本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种燃气轮机的燃烧器以及具有该燃烧器的燃气轮机。
背景技术：
燃气轮机的热力循环中，燃烧室内的燃气温度越高，越有利于效率和功率的提高。但是，过量的空气在高温下容易形成氮氧化合物NOX，而为了减少该热力型NOX的排放，则需降低燃烧室内的最高温度。由此，一方面需要提高温度以满足功率的需求，另一方面则需降低最高温度以达到排放要求。
相关技术中，燃气轮机的燃烧室内采用分级燃烧，用于燃气轮机中的一种分级燃烧为“延迟贫喷射”，在该种类型的分级燃烧中，延迟贫喷射器位于主燃烧喷嘴的下游，在该下游位置增加燃料，既可以增大功率，又能避免燃烧室内温度过高。然而，延迟贫喷射器与火焰筒之间由于热膨胀差异，容易产生高的热应力，带来了过高的热结构载荷；目前的延迟贫喷射器结构复杂，增加了成本，还存在泄漏的风险。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个方面提出一种燃气轮机的燃烧器,该燃烧器，避免了过高的热结构载荷的问题，而且结构简单，降低了成本。
本实用新型还提出了一种具有上述燃烧器的燃气轮机。
根据本实用新型的第一方面的实施例的燃气轮机的燃烧器包括火焰筒；导流衬套，所述导流衬套套设在所述火焰筒上，所述导流衬套与所述火焰筒之间形成环形通道；浮动套环，所述浮动套环相对于所述火焰筒可移动设在所述火焰筒上；后火焰燃料喷射管，所述后火焰燃料喷射管的外端固定在所述导流衬套上，所述后火焰燃料喷射管的内端穿过所述浮动套环延伸到所述火焰筒，且所述浮动套环配合在所述后火焰燃料喷射管上。
根据本实用新型的燃气轮机的燃烧器，后火焰燃料喷射管与火焰筒之间设有浮动套环，避免了火焰筒温度高导致热膨胀不均衡的问题，减少了热应力的产生，而且结构简单，降低了成本。
在一些实施例中，所述火焰筒上设有安装孔，所述安装孔内安装有支座，所述浮动套环相对于所述支座可移动地配合在所述支座上。
在一些实施例中，所述支座包括基座和环形盖板，所述基座包括筒体、从所述筒体的外端周缘沿该筒体的径向向外延伸的凸缘和从所述凸缘的外周缘沿该筒体的轴向向外延伸的围堰，所述环形盖板的外周缘与所述围堰相连以便所述环形盖板、所述围堰和所述凸缘形成环形槽，所述浮动套环的一部分可移动地配合在所述环形槽内。
在一些实施例中，所述浮动套环包括筒状部和从所述筒状部的内端沿该筒状部的径向向外延伸的周缘部，所述周缘部可移动地配合在所述环形槽内，所述筒状部套在所述后火焰燃料喷射管上且与所述后火焰燃料喷射管紧配合。
在一些实施例中，所述筒状部包括直筒段和与所述直筒段的外端相连的喇叭段。
在一些实施例中，所述筒体的壁上设有与所述环形通道连通的冷却孔。
在一些实施例中，所述后火焰燃料喷射管的外端具有法兰，所述后火焰燃料喷射管通过所述法兰安装在所述导流衬套上。
在一些实施例中，所述导流衬套上设有固定孔，所述固定孔内安装有外环，所述外环具有沿该外环的径向向外开口的环形外槽和沿该外环的径向向内开口的环形内槽，所述环形外槽与所述环形内槽通过连通孔连通；所述外环内安装有内环，所述内环具有沿该内环的径向向外开口的内环环形槽，所述内环环形槽与所述环形内槽对接以形成环形燃料通道，所述法兰安装在所述外环上，所述后火焰燃料喷射管穿过所述内环，所述环形燃料通道通过所述内环上的燃料通孔与所述后火焰燃料喷射管上的燃料孔连通。
在一些实施例中，所述后火焰燃料喷射管的内壁上在所述燃料孔处安装有燃料管，所述燃料管的壁上设有用于向所述后火焰燃料喷射管内喷射燃料的燃料喷出孔，所述燃料管通过所述燃料孔和所述内环上的燃料通孔与所述环形燃料通道连通。
在一些实施例中，所述燃料管为多个且沿所述后火焰燃料喷射管的周向均匀分布。
在一些实施例中，每个所述燃料管上的燃料喷出孔为多个且沿所述燃料管的轴向间隔分布。
在一些实施例中，所述环形外槽与位于所述导流衬套内侧的燃料通道连通。
在一些实施例中，所述燃料通道形成在所述导流衬套的内壁内。
在一些实施例中，所述导流衬套内设有燃料盖板，所述燃料通道形成在所述导流衬套的内壁与所述燃料盖板之间。
在一些实施例中，所述后火焰燃料喷射管内设有旋流器。
在一些实施例中，所述后火焰燃料喷射管为多个且沿所述导流衬套的周向均匀间隔布置。
根据本实用新型的第二方面的实施例的燃气轮机包括上述实施例的燃烧器。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的燃烧器的整体结构示意图。
图2是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的燃烧器的后火焰燃料喷射管处的剖视图。
图3是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的燃烧器的后火焰燃料喷射管处的截面图。
附图标记：
火焰筒1，导流衬套2，浮动套环3，筒状部31，直筒段311，喇叭段312，周缘部32，后火焰燃料喷射管4，环形通道5，支座6，基座61，筒体611，凸缘612，围堰613，环形盖板62，环形槽7，冷却孔8，法兰9，外环10，环形外槽101，环形内槽102，连通孔103，内环11，内环环形槽111，环形燃料通道12，燃料通孔13，燃料管14，燃料喷出孔15，燃料通道16，燃料盖板17，旋流器18。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-3所示，根据本实用新型一方面实施例的燃气轮机的燃烧器包括火焰筒1、导流衬套2、浮动套环3和后火焰燃料喷射管4。
火焰筒1的前端(图1中所示的左端)设有初级燃料喷嘴，以便向火焰筒1内喷射燃料。
导流衬套2套设在火焰筒1上，导流衬套2与火焰筒1之间形成环形通道5。经压气机压缩的高压空气经该环形通道5进入火焰筒1的前端，并与初级燃料喷嘴喷出的燃料在火焰筒1混合、燃烧。
浮动套环3相对于火焰筒1可移动地设在火焰筒1上。此处，“可移动”是指浮动套环3设在火焰筒1上，但是火焰筒1不限制浮动套环3移动，该移动可以主要包括浮动套环3沿其径向的整体位移或由于热胀冷缩产生的收缩或扩张，当然也包括沿浮动套环3的轴向的由于热胀冷缩产生的收缩或扩张。
后火焰燃料喷射管4的外端固定在导流衬套2上，后火焰燃料喷射管4的内端穿过浮动套环3延伸到火焰筒1，且浮动套环3配合在后火焰燃料喷射管4上。具体地，后火焰燃料喷射管4的内端的开口处与火焰筒1的内壁面平齐。此处，“外端”是指邻近导流衬套2的一端，即图2中所示的上端；“内端”是指邻近火焰筒1的一端，即图2中所示的下端。
可以理解的是，后火焰燃料喷射管4接收燃料和空气，燃料和空气在后火焰燃料喷射管4内进行混合，燃料和空气的混合物由后火焰燃料喷射管4喷射至火焰筒1内。
浮动套环3套设在后火焰燃料喷射管4上，后火焰燃料喷射管4和火焰筒1在高温下产生热膨胀，浮动套环3会随着后火焰燃料喷射管4的膨胀或收缩而相应地膨胀或收缩(即产生位移)，由于后火焰燃料喷射管4与火焰筒1之间存在热膨胀差异，通过在后火焰燃料喷射管4和火焰筒1之间设置浮动套环3，可以补偿后火焰燃料喷射管4与火焰筒1之间存在热膨胀差异，避免热膨胀不均衡的问题，减少了热应力的产生。
后火焰燃料喷射管4适用于在初级燃料喷嘴的下游(图1所示的右侧)处将燃料和空气的混合物喷射到工作流体中。后火焰燃料喷射管4更具体地用于将燃料和空气的混合物喷射到火焰筒1限定的初级燃烧室的后端(图1所示的右端)中。后火焰燃料喷射管4在初级燃烧区域下游实现燃料和空气的混合、燃烧，以改善NOX排放。
根据本实用新型的燃气轮机的燃烧器，后火焰燃料喷射管与火焰筒之间设有浮动套环，避免了火焰筒温度高导致热膨胀不均衡的问题，减少了热应力的产生，而且结构简单，降低了成本。
在一些实施例中，火焰筒1上设有安装孔，安装孔内安装有支座6，浮动套环3相对于支座6可移动地设在支座6上。换言之，火焰筒1上安装有支座6，支座6上安装有浮动套环3，且浮动套环3在支座6上可以整体沿浮动套环3的径向扩张或收缩，如图1、2所示，浮动套环3在支座6上可以在左右方向上扩张或收缩。
在一些实施例中，支座6包括基座61和环形盖板62，基座61包括筒体611、凸缘612和围堰613，其中，凸缘612从筒体611的外端(图3所示的筒体611的上端)周缘沿该筒体611的径向向外延伸，围堰613从凸缘612的外周缘沿筒体611的轴向向外延伸。换言之，围堰613通过凸缘612与筒体611相连，且围堰613的内径大于筒体611的内径。
环形盖板62的外周缘与围堰613相连以便环形盖板62、围堰613和凸缘612形成环形槽7。例如图3中所示，环形盖板62与围堰613的内壁相连且位于凸缘612的上端，环形盖板62和凸缘612之间留有间隙，以便环形盖板62、围堰613和凸缘612形成环形槽7。
浮动套环3的一部分可移动地配合在该环形槽7内。换言之，浮动套环3的一部分配合在该环形槽7内，浮动套环3的该部分可在该环形槽7内的径向上整体向外移动或整体向内移动。
在一些实施例中，浮动套环3包括筒状部31和周缘部32，周缘部32从筒状部31的内端(图2所示的下端)沿该筒状部31的径向向外延伸。换言之，如图2所示，浮动套环3包括上部的筒状部31和下部的周缘部32，周缘部32的上端与筒状部31相连，周缘部32沿筒状部31的径向向外延伸。
浮动套环3的周缘部32可移动地配合在环形槽7内。换言之，如图3所示，周缘部32在该环形槽7内且沿凸缘612的上端面扩张或收缩。
筒状部31套在后火焰燃料喷射管4上且与后火焰燃料喷射管4紧配合。
在一些实施例中，筒状部31包括直筒段311和与直筒段311的外端(图3所示的上端)相连的喇叭段312。换言之，如图2所示，筒状部31包括下部的直筒段311和上部的喇叭段312，直筒段311的上端与喇叭段312连接，喇叭段312的径向尺寸从下到上逐渐增大。
后火焰燃料喷射管4依次穿过筒状部31的喇叭段312、直筒段311并伸入基座61的筒体611内，筒状部31的直筒段311与后火焰燃料喷射管4紧配合。具体地，如图2所示，筒体611的下端面、后火焰燃料喷射管4的下端面和火焰筒1的内壁面相平齐。
在一些实施例中，筒体611的壁上设有与环形通道5连通的冷却孔8，冷却空气可以通过冷却孔8进入基座61内，以冷却和轻吹后火焰燃料喷射管4。
在一些实施例中，后火焰燃料喷射管4的外端(图2所示的上端)具有法兰9，后火焰燃料喷射管4通过法兰9安装在导流衬套2上。具体地，法兰9通过螺栓等紧固件安装在导流衬套2上。
在一些实施例中，导流衬套2上设有固定孔，固定孔内安装有外环10，外环10具有环形外槽101、环形内槽102和连通孔103。
环形外槽101沿该外环10的径向向外开口，环形内槽102沿该外环10的径向向内开口，连通孔103用于连通环形外槽101与环形内槽102。具体地，如图3所示，外环10包括平上盖板、连接板和下盖板且沿轴向的截面呈大体工字型，上盖板和下盖板平行且间隔布置，连接板沿外环10的轴向延伸，连接板上设有连通孔103，上盖板10的中间位置处通过连接板连接下盖板，下盖板包括沿外环10径向从外向内依次布置的外侧部和内侧部，外侧部的径向尺寸短于内侧部的径向尺寸。
外环10内安装有内环11，内环11具有内环环形槽111，内环环形槽111沿该内环11的径向向外开口。
内环11的内环环形槽111与外环10的环形内槽102对接以形成环形燃料通道12。
后火焰燃料喷射管4外端的法兰9安装在外环10上，后火焰燃料喷射管4穿过内环11，环形燃料通道12通过内环11上的燃料通孔13与后火焰燃料喷射管4上的燃料孔连通，以便环形燃料通道12内的燃料依次通过燃料通孔13和燃料孔进入后火焰燃料喷射管4内。换言之，如图2、3所示，法兰9通过螺栓紧固在外环10上，外环10固定在导流衬套2上，从而间接地将法兰9安装在导流衬套2上。
在一些实施例中，后火焰燃料喷射管4的内壁上在燃料孔处安装有燃料管14，燃料管14的壁上设有燃料喷出孔15，该燃料喷出孔15用于向后火焰燃料喷射管4内喷射燃料，燃料管14通过燃料孔和内环11上的燃料通孔13与环形燃料通道12连通。可以理解的是，环形燃料通道12内的燃料依次通过燃料通孔13和燃料孔进入燃料管14内，燃料管14通过燃料喷出孔15将燃料喷射到后火焰燃料喷射管4内。
在一些实施例中，燃料管14具有多个，多个燃料管14沿后火焰燃料喷射管4的周向均匀分布。
在一些可选的实施例中，每个燃料管14上的燃料喷出孔15为多个，多个燃料喷出孔15沿燃料管14的轴向间隔分布。
更进一步地，燃料管14在后火焰燃料喷射管4内沿后火焰燃料喷射管4的径向延伸，则每个燃料管14上的多个燃料喷出孔15在后火焰燃料喷射管4内沿后火焰燃料喷射管4的径向均匀间隔分布。通过在后火焰燃料喷射管4的径向上均匀分布燃料喷出孔15，可以精确控制燃料在径向上的分配，充分混合燃料和空气。
在一些实施例中，导流衬套2内侧设有燃料通道16，燃料通道16与环形外槽101连通，也就是与环形燃料通道12相连通。如图1、3所示，燃料由导流衬套2内侧的燃料通道16的左端接收，通过燃料通道16的右端通入环形燃料通道12内，以便及时向后火焰燃料喷射管4内供应燃料。
在一些可选的实施例中，燃料通道16形成在导流衬套2的内壁内。在另一些实施例中，导流衬套2内设有燃料盖板17，燃料通道16形成在导流衬套2的内壁与燃料盖板17之间。
在一些实施例中，后火焰燃料喷射管4内设有旋流器18。旋流器18可以增强后火焰燃料喷射管4内的燃料和空气的掺混效果，以稳定火焰。具体地，如图2、3所示，后火焰燃料喷射管4内的旋流器18邻近后火焰燃料喷射管4的下端面设置。
在一些实施例中，后火焰燃料喷射管4为多个，多个后火焰燃料喷射管4沿导流衬套2的周向均匀间隔布置。本实用新型的实施例的燃气轮机的燃烧器，通过在初级燃料喷嘴的下游位置设置多个沿导流衬套2的周向均匀间隔布置的后火焰燃料喷射管4，可以进一步改善NOX排放，提高整机性能。
下面参考附图1-3描述根据本实用新型具体实施例的燃气轮机的燃烧器。
如图1-3所示，根据本实用新型实施例的燃气轮机的燃烧器包括火焰筒1、导流衬套2、浮动套环3、后火焰燃料喷射管4、支座6、外环10、内环11、燃料管14、燃料盖板17和旋流器18。
导流衬套2套设在火焰筒1上以在导流衬套2和火焰筒1之间形成环形通道5，导流衬套2内设有燃料盖板17，燃料盖板17与导流衬套2之间形成燃料通道16。
导流衬套2上设有固定孔，固定孔内安装有外环10，外环10的外周缘与导流衬套2焊接。
外环10具有环形外槽101、环形内槽102和连通孔103。环形外槽101沿该外环10的径向向外开口，环形内槽102沿该外环10的径向向内开口，连通孔103用于连通环形外槽101与环形内槽102。
外环10内安装有内环11，内环11具有内环环形槽111，内环环形槽111沿该内环11的径向向外开口，内环11上还具有燃料通孔13。
内环11的内环环形槽111与外环10的环形内槽102对接以形成环形燃料通道12，环形燃料通道12与燃料通道16相连通。
如图2、3所示，浮动套环3通过支座6安装在火焰筒1上。支座6安装在火焰筒6上的安装孔内，浮动套环3安装在支座6上，且相对于支座6在浮动套环3的径向上整体向外移动或整体向内移动。
支座6包括基座61和环形盖板62，基座61包括筒体611、凸缘612和围堰613，凸缘612从筒体611的上端周缘沿该筒体611的径向向外延伸，围堰613从凸缘612的外周缘沿筒体611的轴向向外延伸。
环形盖板62与围堰613的内壁相连且位于凸缘612的上端，环形盖板62和凸缘612之间留有间隙，以便环形盖板62、围堰613和凸缘612形成环形槽7。
浮动套环3包括上部的筒状部31和下部的周缘部32，周缘部32的上端与筒状部31相连，周缘部32沿筒状部31的径向向外延伸。浮动套环3的周缘部32配合在环形槽7内且沿凸缘612的上端面在浮动套环3的径向上整体向外移动或整体向内移动。
筒状部31包括下部的直筒段311和上部的喇叭段312，直筒段311的上端与喇叭段312连接，喇叭段312的径向尺寸从下到上逐渐增大。
后火焰燃料喷射管4的上端具有法兰9，法兰9位于外环10的上面，且法兰9通过螺栓紧固在外环10上，后火焰燃料喷射管4从内环11内穿过，且后火焰燃料喷射管4的下端依次穿过浮动套环3的筒状部31和周缘部32伸入基座61的筒体611内，浮动套环3的筒状部31的直筒段311与后火焰燃料喷射管4紧配合，后火焰燃料喷射管4的下端面、支座6的下端面和火焰筒1的内壁面相平齐，以便燃料和空气的混合物通过后火焰燃料喷射管4的下端喷入火焰筒1内。
后火焰燃料喷射管4为多个，多个后火焰燃料喷射管4沿导流衬套2的周向均匀间隔布置。每个后火焰燃料喷射管4上具有燃料孔，后火焰燃料喷射管4的内壁上在燃料孔处安装有一个燃料管14，燃料管14的壁上设有燃料喷出孔15，通过燃料喷出孔15将燃料喷射至后火焰燃料喷射管4内。燃料管14通过燃料孔和内环11上的燃料通孔13与环形燃料通道12连通，以便将燃料通道16的燃料通过环形燃料通道12供应到燃料管14内。
燃料管14具有多个，多个燃料管14沿后火焰燃料喷射管4的周向均匀分布，而且燃料管14沿后火焰燃料喷射管4的径向延伸。每个燃料管14上的燃料喷出孔15为多个，多个燃料喷出孔15沿燃料管14的轴向间隔分布，即沿后火焰燃料喷射管4的径向间隔分布。
后火焰燃料喷射管4内邻近其下端面的位置设有旋流器18，以进一步增强后火焰燃料喷射管4内的燃料和空气的掺混效果，稳定火焰。
筒体611的壁上设有与环形通道5连通的冷却孔8，冷却空气可以通过冷却孔8进入基座61内，以冷却和轻吹后火焰燃料喷射管4。
根据本实用新型的另一方面实施例的燃气轮机包括上述实施例的燃烧器。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。