专利名称：燃烧室以及用于向燃烧室供应燃料的方法
技术领域：
本发明大体涉及燃烧室以及用于向燃烧室供应燃料的方法。
背景技术：
燃烧室通常用于工业和发电操作中，用以点燃燃料，以产生高温高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮机通常包括一个或多个燃烧室，用于发电或产生推力。用来发电的典型燃气涡轮机包括位于前部的轴流式压缩机、位于中部附近的一个或多个燃烧室，以及位于后部的涡轮。可将环境空气供应到压缩机，压缩机中的旋转叶片和固定轮叶随后逐渐向工作流体(空气)中注入动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机、并流过一个或多个喷嘴进入各燃烧室中的燃烧腔，在燃烧腔中，压缩的工作流体与燃料混合并点燃，从而产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接至发电机的轴旋转，从而发电。各种设计和运行参数均会影响燃烧室的设计和运行。例如，较高的燃烧气体温度通常会提高燃烧室的热力效率(thermodynamicefficiency)。然而,较高的燃烧气体温度也会促进逆燃(flashback)或火焰稳定(flame holding)状态，在该状态下，燃烧火焰朝着由喷嘴供应的燃料移动，可能在相对较短时间内对喷嘴造成严重损坏。另外，燃烧腔内的局部热痕(localized hot streaks)会加快二价氮的分解速率,在较高燃烧气体温度下增加氮氧化物(NOX)的产量。相反，与燃料流减少和/或部分负载操作(下降)相关的较低燃烧气体温度通常会减小燃烧气体的化学反应速率，增加一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物的产量。在一项特定燃烧室设计中，多个管路可径向布置在端盖中，以为流过端盖并进入燃烧腔中的工作流体和燃料提供流体连通。这些管路可增进工作流体与燃料之间的混合，以减少可在较高燃烧气体温度下产生不利影响的热痕。因此，这些管路可有效地防止逆燃或火焰稳定，以及/或者减少NOx产量，尤其在较高运行级下。然而，对燃烧室以及用于向管路供应燃料的方法进行改进，进行分级燃料供应、和/或使管路能够在不同运行级下使用液体和气体燃料和是有益的。
发明内容
以下说明将阐明本发明的各方面和优点，或者，这些方面和优点在说明中可以显而易见，或者可以通过实践本发明来推导出。本发明的一项实施例是一种燃烧室，所述燃烧室包括端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，其中所述端盖包括与下游表面轴向分开的上游表面。外壳周向环绕所述端盖的至少一部分，以在所述端盖与外壳之间形成环形通道。第一管束从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通。第一燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；且液体燃料供应设备通过所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通。
所述第一燃料导管包括用于所述第一管束中的每个管路的径向延伸的燃料管线。每个径向延伸的燃料管线终止于所述第一管束的上游处。每个径向延伸的燃料管线包括燃料口，所述燃料口与所述第一管束中的每个管路的轴向中心线对齐。所述燃烧室进一步包括第二管束，所述第二管束从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通；以及第二燃料导管，所述第二燃料导管与所述第二管束流体连通，以向所述第二管束供应燃料。其中，所述第二燃料导管穿过所述环形通道向所述第二管束供应燃料。所述燃烧室还可进一步包括:第三燃料导管，所述第三燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；防护罩，所述防护罩周向环绕所述第二燃料导管，其中所述防护罩提供穿过所述端盖的流体连通；以及旋流器轮叶，所述旋流器轮叶在所述防护罩与所述第二燃料导管之间延伸。本发明的另一项实施例是一种燃烧室，所述燃烧室包括端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，其中所述端盖包括与下游表面轴向分开的上游表面。外壳周向环绕所述端盖的至少一部分，以在所述端盖与外壳之间形成环形通道。多个管路从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通。挡板轴向延伸穿过所述端盖，以将所述多个管路分成第一管束和第二管束。第一燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；且液体燃料供应设备通过所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通。所述第一燃料导管包括用于所述第一管束中的每个管路的径向延伸的燃料管线。每个径向延伸的燃料管线终止于所述第一管束的上游处。每个径向延伸的燃料管线包括燃料口，所述燃料口与所述第一管束中的每个管路的轴向中心线对齐。所述燃烧室进一步包括第二燃料导管，所述第二燃料导管与所述第二管束流体连通，以向所述第二管束供应燃料。其中，所述第二燃料导管穿过所述环形通道向所述第二管束供应燃料。所述燃烧室还可进一步包括:第三燃料导管，所述第三燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；防护罩，所述防护罩周向环绕所述第二燃料导管，其中所述防护罩提供穿过所述端盖的流体连通；以及旋流器轮叶，所述旋流器轮叶在所述防护罩与所述第二燃料导管之间延伸。本发明也包括一种用于向燃烧室供应燃料的方法，所述方法包括使工作流体流过第一管束，所述一管束轴向延伸穿过端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分。所述方法进一步包括使液体燃料流过环绕所述端盖的环形通道，并流入所述第一管束中。所述方法进一步包括将所述液体燃料喷射到所述第一管束中的每个管路的轴向中心内。所属领域的一般技术人员在阅读本说明书后可更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。
本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域的技术人员，完整且可实现地详细揭示了本发明，包括其最佳模式，其中:图1为根据本发明的第一实施例的示例性燃烧室的简化截面图2为图1所示燃烧室的下游轴向图；图3为根据本发明的第二实施例的示例性燃烧室的简化截面图；以及图4为图3所示端盖的下游轴向图。元件符号列表:
权利要求
1.一种燃烧室，包括: a.端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，其中所述端盖包括与下游表面轴向分开的上游表面； b.外壳，所述外壳周向环绕所述端盖的至少一部分，以在所述端盖与所述外壳之间形成环形通道； c.第一管束，所述第一管束从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通； d.第一燃料导管，所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；以及 e.液体燃料供应设备，所述液体燃料供应设备通过所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通。
2.根据权利要求1所述的燃烧室，其中所述第一燃料导管包括用于所述第一管束中的每个管路的径向延伸的燃料管线。
3.根据权利要求2所述的燃烧室，其中每个径向延伸的燃料管线终止于所述第一管束的上游处。
4.根据权利要求2所述的燃烧室，其中每个径向延伸的燃料管线包括燃料口，所述燃料口与所述第一管束中的每个管路的轴向中心线对齐。
5.根据权利要求1所述的燃烧室，进一步包括第二管束，所述第二管束从所述上游表面延伸穿过所述 下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通；以及第二燃料导管，所述第二燃料导管与所述第二管束流体连通，以向所述第二管束供应燃料。
6.根据权利要求5所述的燃烧室，其中所述第二燃料导管穿过所述环形通道向所述第二管束供应燃料。
7.根据权利要求5所述的燃烧室，进一步包括第三燃料导管，所述第三燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料。
8.根据权利要求5所述的燃烧室，进一步包括防护罩，所述防护罩周向环绕所述第二燃料导管，其中所述防护罩提供穿过所述端盖的流体连通。
9.根据权利要求9所述的燃烧室，进一步包括旋流器轮叶，所述旋流器轮叶在所述防护罩与所述第二燃料导管之间延伸。
10.一种燃烧室,包括: a.端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，其中所述端盖包括与下游表面轴向分开的上游表面； b.外壳，所述外壳周向环绕所述端盖的至少一部分，以在所述端盖与所述外壳之间形成环形通道； c.多个管路，所述多个管路从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通； d.挡板，所述挡板轴向延伸穿过所述端盖，以将所述多个管路分成第一管束和第二管束； e.第一燃料导管，所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；以及f.液体燃料供应设备，所述液体燃料供应设备通过所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通。
11.根据权利要求10所述的燃烧室，其中所述第一燃料导管包括用于所述第一管束中的每个管路的径向延伸的燃料管线。
12.根据权利要求11所述的燃烧室，其中每个径向延伸的燃料管线终止于所述第一管束的上游处。
13.根据权利要求11所述的燃烧室，其中每个径向延伸的燃料管线包括燃料口，所述燃料口与所述第一管束中的每个管路的轴向中心线对齐。
14.根据权利要求10所述的燃烧室，进一步包括第二燃料导管，所述第二燃料导管与所述第二管束流体连通，以向所述第二管束供应燃料。
15.根据权利要求14所述的燃烧室，其中所述第二燃料导管穿过所述环形通道向所述第二管束供应燃料。
16.根据权利要 求14所述的燃烧室，进一步包括第三燃料导管，所述第三燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料。
17.根据权利要求14所述的燃烧室，进一步包括防护罩，所述防护罩周向环绕所述第二燃料导管，其中所述防护罩提供穿过所述端盖的流体连通。
18.根据权利要求17所述的燃烧室，进一步包括旋流器轮叶，所述旋流器轮叶在所述防护罩与所述第二燃料导管之间延伸。
19.一种用于向燃烧室供应燃料的方法，包括: a.使工作流体流过第一管束，所述第一管束轴向延伸穿过端盖，所述端盖径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分；以及 b.使液体燃料流过环绕所述端盖的环形通道，并流入所述第一管束中。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将所述液体燃料喷射到所述第一管束中的每个管路的轴向中心内。
全文摘要
本发明公开一种燃烧室以及用于向燃烧室供应燃料的方法。所述燃烧室包括端盖，所述端盖具有与下游表面轴向分开的上游表面。外壳周向环绕所述端盖的至少一部分，以形成环形通道。第一管束从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端盖的流体连通。第一燃料导管与所述第一管束流体连通，以穿过所述环形通道向所述第一管束供应燃料；且液体燃料供应设备通过所述第一燃料导管与所述第一管束流体连通。一种用于向燃烧室供应燃料的方法包括使工作流体流过第一管束，并使液体燃料流过环绕所述端盖的环形通道并流入所述第一管束中。
文档编号F23R3/02GK103104934SQ20121044544
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月11日
发明者P.B.梅尔顿, J.H.维斯特莫尔兰三世 申请人:通用电气公司