位于所述开口端(77)对面的闭合端(78)的内环形空间(76)，以及 插入物(80)，其设于所述外环形空间(75)内用于围封接近所述开口端(77)处的所述筒(70)，所述插入物(80)包括具有管状前构件(110)和部分管状后构件(111)的主体(100)， 所述部分管状后构件(111)因而形成具有实质上与所述外环形空间(75)的纵轴以及公用中心轴相对齐的纵轴的凹形轨道(120)。
10.根据权利要求17所述的燃气涡轮发动机(10)，其特征在于，可以在多种燃烧模式中运行，所述燃烧模式包括第一模式、第二模式和第三模式。
全文摘要
本发明公开了一种低动力的燃气涡轮机燃料系统，其包括燃烧室，所述燃烧室包括一个具有管状内壁的中心体；一个筒，其设于所述管状内壁中从而界定位于筒外表面与所述管状内壁之间的外环形空间，以及具有开口端和位于所述开口端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于所述外环形空间内用于围封接近所述开口端处的所述筒，所述插入物包括一个具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成一个具有大体上与所述外环形空间的纵轴相对齐的纵轴的凹形轨道。
文档编号F23R3/16GK102620314SQ20121002557
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月17日 优先权日2011年1月18日
发明者D·沙马, N·G·帕萨尼亚, 金冠佑 申请人:通用电气公司