用于燃气涡轮的燃烧器装置的制造方法_3

文档序号:9807607阅读:来源:国知局
燃料然后供应在第二喷燃器60中。在这里,对以这个方式冷却的第一级的燃烧气体增加燃料,而且喷燃器和燃料供应构造成形成贫化燃料/氧化剂混合物,其在第二反应区40中以在污染物排放和效率方面有利的值燃烧。
[0040]形成在第二反应区40中的燃烧气体然后离开燃烧器装置并且通到涡轮。在这个上下文中,中心喷管本体50包括圆头自由端51,特别是空气动力学形状的自由端。五个第一喷燃器装置形成公共环形传送导管,使得直接在下游起作用的涡轮可受到均匀的作用。要注意,超过第一级20,第二喷燃器反应区40设有横截面扩大的梯级,从而提供空间用于燃料-气体混合物的膨胀。第二喷燃器反应区21还称为第二燃烧腔室。
[0041]作为可选的特征,中心喷管50还可冷却和处理在第一喷燃器20和第二喷燃器60之间的空气喷射级(还称为混合器30)中的空气。冷却空气通过空气供应元件33进行分配。这些空气供应元件33可设置在燃烧器壳体的壁部件上,在内部壁处和在外部壁处,即,在喷管50壳体的圆柱形内部壁处和在壳体部件90的圆柱形外部壁处。为了实现这一点,空气导管设置在壳体部件90内或整个壳体部件90包括空气导引腔体91。在内部,空气导管52和53设置在喷管本体50内。
[0042]从外部表面壳体90和内部表面壳体(特别是在空气喷射级30中),而且在具有导管53的喷管本体50的端部处和在下部第二喷燃器级61中的壳体90中的相反的分配通气孔处馈送空气的优点在于,空气仅必须行进区域30(或61)中的燃烧器的直径的一半,以在行进到第二喷燃器60或第二喷燃器反应区40时,完全与混合级31 (或混合级61)中的燃烧气体混合。如果提供沿径向设置或略微沿气体流的方向定向的短管作为空气供应元件33,以喷射甚至更均匀分配在级21和31之间的处理腔体内的空气,则可进一步增强燃烧过程。
[0043]使用结合多个第一喷燃器装置的单个中心喷管本体50的原理的优点在于,其独立于针对具有其第一和第二喷燃器20和60的燃料喷射喷管选择的实施例。虽然来自申请人的特定第一喷燃器级20(阿尔斯通公司的GT13E2 AEV喷燃器)示意性地显示在图1的图中,但是清楚的是,如果使用其它第一级喷燃器类型,如EV喷燃器、轴向旋流器和火焰片燃烧器(这里只列出一些),也可实现本发明的目标。
[0044]另一方面,可行的是,对于部分负载运行,燃气涡轮组件10仅利用第一喷燃器20的自动运行的第一喷燃器装置的一部分运行。那么,不需要将运行减少到五个第一喷燃器装置,而是可减少完全运行的第一喷燃器装置的数量,在这里是从五个减少到减少的数量。灵活性地,因而可在任何运行状态中最大化根据本发明的燃气涡轮组件10中的效率增益和污染物排放的减少。
[0045]图2显示通过根据本发明的另一个实施例的用于燃气涡轮组件的燃烧器10的大大简化的示意性纵截面,而图3显示图2的实施例,其具有双重燃料导管28和128。相同或相似特征在所有图中具有相同或相似参考标号。
[0046]显示燃烧器装置10具有简化的主要部件。燃烧器装置具有包围壳体100,其中图1的实施例的壳体部件90在这里为整个壳体的结合部件。双壁壳体100所建立的腔体191将空气提供给燃烧器10的所有部件,S卩,提供给喷射器级30和轴向喷射器/环形旋流器120,从而建立第一喷燃器级20。截面增大的梯级29提供通往第一喷燃器反应区21的通道。为了火焰稳定,流径的横截面增大,并且提供空间来用于燃烧气体的膨胀。
[0047]来自中心喷管50内的导管和来自包围壳体腔体191的空气在混合级30处根据空气流35指示箭头而喷射,以便在混合级31内混合。这个额外的空气的引入可通过在壳体壁中的简单膛孔、缝隙或通气孔(作为空气供应元件33)提供。
[0048]然后额外的燃料喷射在第二喷燃器级60处,如结合图1的实施例所描述。燃烧气体行进通过下部第二喷燃器区域61,经过喷管本体50的截头(stump)自由端51而进入第二喷燃器反应区61,其中壁设置为双壁式顺序衬套区域40。这里,流径的横截面的第二次增加刚好提供空间来用于燃烧气体在经过截面增大的梯级59时的膨胀。要注意,图2显示具有两个第一喷燃器装置120的区段。各个第一喷燃器装置120可为分开的元件,如在图1中,其中单独的喷燃器壳体25结合向截头端部51,具有仍然分开的腔体,或它们可共同设置在以环形(在沿着轴线13的每个横截面图处)包围中心喷管本体50的一个腔体中。在任何情况下,燃烧产物根据燃烧路径箭头57排出向涡轮(未显示)。
[0049]可从图3看到燃料导管28和128设置在喷管本体50内,从而开始在喷管本体50的轴线13附近形成公共燃料供应线路122。对各个第一喷燃器装置提供一个燃料导管28,即,对第一级的各个第一喷燃器装置或轴向旋流器/喷射器120提供一个燃料导管28。提供中心导管128,并且其向前延伸直到第二喷燃器级60的区域,其中,在第二喷燃器60的区域60中,其分支成相应的数量的第二喷燃器装置,以供应相应的燃料供应元件63。中心导管128被空气导管元件152包围,空气导管元件152可设置为其余腔体空间或特定导管线路。
[0050]在当然可与图1的实施例的特征组合的一个实施例中,燃料导管为双导管,其包括用于液态燃料的一个导管和用于燃料产物的一个单独的导管气态。两个导管可为用于各个燃料导管28和128的同心线路。喷射器尤其可为第一级中的轴向旋流器喷射器,以及第二或再加热级中的叶形或微型VG喷射器。
[0051]图1还显示在壳体部件90和顺序衬套的壳体之间的另外的可选的呼啦密封件。这使得能够分开壳体部件90与安装在框架102上的喷管的主壳体,使得内部燃烧装置10与喷管本体50和所有主要部件(包括第一喷燃器20)可从燃气涡轮组件收回。
[0052]图4特别参照喷管本体50、燃烧器壳体100和部件壳体90内的气体流和气体流通道显示图1。环形通道211设置成围绕壳体部件90且沿径向由壳体100限定。气体根据第一入口箭头210流入。将在后面阐述,另外的环形开口 231设置在顺序衬套41中并且显示为进入壳体部件90中的腔体91的第二入口箭头230。
[0053]环形通道211分成围绕不同的第一喷燃器装置和围绕喷燃器装置壳体95的喷燃器区域213,以及装置壳体通道215。相应的箭头为气体流径箭头212和214。装置壳体通道215中的气体与主要燃烧流径27相比以逆流的方式流动。
[0054]围绕喷燃器装置的气体在箭头216处进入喷燃器装置,并且被导引到燃烧器反应区21中。另外的气体流218进入喷管本体50,并且在喷管本体50的干路内部的腔体空间219中分成外部环形空间221和内部环形空间223。两个腔体将干路内部的气体导引到混合级30和第二喷燃器级60中的相应的出口。
[0055]混合器30处的参考标号224显示喷射箭头224,其沿径向定向,以将气体作为稀释气体喷射到混合器腔室中。另一个气体部分沿着环形通道225中的喷管本体干路50被导引向混合级的端部。
[0056]在相反的壳体90侧,通过空间233中的衬套41进入的气体根据所参照的箭头234被导引通过相似孔、通气孔或环形通道,进入混合级中。来自空间233的另外的气体根据箭头266作为第二喷燃器气体被导引到与燃料喷射相反的第二喷燃器区中,如结合图
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