燃烧器和向燃烧器供应燃料的方法技术

本发明专利技术公开一种燃烧器和向燃烧器供应燃料的方法，所述燃烧器包括限定燃烧室的内衬。第一预混合室位于所述燃烧室的上游，并且与所述第一预混合室流体连通的燃料腔室围绕所述第一预混合室的至少一部分。所述方法包括使所述燃料流过第一预混合室的外表面并流入所述第一预混合室中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术大体涉及一种燃烧器和用于向燃烧器供应燃料的方法。
技术介绍
燃气涡轮机广泛应用于工业和发电操作中。典型的燃气涡轮机可以包括位于前部的轴式压缩机、围绕中部的一个或多个燃烧器和位于后部的涡轮机。环境空气进入压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和固定轮叶逐渐赋予空气以动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩的工作流体离开压缩机并且流过燃烧器内的喷嘴，其在那里与燃料混合并点燃以生成具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮机中膨胀以产生功。例如，燃烧气体在涡轮机中膨胀可使连接至发电机的轴旋转以发电。众所周知，燃气涡轮机的热力学效率随操作温度，即燃烧气体温度的升高而提高。然而，如果燃料和空气在燃烧之前没有混合均匀，就会在燃烧器中形成局部热点。局部热点可能会不当地增加NOx的排放量，并且会增大燃烧器内的火焰逆燃到喷嘴中和/或附着在喷嘴中而损坏喷嘴的几率。虽然使用任何燃料都可能发生火焰逆燃(flame flash back)和拢焰(flame holding)的情况，但它们更容易在使用氢等燃烧率较高、可燃性范围较大的高反应性燃料时发生。存在多种技术以允许更高的操作温度，同时最小化NOx的排放、逆燃和拢焰。许多此类技术致力于通过减少局部热点来减少NOx产生和/或通过减小低流速区来防止和/或减少逆燃或拢焰发生。例如，通过不断改善喷嘴的设计使得燃料和空气在燃烧之前更均匀混合，从而减少或防止在燃烧器中形成局部热点。替代地或此外，已经对喷嘴进行设计来确保燃料和/或空气流过喷嘴的最小流速，以冷却喷嘴表面和/或防止燃烧器火焰逆燃到喷嘴中。然而，改善的喷嘴设计通常会导致生产成本增加和/或额外的部分或部件不断添加到燃烧器，所述额外的部分或部件增加燃烧器上的压差，从而降低了燃气涡轮机的总效率。因此，将会有用的是改善燃烧器设计来增强燃料和空气在燃烧之前的混合和/或冷却燃烧器表面。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在以下说明中进行阐述，或可以从说明书中清楚可见，或可以通过实践本专利技术来了解。本专利技术的一项实施例是一种包括内衬的燃烧器，所述内衬限定燃烧室。第一预混合室位于燃烧室的上游，并且与第一预混合室流体连通的燃料腔室围绕所述第一预混合室的至少一部分。在本专利技术的另一项实施例中，燃烧器包括限定燃烧室的内衬。第一预混合室位于燃烧室的上游，并且第二预混合室周向地围绕第一预混合室。空气腔室围绕所述第二预混合室的至少一部分并且与所述第一预混合室流体连通。本专利技术还包括一种向燃烧器供应燃料的方法。本方法包括使燃料流过第一预混合室的外表面并且流入到第一预混合室中。所属领域的一般技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。【附图说明】在说明书剩余部分中向所属领域的技术人员更具体地阐述了本专利技术的完整和实践内容，包括本专利技术的最佳模式，其中参考附图进行阐述，在附图中:图1为根据本专利技术的一项实施例的燃烧器的简化侧视截面图；图2为图1所示预混合室的上游部分剖开透视图；图3为图1所示预混合室的下游部分剖开透视图；图4为图1所示燃烧器在点火或降燃操作期间的简化侧视截面图；图5为图1所示燃烧器在部分负载操作期间的简化侧视截面图；以及图6为图1所示燃烧器在满负载操作期间的简化侧视截面图。【具体实施方式】现在将详细参考本专利技术的各项实施例，附图中图示了本专利技术实施例的一个或多个实例。【具体实施方式】使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和说明中类似或相同的标识用于指代本专利技术的类似或相同的部分。每个实例均以解释本专利技术，而非限制本专利技术的方式提供。事实上，所属领域的技术人员容易了解，在不脱离本专利技术的范围或精神的前提下，可以对本专利技术做出各种修改和变化。例如，可以将说明或描述为某个实施例中一部分的特征用到另一个实施例中，从而得到又一个实施例。因此，本专利技术希望涵盖所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改和变化。本专利技术的各项实施例包括一种燃烧器设计，所述燃烧器设计增强燃料和空气在燃烧之前的混合和/或降低燃烧器表面温度、和/或峰值燃烧气体温度。在具体实施例中，燃烧器可以包括增强燃料和空气在燃烧之前的混合的一个或多个预混合室。替代地或此外，燃烧器可以使燃料流过或环绕这些预混合室的外表面以便从中去除热量。因此，燃烧器可能能够延长降燃操作(turndown operations)而不超出排放限制,可以在发生拢焰或逆燃的情况下具有增强的安全裕度，可以在预防性维修和/或校正维修之间具有更长的间隔时间，和/或可能能够用液体或气体燃料来操作。图1提供根据本专利技术的一项实施例的燃烧器10的简化侧视截面图。如所示，燃烧器10大体包括内衬12以及第一预混合室14和第二预混合室16。内衬12形成大体上圆柱形或锥形圆柱形的通路，所述通路穿过燃烧器10，从而限定燃烧室18。内衬12可以由适当的材料滚焊、锻造或铸造而成，所述适当的材料能够持续暴露在与燃烧器10产生的燃烧气体相关联的最高预期温度下。例如，内衬12可以由钢合金或超合金(如Inconel或Rene)制成。内衬12和/或第二预混合室16可以在内表面上包括热障涂层来进一步增强耐热性。第一预混合室14和第二预混合室16位于内衬12的上游，以便提供其中燃料和空气可以在燃烧之前混合的足够容积。本说明书所用的术语“上游”和“下游”指代部件在流体通路中的相对位置。例如，如果流体从部件A流向部件B，则部件A在部件B的上游。反过来说，如果部件B从部件A接收流体流，则部件B在部件A的下游。图2和图3提供图1所示预混合室14、16的上游和下游部分剖开透视图。如所示，第一预混合室14与燃烧器10的轴向中心线20大体对齐，并且第二预混合室16周向地围绕第一预混合室14。例如，第二预混合室16可以是围绕第一预混合室14的环形体。每个预混合室14、16大体包括内壁22、24，所述内壁22、24限定每个相应室14、16的空腔和排放口 26、28。可以使空腔弯曲来最小化低流速区并且促进预混合室14、16中燃料和空气的混合。每个排放口 26、28大体邻近燃烧室18，以使得燃料和空气在流入到燃烧室18之前可以在相应预混合室14、16内更充分地混合。在图1、图2和图3所示的具体实施例中，第二预混合室16的内壁24弯曲折回以形成第一预混合室14的排放口 26。压缩工作流体(例如来自压缩机的空气)通过略微不同的通路流到并流过第一预混合室14和第二预混合室16。确切来说，如图2和图3中最清楚所示，邻近或围绕第二预混合室16的内壁24的外壁30可以限定环绕第二预混合室16的至少一部分的空气腔室32。环绕内衬12周向地间隔开的通气口 34允许压缩工作流体在进入第一预混合室14之前流入并流过空气腔室32，以便从第二预混合室16的外表面去除热量。在具体实施例中，在进入第一预混合室14之前，压缩工作流体可以流过环绕第一预混合室14的排放口 26周向地布置的多个第一旋流器轮叶36。相似地，燃烧器10可以包括环绕排放口 28和/或第一旋流器轮叶36周向地布置的多个第二旋流器轮叶38，并且压缩工作流体可以流过第二旋流器轮叶38，然后再直接进入第二预混合室16。可以使第一旋流器轮叶36和第二旋流器轮叶38弯曲或相对于轴向中心线20成角度，以便对流过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器，所述燃烧器包括：a.内衬，其中所述内衬限定燃烧室；b.第一预混合室，其位于所述燃烧室的上游；以及c.燃料腔室，其与所述第一预混合室流体连通，其中所述燃料腔室围绕所述第一预混合室的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃烧器，所述燃烧器包括: a.内衬,其中所述内衬限定燃烧室； b.第一预混合室，其位于所述燃烧室的上游；以及 c.燃料腔室，其与所述第一预混合室流体连通，其中所述燃料腔室围绕所述第一预混合室的至少一部分。2.如权利要求1所述的燃烧器，其中所述第一预混合室包括排放口，并且进一步包括环绕所述第一预混合室的所述排放口周向地布置的多个第一旋流器轮叶。3.如权利要求2所述的燃烧器，其进一步包括环绕所述第一旋流器轮叶周向地布置的多个第二旋流器轮叶。4.如权利要求1所述的燃烧器，其进一步包括周向地围绕所述第一预混合室的第二预混合室。5.如权利要求4所述的燃烧器，其中所述第二预混合室包括内壁，并且其中所述内壁限定用于所述第一预混合室的排放口。6.如权利要求4所述的燃烧器，其进一步包括围绕所述第二预混合室的至少一部分并且与所述第一预混合室流体连通的空气腔室。7.如权利要求6所述的燃烧器，其中所述第二预混合室包括内壁和邻近所述内壁的外壁，其中所述内壁和所述外壁限定围绕所述第二预混合室的至少一部分的所述空气腔室。8.如权利要求1所述的燃烧器，其进一步包括通过所述内衬与所述燃烧室流体连通的燃料喷射器。9.一种燃烧器，所述燃烧器包括: a.内衬,其中所述内衬限定燃烧室； b.第一预混合室，其位于所述燃烧室的上游； c.第二预...

【专利技术属性】
技术研发人员：BB谢尔什恩约夫，GD迈尔斯，LY吉内辛，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：