[发明专利]具有冠状混合孔的燃烧帽

说明书

技术领域

本发明涉及气态和液态燃料的涡轮机，且更具体地涉及用于发电厂的工业燃气轮机的燃烧器。 

背景技术

燃气轮机通常包括压缩机，一个或多个燃烧器，燃料喷射系统和涡轮。典型地，压缩机对入口气体加压，然后使该入口气体改变方向或者反向而流向燃烧器，在燃烧器中其被用于冷却燃烧器并向燃烧过程提供空气。在多燃烧器的涡轮机中，燃烧器位于燃气轮机的周边附近，并且连接各燃烧器的出口端和涡轮的入口端的过渡导管将燃烧过程的热产物输送到涡轮。 

在降低燃气轮机排气中的氮氧化物(NOx)的量的努力中，发明者Wilkes和Hilt发明了1981年10月6日颁发给本发明受让人的美国专利第4,292,801号中所示的双级、双模式燃烧器。在该前述专利中，公开了如果在燃烧器中形成两个燃烧室，则和常规的单级单燃料喷嘴燃烧器相比，所排放的NOx的量可大幅降低，使得在正常的工作负载条件下，上游即主燃烧室用作预混室，而实际的燃烧发生在下游即辅助燃烧室中。在此正常的工作条件下，主燃烧室内没有火焰(导致NOx的形成减少)，而辅助即中心喷嘴提供用于辅助燃烧器内燃烧的火焰源。该已获专利的发明的具体构造包括各燃烧器内的主喷嘴的环形阵列，其中各喷嘴向燃烧室排入；以及中央辅助喷嘴，该中央辅助喷嘴向辅助燃烧室排入。这些喷嘴都可被描述为扩散喷嘴，因为各喷嘴在其排放端处具有被空气旋流器所包围的轴向燃料供应管，该空气旋流器向燃料喷嘴排放孔供给空气。 

在第4,982,570号美国专利中，公开了一种双级、双模式的燃烧器，其使用了一种组合的扩散/预混嘴作为中心定位的辅助喷嘴。在运行中，相对少量的燃料被用于维持扩散引燃，而喷嘴的预混部分则提供额外的燃料来点燃来自上游主喷嘴的被导入主燃烧室的主要燃料供应。 

在后续的发展中，之前位于辅助燃烧室内扩散和预混喷嘴孔(在辅助火焰区的边界处)下游的辅助喷嘴空气旋流器被重新定位到预混喷嘴孔上游的位置，以便消除在燃烧器内与火焰的任何直接接触。 

美国专利No.5,274,991公开了一种单级(单一燃烧区或燃烧带)双模式(扩散和预混)的燃烧器，其在低涡轮负载下以扩散模式工作，而在高涡轮负载下以预混模式工作。通常各燃烧器包括多个燃料喷嘴，其中各燃烧喷嘴皆类似于扩散/预混喷嘴。换言之，各喷嘴均具有环绕的专用预混部分或管道，以便在预混模式下，燃料在单个燃烧室内燃烧之前先和空气预混。以这样的方式，多个专用的预混部分或管道允许燃料和空气在燃烧之前充分混合，这最终导致低NOx水平。[0008]更具体来说，在’991专利中，各燃烧器包括具有纵轴线的通常为圆柱形的壳体，燃烧器壳体具有彼此紧固在一起的前后段，并且燃烧壳体整体地紧固到涡轮机壳体上。各燃烧器还包括内部流套管和大致同轴地布置在该流套管内的燃烧衬套。流套管和燃烧衬套均在位于它们的前向即下游端的双层过渡导管和位于它们的后向末端处的套管帽组件(位于燃烧器的后向即上游部分内)之间延伸。流套管直接连接到燃烧器壳体上，而衬套则容纳衬套帽组件，衬套帽组件又固定在燃烧器壳体上。过渡导管的外壁和流套管的至少一部分在它们的相应表面的大部分上具有空气供给孔，从而允许压缩机空气进入燃烧衬套和流套管之间的径向空间，并反向流向燃烧器的后向即上游部分，在此处空气流向再次被反向以流入燃烧器的后向部分并流向燃烧 区。 

发明内容

本发明可实施为燃烧器衬套帽，该衬套帽包括帽中心主体部分和限定在帽中心主体部分周边的燃料喷嘴部分；其中通过燃料喷嘴部分限定多个燃料喷口；且其中通过帽中心主体部分限定多个空气喷孔，各所述空气喷孔沿衬套帽的半径方向与相应的燃料喷口对齐。 

本发明还可实施为包含如下部件的燃烧器：燃烧器衬套；和安装到所述燃烧器衬套的一个轴向端上的燃烧器衬套帽，所述燃烧器衬套帽包括帽中心主体部分和限定在帽中心主体部分周边的燃料喷嘴部分；其中通过该燃料喷嘴部分限定多个隔开的燃料喷口；且其中通过帽中心主体部分限定多个空气喷孔，各所述空气喷孔沿衬套帽的半径方向与相应的燃料喷口对齐。 

附图说明

图1图示了常规的MNQC(多喷嘴静音燃烧器)帽和衬套组件； 

图2是从图1的左侧所取的燃烧衬套帽组件的后端视图； 

图3是图2的燃烧器衬套帽组件的前端视图； 

图4是图3的沿线4-4所取的横截面视图； 

图5图示了根据本发明的一个示范实施例的MNQC帽和衬套组件； 

图6是从图5的左侧所取的该燃烧器衬套帽组件的后端视图；