专利名称：燃烧器和用于将二次流体导入燃料喷嘴中的方法
技术领域：
本发明总体涉及燃气涡轮机，并且更具体地，涉及用于将二次流体导入燃料喷嘴中而不会被流经燃烧器的压缩机排放流体稀释二次流体的燃烧器布置。
背景技术：
燃气涡轮机典型地包括压缩机分段、燃烧分段和涡轮分段。在传统的涡轮机应用中，压缩机分段对流入燃气涡轮机中的空气进行加压。从压缩机分段排出的加压空气流入燃烧分段中，燃烧分段的总体特征在于，多个燃烧器围绕发动机的轴线设置在环形阵列中。具体而言，加压空气沿各个燃烧器的燃烧衬套流动并且穿过限定在喷嘴中的一个或更多个进口或者开口导入燃烧器的燃料喷嘴。接着，空气与燃料进行混合并且混合物注入各个燃 烧器的燃烧室中，且在各个燃烧器的燃烧室内燃烧。接着，热燃烧气体从燃烧分段流向涡轮分段，在涡轮分段中，从气体中提取能量以驱动涡轮和发电。在其它的涡轮机应用中，压缩机排放流体或燃烧器的工作流体可以包括除空气之外的流体。例如，在燃料增氧(oxy-fuel)或化学计量废气再循环(stoichiometric exhaustgas recirculation, SEGR)应用中，压缩机排放流体可以包括缺氧流体。这样一来，经常期望将具有相比压缩机排放流体具有较高含氧量的一个或更多个二次流体导入各个燃烧器中以提高燃烧效率。但是，由于传统的燃烧器的布置，通常必须在除燃料喷嘴之外的位置将二次流体注入燃烧室中(例如像穿过燃烧衬套注入一个或更多个交叉混合流那样)，以防止这种流体被邻近燃料喷嘴流动的压缩机排放流体稀释。因此，相当一部分包括在二次流体内的氧气以未燃烧的状态离开燃烧分段，从而增加了燃气涡轮机产生的有害排放物的量。因此，用于将二次流体导入燃料喷嘴中而不会被流经燃烧器的压缩机排放流体稀释二次流体的燃烧器布置在技术上将是受欢迎的。
发明内容
本发明的各个方面以及优点将会在以下的说明书中进行部分阐述，或者是通过说明书可以显而易见的，或者是可以通过实施本发明而学到。在一个方面中，本发明公开了一种燃烧器，该燃烧器包括挡板和穿过挡板延伸的燃料喷嘴。该燃烧器还可以包括护罩，该护罩自挡板延伸并且包绕燃料喷嘴的至少一部分。护罩与燃料喷嘴的外表面之间可以限定通路以用于接收第一流体。此外，该燃烧器可以包括用于相对于邻近护罩流动的第二流体对通路进行密封的装置。所述燃烧器进一步包括与所述挡板隔开的燃烧衬套帽，所述用于相对于所述第二流体对所述通路进行密封的装置包括设置在所述护罩与所述燃烧衬套帽之间的密封件。所述燃烧器进一步包括由所述护罩和所述燃烧衬套帽中的一个限定的通道，所述密封件包括浮动轴环，所述浮动轴环包括构造成接收在所述通道内的轴环部。所述密封件包括在所述护罩与所述燃烧衬套帽之间径向延伸的环和设置在由所述环限定的凹槽内的环形密封件。所述用于相对于所述第二流体对所述通路进行密封的装置包括设置在所述护罩与所述燃料喷嘴之间的密封件。所述密封件包括浮动轴环。所述燃烧器进一步包括由所述护罩限定的通道，所述浮动轴环包括构造成接收在所述通道内的轴环部。所述浮动轴环包括与所述护罩的表面相配合的第一凸缘部和与所述燃料喷嘴的所述外表面相配合的第二凸缘部。所述燃烧器进一步包括限定在所述燃料喷嘴中的多个流体开口，所述第一流体被引导穿过所述多个流体开口。所述多个流体开口限定在所述燃料喷嘴中，使得所述第一流体导入所述燃料喷嘴的混合室和所述燃烧器的燃烧室中的至少一个中。所述第二流体包括压缩机排放流体。在另一个方面中，本发明公开了一种燃烧器，该燃烧器包括挡板和穿过挡板延伸的燃料喷嘴。该燃烧器还可以包括护罩，该护罩自挡板延伸并且包绕燃料喷嘴的至少一部分。护罩与燃料喷嘴的外表面之间可以限定通路以用于接收第一流体。此外，该燃烧器可以包括密封件，该密封件与护罩相配合并且构造成相对于邻近护罩流动的第二流体对通路进行密封。所述燃烧器进一步包括与所述挡板隔开的燃烧衬套帽，所述密封件设置在所述护罩与所述燃料喷嘴和所述燃烧衬套帽中的至少一个之间。所述燃烧器进一步包括由所述护罩和所述燃烧衬套帽中的一个限定的通道，所述密封件包括浮动轴环，所述浮动轴环包括构造成接收在所述通道内的轴环部。所述浮动轴环包括与所述护罩的表面相配合的第一凸缘部和与所述燃料喷嘴的所述外表面相配合的第二凸缘部。所述密封件包括径向延伸的环和设置在由所述环限定的凹槽内的环形密封件。所述第二流体包括压缩机排放流体。在又一个方面中，本发明公开一种用于将未稀释的流体导入燃烧器的燃料喷嘴中的方法。该方法通常包括以下步骤穿过限定于燃料喷嘴的外表面与包绕燃料喷嘴的至少一部分的护罩之间的通路供给第一流体；以及防止邻近护罩流动的第二流体进入通路。防止邻近所述护罩流动的所述第二流体进入所述通路的步骤包括将所述护罩密封至所述燃料喷嘴和所述燃烧器的燃烧衬套帽中的至少一个的步骤。使用浮动轴环和连接至径向延伸的环的环形密封件中的至少一个对所述通路进行密封。参照下文的说明书以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将得到更好的理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本发明的实施例并且与说明书一起用于对本发明的原理进行解释。
参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中图I示出了根据本发明的各个方面的燃气涡轮机的一个实施例的简化方框图；图2示出了根据本发明的各个方面的燃烧器的一个实施例的横截面侧视图；图3示出了图2所示的燃烧器的端盖组件的一个实施例的透视图；图4示出了根据本发明的各个方面的图2所示的燃烧器的局部横截面图，尤其是 示出了用于相对于压缩机排放流体的流动对燃烧器的流体通路进行密封的密封机构的一个实施例；图5示出了沿燃烧器的燃料喷嘴的中心线截取的图4所示的燃烧器的一部分的横截面图；图6示出了根据本发明的各个方面的沿燃烧器的燃料喷嘴的中心线截取的图2所示的燃烧器的局部横截面图，尤其是示出了用于相对于压缩机排放流体的流动对燃烧器的流体通路进行密封的密封机构的另一个实施例；图7示出了根据本发明的各个方面的沿燃烧器的燃料喷嘴的中心线截取的图2所示的燃烧器的局部横截面图，尤其是示出了用于相对于压缩机排放流体的流动对燃烧器的流体通路进行密封的密封机构的又一个实施例；图8示出了根据本发明的各个方面的沿燃烧器的燃料喷嘴的中心线截取的图2所示的燃烧器的局部横截面图，尤其是示出了用于相对于压缩机排放流体的流动对燃烧器的流体通路进行密封的密封机构的再一个实施例；以及图9示出了根据本发明的各个方面的沿燃烧器的燃料喷嘴的中心线截取的图2所示的燃烧器的局部横截面示意图，尤其是示出了用于相对于压缩机排放流体的流动对燃烧器的流体通路进行密封的密封机构的再一个实施例。附图标记列表
权利要求
1.一种燃烧器(20)，其包括 挡板(52)，所述挡板(52)限定了开口 (54)； 燃料喷嘴(30)，所述燃料喷嘴(30)延伸穿过所述开口(54)，所述燃料喷嘴(30)限定T外表面(81)； 护罩(84)，所述护罩(84)自所述挡板(52)延伸并且包绕所述燃料喷嘴(30)的至少一部分，所述护罩(84)以及所述燃料喷嘴(30)的所述外表面(81)限定了用于接收第一流体(68)的通路(56)；以及 装置，所述装置用于相对于邻近所述护罩(84)流动的第二流体(70)对所述通路(56)进行密封。
2.根据权利要求I所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述燃烧器(20)进一步包括与所述挡板(52)隔开的燃烧衬套帽(48)，所述用于相对于所述第二流体(70)对所述通路进行密封的装置包括设置在所述护罩(84)与所述燃烧衬套帽(48)之间的密封件。
3.根据权利要求2所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述燃烧器(20)进一步包括由所述护罩(84)和所述燃烧衬套帽(48)中的一个限定的通道(90)，所述密封件包括浮动轴环(87)，所述浮动轴环(87)包括构造成接收在所述通道(90)内的轴环部(88)。
4.根据权利要求2所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述密封件包括在所述护罩(84)与所述燃烧衬套帽(48)之间径向延伸的环(393)和设置在由所述环(394)限定的凹槽(397)内的环形密封件(394)。
5.根据权利要求I所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述用于相对于所述第二流体(70)对所述通路(56)进行密封的装置包括设置在所述护罩(84)与所述燃料喷嘴(30)之间的密封件。
6.根据权利要求5所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述密封件包括浮动轴环(487)。
7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器进一步包括由所述护罩(84)限定的通道(490)，所述浮动轴环(487)包括构造成接收在所述通道(490)内的轴环部(488)。
8.根据权利要求6所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述浮动轴环(487)包括与所述护罩(84)的表面相配合的第一凸缘(291)部和与所述燃料喷嘴(30)的所述外表面(81)相配合的第二凸缘(292)部。
9.根据权利要求I所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述燃烧器(20)进一步包括限定在所述燃料喷嘴(30)中的多个流体开口(86)，所述第一流体(68)被引导穿过所述多个流体开口(86)。
10.根据权利要求9所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述多个流体开口(86)限定在所述燃料喷嘴(30)中，使得所述第一流体(68)导入所述燃料喷嘴(30)的混合室(74)和所述燃烧器(20)的燃烧室(44)中的至少一个中。
11.一种燃烧器(20)，其包括 挡板(52)，所述挡板(52)限定了开口 (54)； 燃料喷嘴(30)，所述燃料喷嘴(30)延伸穿过所述开口(54)，所述燃料喷嘴(30)限定T外表面(81)； 护罩(84)，所述护罩(84)自所述挡板(52)延伸并且包绕所述燃料喷嘴(30)的至少一部分，所述护罩(84)以及所述燃料喷嘴(30)的所述外表面(81)限定了用于接收第一流体(68)的通路(56)；以及 密封件，所述密封件与所述护罩(84)相配合、并且相对于邻近所述护罩(84)流动的第二流体(70)对所述通路(56)进行密封。
12.根据权利要求11所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述燃烧器(20)进一步包括与 所述挡板(52)隔开的燃烧衬套帽(48)，所述密封件设置在所述护罩(84)与所述燃料喷嘴(81)和所述燃烧衬套帽(48)中的至少一个之间。
13.根据权利要求12所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述燃烧器(20)进一步包括由所述护罩(84)和所述燃烧衬套帽(48)中的一个限定的通道(90)，所述密封件包括浮动轴环(87)，所述浮动轴环(87)包括构造成接收在所述通道(90)内的轴环部(88)。
14.根据权利要求13所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述浮动轴环(87)包括与所述护罩(84)的表面相配合的第一凸缘部(291)和与所述燃料喷嘴(30)的所述外表面(81)相配合的第二凸缘部(292)。
15.根据权利要求11所述的燃烧器(20)，其特征在于，所述密封件包括径向延伸的环(393)和设置在由所述环(394)限定的凹槽(397)内的环形密封件(394)。
全文摘要
本发明公开了一种燃烧器和用于将二次流体导入燃料喷嘴中的方法，所述燃烧器包括挡板和穿过所述挡板延伸的燃料喷嘴。所述燃烧器还可以包括护罩，所述护罩自所述挡板延伸并且包绕所述燃料喷嘴的至少一部分。所述护罩与所述燃料喷嘴的外表面之间限定了通路以用于接收第一流体。此外，可以相对于邻近所述护罩流动的第二流体对所述通路进行密封。
文档编号F23D14/00GK102644917SQ201210040368
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者G·O·克雷默, J·D·贝里, P·波波维奇 申请人:通用电气公司