降低進入多噴嘴裝置的流量分配不均的燃燒器頭端導葉的製作方法

2023-06-21 16:34:41 6

專利名稱：降低進入多噴嘴裝置的流量分配不均的燃燒器頭端導葉的製作方法
技術領域：
本發明涉及多噴嘴燃燒器的頭端的流量分配。
背景技術：
工業燃氣渦輪機具有典型地由燃燒器的環形陣列所形成的燃燒段。各燃燒器為接 收氣體和/或液體燃料以及燃燒空氣的圓柱形室，該氣體和/或液體燃料以及燃燒空氣結 合成可燃混合物。該空氣-燃料混合物在燃燒器中燃燒來產生熱的、加壓的燃燒氣體，該燃 燒氣體被應用於驅動渦輪。燃燒器通常為雙模、單級多燃燒裝置單元。雙模指的是燃燒器燃燒氣體或液體燃 料的能力。單級指的是由各燃燒器的圓柱形襯裡所限定的單一的燃燒區域。穩定燃燒器中的火焰協助提供了持續的燃燒、熱的燃燒氣體的有效產生和降低的 來自燃燒的排放。由於燃燒器中的動態壓力波動，特別是在燃燒過渡操作以使得燃料-空 氣混合物稀薄(lean)期間，燃燒的火焰趨向于振蕩。這些振蕩可使燃燒器中的火焰熄滅並 使燃燒器疲勞。用於燃氣渦輪機的單級燃燒器可包括布置在燃燒器的中軸線周圍的外側燃料噴 嘴的環形陣列，以及與中軸線對齊的中心燃料噴嘴。用跨越燃燒器的壓降來分開至燃燒器 的空氣流。然而，該壓降可導致到外側燃料噴嘴的空氣流的分布不均。

發明內容
根據一個示例實施例，用於燃氣渦輪機的燃燒器包括以陣列提供的多個噴嘴；構 造成將期望的空氣流分配提供至噴嘴的陣列的擋板；以及在外表面中包括多個孔的外殼， 其中外殼從燃燒器的頭端延伸至擋板。根據另一示例實施例，提供了一種用於在燃氣渦輪機的燃燒器中分配空氣流的方 法。該燃燒器包括以陣列布置的多個噴嘴，擋板，以及從燃燒器的頭端延伸至該擋板並在外 表面中具有多個孔的外殼。該方法包括將空氣流提供至外殼的外表面；在擋板周圍引導空 氣流；以及將通過擋板的空氣流分配至噴嘴的陣列。


圖1示意性地描繪了根據一個實施例的多噴嘴燃燒器；圖2示意性地描繪了帶有側面外殼的如圖1中所示的多噴嘴燃燒器；圖3示意性地描繪了根據一個備選實施例的多噴嘴燃燒器；並且圖4示意性地描述了通過圖3的燃燒器的空氣流。部件清單2 燃燒器4 噴嘴6 擋板
8空氣供給10外殼12外殼孔14空氣入口16轉向的空氣流18導葉20孔(擋板)22導葉外側(勺狀部)24導葉內側(勺狀部)
具體實施例方式參考圖1，多噴嘴燃燒器2包括多個噴嘴4。至多噴嘴燃燒器2的頭端的流量分配 由將空氣流8推向外部噴嘴的已調整的擋板6提供。擋板6包括可被構造來為噴嘴4提供期望的流量分配的多個孔。空氣流8由擋板 6分配至噴嘴4，而對壓降沒有顯著的影響。然而，擋板6可引起壓降增大。擋板6可設有 具有不同尺寸的孔20。參考圖2，燃燒器2可包括外殼10，該外殼10包括多個孔12。空氣流8通過流套 筒入口 14進入燃燒器2的頭端，並且然後流下外殼10的外部。可調整流套筒入口 14來獲 得期望的壓降。如由箭頭16所示，空氣流8在燃燒器2的底部處轉向上，並且上升通過擋板6。一 些空氣流8可由外殼10中的孔12吸出。參考圖3和圖4，燃燒器2可包括導葉18，導葉18圍繞外殼10的整個圓周延伸。導 葉18可沿著外殼10軸線向地安置。如圖4中所示，導葉18包括截留空氣流8並迫使其進 入外殼10的外側或勺狀部(scoop) 22。導葉18將空氣流8轉向內來供給潛流(underflow) 的外側噴嘴。導葉18還可包括內側或勺狀部M來將空氣流8引導至外側噴嘴。應意識到 的是該導葉18可不包括內側或勺狀部。導葉18可以區段提供，以允許外殼10支承該導葉18。還應意識到的是，儘管導 葉18的側22J4顯示為通常平行於外殼10，但導葉18的側22J4可設在與外殼10成角度 處。另外，應意識到的是可將導葉的側22、24的長度構造成將期望的空氣流的分配提供至 噴嘴。導葉18和流套筒入口 14可各自針對個體燃燒器而構造。流套筒入口可在設計的 結束調整，從而獲得期望的壓降。導葉可給外側噴嘴提供流量分配的餘量。該餘量可用在 燃燒器的末端處來獲得期望的流量分布。擋板不依賴壓降來提供期望的流量分割。擋板對壓降也不具有顯著的影響。儘管本發明已聯繫目前認為最可行和優選的實施例來描述，但應理解的是本發明 將不局限於公開的實施例，而正相反，本發明意在覆蓋包括在所附權利要求的精神和範圍 內的不同的變型和等價的排列。
權利要求
1.一種用於燃氣渦輪機的燃燒器O)，包括以陣列提供的多個噴嘴；構造成將期望的空氣流分配提供給噴嘴的所述陣列的擋板(6)；以及外殼(10)，其包括外表面中的多個孔(12)，其中所述外殼(10)從所述燃燒器( 的頭 端延伸至所述擋板(6)。
2.根據權利要求1所述的燃燒器，其特徵在於，所述擋板(6)被調整來將所述空氣流的 一部分引至所述陣列的外側噴嘴。
3.根據權利要求2所述的燃燒器，其特徵在於，所述擋板(6)包括多個孔00)。
4.根據權利要求3所述的燃燒器，其特徵在於，所述擋板(6)的所述多個孔(20)包括 多種尺寸。
5.根據權利要求1所述的燃燒器，其特徵在於，所述燃燒器(2)還包括流套筒入口(14)，所述空氣流(8)通過所述流套筒入口(14)進入所述燃燒器( 的所 述頭端。
6.根據權利要求5所述的燃燒器，其特徵在於，所述流套筒入口(14)是可調整的，以提 供期望的壓降。
7.根據權利要求1所述的燃燒器，其特徵在於，沿著所述外殼(10)的所述外表面的所 述空氣流(8)的一部分被所述外殼(10)的所述外表面中的所述多個孔(1 吸出。
8.根據權利要求1所述的燃燒器，其特徵在於，所述燃燒器(2)還包括圍繞所述外殼(10)的所述外表面的導葉(18)。
9.根據權利要求8所述的燃燒器，其特徵在於，所述導葉(18)圍繞所述外殼的所述整 個外表面延伸。
10.根據權利要求8所述的燃燒器，其特徵在於，所述導葉包括在所述外殼的所述外表 面上的第一側和在所述外殼的內表面上的第二側，其中所述第一側和第二側被構造成將所 述空氣流的期望分配提供至所述多個噴嘴。
11.一種在燃氣渦輪機的燃燒器O)中分配空氣流的方法，所述燃燒器包括以陣列布 置的多個噴嘴，擋板(6)，以及從所述燃燒器的頭端延伸至所述擋板並且在外表面中具 有多個孔(12)的外殼(10)，所述方法包括將空氣流(8)提供至所述外殼(10)的所述外表面；在所述擋板(6)周圍引導所述空氣流；以及通過所述擋板(6)將所述空氣流分配至所述噴嘴的陣列。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述擋板(6)包括用於分配所述空氣流 的多個孔(20)。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，在所述擋板(6)中的所述多個孔00) 為不同尺寸。
14.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括通過在所述外殼(10)的所述外表面中的所述孔(1 吸出所述空氣流的一部分。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，吸出所述空氣流的一部分包括迫使所 述空氣流的一部分通過所述外殼(10)的所述孔(12)，所述外殼(10)帶有設在所述外殼上 的導葉(18)，從而將所述空氣流的所述部分分配至所述陣列的外側噴嘴。
全文摘要
本發明涉及降低進入多噴嘴裝置的流量分配不均的燃燒器頭端導葉，具體而言，用於燃氣渦輪機的燃燒器(2)包括以陣列提供的多個噴嘴(4)；構造成將期望的空氣流分配提供至噴嘴的擋板(6)；以及包括外表面中的多個孔(12)的外殼(10)。該外殼從燃燒器的頭端延伸至擋板。在燃氣渦輪機的燃燒室中分配空氣流(8)的方法包括將空氣流提供至外殼的外表面；在擋板(6)周圍引導空氣流；以及將通過擋板的空氣流分配至噴嘴的陣列。
文檔編號F23D14/00GK102052673SQ201010536518
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者J·C·因泰爾, J·穆勒林 申請人:通用電氣公司