改进燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合孔装置和方法制造方法及图纸

公开了用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的混合孔装置，混合孔装置包括由衬套限定的多个混合孔，其中多个混合孔中的至少一个混合孔为以确定尺寸和定位中的至少一种方式来阻止流体流渗入位于燃烧器头端的主混合区的混合孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于改进燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合 孔装置和方法，且更特别地涉及通过阻止流体流进入混合区，来改进 燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合孔装置和方法。
技术介绍
燃气轮机包括用于压缩空气的压缩机，在存在由压缩机产生的压缩 空气情况下燃烧燃料来产生热气的燃烧器，和从由燃烧器产生的膨胀热气中提取功的涡轮机。公知地，燃气轮机排放不期望的氮氧化物(N0x) 和一氧化碳(C0)。现有的千式低N0x燃烧器(DLN燃烧器)使得N0x， 一氧化碳，和其它污染物的生成降到最低。当在较低负荷下通过让部分 火焰区空气与燃料混合来避免不稳定火焰的存在和火焰喷出的可能性 时，这些DLN燃烧器供给稀燃料混合物。然而，N0x排放的要求变得更 加严格，因此，本领域需要一种更低的N0x排放燃烧器。
技术实现思路
公开了用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的混合孔装置， 混合孔装置包括多个由衬套限定的混合孔，其中多个混合孔的至少一个 混合孔，是以确定尺和定位中的至少一种方式阻止流体流渗入位于燃烧 器头端的主混合区中的混合孔。还公开了 一种用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的方法， 该方法包括阻止流体流渗入燃料流和燃烧器的主混合区中的至少 一 者内。，， 、= —:「，， 、法，该方法包括阻止来自至少多个混合孔中至少一个的流体流渗入燃料 流和燃烧器头端的主混合区中，其中所述多个混合孔由包括在燃烧器中 的村套限定，且阻止是通过下面的方式实现的，即将多个混合孔设置成 包括预定孔直径的尺寸，且沿着衬套按照预定位置和按照预定数目中至 少一项设置所述多个混合孔。附图说明通过结合附图，接下来对示出的实施例进行详细描述将使得本专利技术 前述的和其它的特征和益处更加充分地^皮理解，在多个附图中相同的部件采用相同的附图标记表示图1是燃烧器衬套的侧视图；图2是图1中的燃烧器局部橫截面图；图3是基本上平面地示出的35兆瓦燃烧器的衬套的示意图；图4是基本上平面地示出的80兆瓦燃烧器的衬套的示意图；图5是进入主混合室的流型示意图；图6是在主混合室中燃料浓度的示意图；图7是根据本专利技术的一个方面，在主混合室中燃料浓度的示意图；图8是#^居本专利技术的一个方面，进入主混合室的流型示意图；图9是根据混合孔装置100的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图10是表示在燃烧器衬套的头端部分中混合孔装置200的表格；图11是根据混合孔装置300的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图12是根据混合孔装置400的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图13是根椐混合孔装置500的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图14是根据混合孔装置600的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图15是根椐混合孔装置700的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图16是根据混合孔装置800的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；图17是根据混合孔装置900的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图；且图18是根据混合孔装置900的示例性实施例，基本上平面地示出的 燃烧器衬套的头端部分的示意图。具体实施方式参照图1和2，示出了干式低N0x燃烧器14(dry lowNOx combustor ) 的包括头端13的衬套12 (在图2中部分地示出，但是在图1中没有示 出流动套筒16)。燃烧器14包括主喷嘴端15和文丘里喉管17，在上述 两者之间设置有头端13。包括在燃烧器14的头端13中的衬套12限定 了多个围绕着衬套12周向设置的混合孔18。相对于燃烧器14的纵向中 心轴线19,孔的间距通过角度来测量(例如，两个孔18之间为24度)。 孔18允许空气流过流动套筒16来渗入到主混合区20，纵向中心轴线19 贯穿该区。 一旦进入主混合区20，空气与燃料混合有助于燃烧。如图2 所示，主混合区20设置在燃烧器14中，径向上在衬套12和中心体管22 之间、轴向上在主喷嘴端15和文丘里喉管17之间。上述的衬套12能够设置在燃烧器中产生不同量的动力。参考图3， 示出了用于35兆瓦燃气轮机燃烧器14的衬套12 (该示图是平面的，虽 然在应用中混合孔18径向围绕衬套12设置，该衬套为圆筒状结构)，衬 套包括混合孔18的装置26，混合孔确定尺寸并定位用于允许空气流进 入主混合区20。这些混合孔18布置成两排(第一排28a和第二排28b)， 每排有10个混合孔18。第一排28a通常位于距图1所示的主喷嘴端15 为4.9英寸处，且包括直径为0.77英寸、围绕圆筒衬套12相互之间交 替地以24度和48度为间距设定的混合孔18 (即混合孔18围绕衬套12 相互之间以24-48-24-48度的模式设置)。第二排28b位于距主喷嘴端15 为6.15英寸处，且包括直径为1.04英寸、围绕衬套12相互之间以36 度为间距设定的混合孔18。还在第一排28a和主喷嘴端15之间示出了 两个交叉式火管29a-b。参考图4,示出了用于80兆瓦燃气轮机燃烧器14的衬套12 (该示 图是平面的，虽然在应用中混合孔18周向围绕衬套12设置，该衬套为 圆筒状结构)，且衬套包括混合孔18的装置32,混合孔18确定尺寸并 定位用于允许空气流进入主混合区20。这些混合孔18布置成两排(第 一排34a和第二排34b ),分别具有12个(34a )混合孔18和6个(34b ) 混合孔18。第一排34a位于距离图1所示的主喷嘴端15为6. 39英寸处， 且包括直径为1. 125英寸、围绕圆筒衬套12相互之间交替地以20度和 40度为间距设置的混合孔18 (即混合孔18围绕衬套12相互之间以20-40-20-40度的模式设置)。第二排34b位于距离主喷嘴端15为7. 64英 寸处，且也包括直径为1. 125英寸的混合孔18。然而，第二排34b中的 混合孔18始终以相互之间60度的间距围绕衬套12设置。类似上面提及 的两个交叉式火管29a-b另外在第一排34a的左边示出。与装置26和32类似的混合孔18装置通常导致来自流动套筒16的 流体流24 (可以是空气)，穿过混合孔18，然后径向地进入主混合区20, 如图5所示。流体流24与被引入混合区20的燃料流30的方向大致正交 地进入主混合区20。由于流体流24的速度，流24渗入燃料流30到足 够的深度从而沖击中心体管22。由于流体流24对于中心体管22的冲击， 流体流24在中心体管22上"飞溅"，导致了袋状的、非均匀的空气和燃 料混合物38，如图6所示的那样。在图6中，较黑的区域代表燃料袋 40a-b，该燃料袋被飞溅的流体流24推离中心体管22。现在参照图7,示出了较小不均匀性的空气和燃料的混合物42。在 图7中，燃料袋状物相比于图6的燃料袋状物已经减少了。较小不均匀 性的混合物42达到了改善燃烧器例如干式低NOx燃烧器中NOx排放物的 目的，与在图1和2中部分示出的类似。均匀性能够通过在燃烧器运行 期间阻止流体流24渗入主混合区20来实现，如图8所示。在图8中， 流体流24到燃料流30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合孔装置（２６），用于改进燃烧器（１４）中空气和燃料混合物（３８）的均匀性，混合孔装置（２６）包括：　　　　由衬套（１２）限定的多个混合孔（１８），其中所述多个混合孔（１８）中的至少一个混合孔，是以确定尺寸和定位中的至少一种方式来阻止流体流（２４）渗入位于燃烧器（１４）头端（１３）中的主混合区（２０）中的混合孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P波波维克，DW西蒙斯，KK文卡塔拉曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]