对燃烧器的首端提供高压空气的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及对燃烧器的首端提供高压空气的系统和方法。一种燃烧器(600)包括第一流径和第二流径。第一流径将扩散器设置成(690)通过中间的下部燃烧器环形通路(688)与燃烧器帽组件(650)间接流体连通。第二流径将扩散器(690)设置成与燃烧器帽组件(650)直接流体连通。

System and method for providing high pressure air at the head end of a burner

The present invention relates to a system and method for providing high pressure air at the head end of a burner. A burner (600) includes a first flow path and a second flow path. The first flow path sets the diffuser (690) through an intermediate lower burner annular path (688) for indirect fluid communication with the burner cap assembly (650). A second diameter path is provided with the diffuser (690) for direct fluid communication with the burner cap assembly (650).

【技术实现步骤摘要】

本公开大体涉及，并且更具体而言， 涉及冷却燃烧器帽组件的系统和方法。
技术介绍
燃气轮机通常包括压缩机、若干燃烧器以及涡轮。典型地，压缩机和涡轮沿着共用轴线对准，并且燃烧器定位在压缩机和涡轮之间，绕着共用轴线成圆形阵列。在运行中，压缩机产生压缩空气，压缩空气供应给燃烧器。燃烧器燃烧压缩空气与燃料，以产生热的燃烧产物，该燃烧产物供应给涡轮。涡轮从热的燃烧产物中提取能量来驱动负载。为了提高效率，现代燃烧器以足够高到损害燃烧器结构以及产生污染物(例如氮氧化物(NOx))的温度来运行。通过在预混合空气与燃料来形成空气-燃料混合物(当燃烧时，这会产生更低水平的NOx)之前将压缩空气引导到燃烧器外部上(这会冷却燃烧器) 来减轻这些风险。出于这些原因，燃烧器典型地包括流动套管，流动套管限定了绕着燃烧器的环形通路。环形通路通过定位在燃烧器附近的扩散器来接收来自压缩机的空气。为了冷却的目的，空气冲击在过渡管道和燃烧衬套上。然后该空气沿相反的方向通过环形通路而朝向燃烧帽组件行进，燃烧帽组件容纳燃料喷嘴。该空气的一部分还从环形通路被转移，以冷却帽组件。例如，帽组件的端面暴露于燃烧室的高温。因此，通常用通过帽组件壁中的开口而从环形通路转移的空气来冷却端面。转移的空气冲击端面，并且通过端面进入燃烧室。因此，转移的空气不与燃料预混合，这加重了 NOx的产生。行进通过环形通路的空气会经历压力损失。由于这些压力损失的原因，需要增加的量的空气来冷却帽组件，从而导致在燃烧器中有更低的百分比的预混合空气。而且，通过端面的空气流压力可能不足以克服由于火焰不稳定而在燃烧室中出现的动态压力波。动态压力波可在端面上施加阻碍或阻止冷却流的压力，使得端面变热以及可能故障。对帽组件供应较高压空气将减少冷却所需要的空气的量，使得相对更大的百分比的燃烧空气可与燃料预混合，从而减少NOx的产生。另外，供应较高压空气将改进动态阻隔。因此，存在对燃烧器的首端(例如对帽组件)供应较高压空气的需要。
技术实现思路
一种燃烧器包括第一流径和第二流径。第一流径将扩散器设置成通过中间的下部燃烧器环形通路与燃烧器帽组件间接流体连通。第二流径将扩散器设置成与燃烧器帽组件直接流体连通。在审阅附图和详细说明之后，对于本领域技术人员，其它系统、装置、方法、特征和优点将是显而易见的或将变得显而易见。所有这样的另外的系统、装置、方法、特征和优点意在包括在描述内，并且意在由所附权利要求书保护。附图说明参照附图，可更好地理解本公开。相配的参考标号在所有图中指定对应的部件，并且图中的构件不一定按比例绘制。图1是现有技术燃烧器的一个实施例的截面图，其示出了通过燃烧器的空气流径。图2是现有技术燃烧器帽组件的平面图。图3是沿着线3-3获得的图2所示的现有技术燃烧器帽组件的局部截面图。图4是根据本专利技术的实施例的燃烧衬套帽组件的一个实施例的透视图。图5是图4所示的帽组件的一部分的透视图，其从另一个角度示出了帽组件。图6是根据本专利技术的实施例的燃烧器的一个实施例的截面图。图7是图6所示的燃烧器的一部分的截面图，其示出了帽组件的一部分。图8是示出了冷却燃烧器帽组件的方法的一个实施例的框图。部件列表100燃烧器102燃烧衬套104燃烧室106燃烧衬套帽组件108过渡管道110环形通路112环形流动套管114燃料喷嘴116立而盖118前箱120后箱122压缩机排出箱124外壁126内壁128端面132帽室134开口136支架400燃烧衬套帽组件440外壁或外流动套管442内壁或内流动套管444端面446前面450跨接管452开口466端面600燃烧器650燃烧衬套帽组件652前箱653后凸缘/CDC交接处654压缩机排出箱656环形壁660凸缘662外壁664内壁666端面668前面670立而盖672燃烧衬套674燃烧室678连接点680帽室682环形通路684内部帽环形通路686燃烧器流动套管688下部燃烧器环形通路690扩散器692冲击部分696跨接管698分配孔699通道孑L具体实施例方式图1是现有技术燃烧器100的一个实施例的截面图。燃烧器100包括限定燃烧室 104的燃烧衬套102。燃烧衬套102在燃烧衬套帽组件106和过渡管道108之间延伸。燃烧衬套帽组件106容纳燃料喷嘴，燃料喷嘴预混合空气和燃料，并且将产生的空气-燃料混合物引导到燃烧室104中。过渡管道108将来自燃烧室104的燃烧产物引导到相邻的涡轮中。环形流动套管112定位在燃烧器100的周围。环形流动套管112限定环形通路 110或流径，以便于空气从过渡管道108朝向帽组件106行进。环形通路110通过定位在燃烧器100附近的扩散器来接收来自压缩机的空气。该空气可具有相对高的压力，例如约 250至约300psia的压缩机排气压力(POT)。这种空气通常被称为压缩机排出空气或P⑶ 空气。PCD空气通过冲击套管传送进入燃烧器100中，冲击套管将空气冲击在过渡管道108 和燃烧衬套102上。然后该空气沿着燃烧室104的长度沿相反的方向行进。从而，空气在到达帽组件106之前冷却燃烧器100。通过环形通路110的这个流径在图1中由箭头示出。 P⑶空气在其沿着燃烧器100行进时经历压降，大体称为燃烧器压降或“ ΔP”。ΔP可比较高，例如约15psid。在帽组件106处，空气与燃料预混合，以形成空气-燃料混合物。具体而言，若干个燃料喷嘴114从端盖116延伸到帽组件106中。燃料喷嘴114通过端盖116接收燃料，并且接收来自环形通路110的空气。燃料喷嘴114使空气和燃料混合，并且将产生的空气-燃料混合物喷射到燃烧室104中，该混合物在燃烧室104中燃烧。燃烧器100进一步包括前箱118、后箱120和压缩机排出箱122。前箱118定位在燃烧器100的前端处，并且支承端盖116。后箱120安装到压缩机排出箱122上，压缩机排出箱122容纳扩散器。前箱118和后箱120共同在燃烧器外部的周围形成压力容器，并且帽组件106定位在该压力容器的内侧。在图2-3中显示了帽组件106的一个实施例。帽组件106包括外壁124、内壁126、 端面128，并且在一些情况下，包括前面130。外壁IM形成凸缘，该凸缘承座在后箱120中， 以将帽组件106安装到燃烧器100上。当这样安装时，外壁124从凸缘朝向前箱118向前延伸。外壁124限定环形通路110的一部分的外边界。帽组件106的内壁126相对于外壁124在内侧隔开，并且被若干个支架136支承在外壁IM上，支架136延伸通过环形通路110。内壁126限定帽室132，燃料喷嘴114延伸通过帽室132。内壁1 还限定若干个开口 134，开口 134容许将空气从环形通路110转移到帽室132中，以用于冷却目的。转移的空气通过端面1 中的若干个小开口，以便以对流的方式冷却端面1 (端面1 封闭燃烧室104的前端，并且因此而暴露于高温)。图1 中的箭头示出了进入帽室132的转移的空气。在图1中，箭头的长度示意性地表示行进通过环形通路110和帽组件106的空气的压力。如图所示，空气在其行进通过环形通路110和帽组件106时经历压力损失。在一个实施例中，例如，进入环形通路110的空气在其行进穿过冲击套管时损失约5psi本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种燃烧器（６００），包括：第一流径，其包括通过中间的下部燃烧器环形通路（６８８）与燃烧器帽组件（６５０）间接流体连通的扩散器（６９０）；以及第二流径，其包括与所述燃烧器帽组件（６５０）直接流体连通的所述扩散器（６９０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·贝里，C·迪努，C·R·巴克，K·K·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