[发明专利]燃烧器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器装置以及尤其燃气轮机的燃烧器装置。

背景技术

燃气轮机作为主要的组成部分包括压气机、有工作叶片的涡轮和至少一个燃烧室。涡轮的工作叶片在大多通过整个燃气轮机延伸的轴上排列成工作叶片环，轴与消耗器，例如产生电流的发电机连接。设有工作叶片的轴也称涡轮转子或转子。处于工作叶片环之间的是导向叶片环，它们起到为通过涡轮的工质导向的喷嘴的作用。

在燃气轮机运行时，向燃烧室供给来自压气机的压缩空气。压缩空气与燃料例如油或煤气混合，以及混合物在燃烧室内燃烧。最后，高温燃气作为工质通过燃烧室出口输入涡轮，工质在那里通过膨胀和冷却将冲量传递给工作叶片并由此做功。导向叶片在这里用于优化冲量传递。

燃气轮机的一种典型的燃烧器装置，如在US6082111中所介绍的以及如尤其考虑使用于所谓单管燃烧室中那样，通常有一个环形支架，包括围绕环的圆周均匀分布的喷嘴导管。在这些喷嘴导管内设燃料喷口，燃料可通过它们喷入空气输送通道内。燃料喷嘴意味着是燃烧器的主级，它用于产生预混火焰，亦即一种在点火前其中混合空气与燃料的火焰。为了使火焰中形成的NO_X减到最低程度，预混燃烧器用贫空气燃料混合物，亦即用包含较少燃料的混合物工作。

典型地，一个主控燃烧器通过环形的燃料分配环中心延伸，它设计为扩散式燃烧器，亦即它产生一个火焰，其中燃料直接喷入火焰中，不事先与空气混合。除了用于燃气轮机起动外，主控燃烧器还用于稳定预混火焰，为了使有害物排放量最小，它往往在空气与燃料的一个混合比范围内工作，这一范围在不支持主控火焰的情况下会导致火焰不稳定。

在高的燃烧温度时，燃料分配环的特点在于其短的使用寿命。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种具有燃料分配环的有利的燃烧器装置，这种燃料分配环有特别长的使用寿命。本发明另一个技术问题是提供一种具有这种燃烧器装置的有利的燃气轮机。

上述技术问题通过按权利要求1所述的燃烧器装置得以解决。涉及燃气轮机的技术问题通过按权利要求12所述的燃气轮机得以解决。从属权利要求含有本发明有利的扩展设计。

在这里，燃烧器装置包括燃料分配环和一些燃料喷嘴，燃料喷嘴沿流动方向安装在燃料分配环上。燃料分配环沿流动方向具有一个环形表面。此外，燃料分配环具有一个面朝环中心的外部内侧面和一个相对置的外部外侧面。

因为燃料分配环从外部，亦即在其外侧面，被高达500℃的热压缩空气绕流，但是在内部流过冷的燃料，它在极端情况下只有20℃，所以可以看出，由此在燃料分配环上产生高的温度梯度，与之相关联地产生非常大的应力。由此严重影响构件的使用寿命。尤其在燃料分配环的表面产生高应力。

现在按本发明，在表面上在燃料喷嘴之间存在至少一个缝隙。通过所述的缝隙在燃料分配环的材料内造成更好的热量分布，由此减小应力和具有更长的预期寿命。在这里，减荷缝隙的深度、宽度和长度可以改变，并与具体的燃料分配环相适应。所述至少一个缝隙在表面上从外侧面一直延伸到内侧面。因此在一个宽大的表面区内保证应力消减。在所述表面上设至少一个凹槽。通过所述的至少一个凹槽，尤其与所述缝隙结合，形成一种最佳的几何结构，通过这种几何结构在燃料分配环的材料内造成更好的热量分布。由于这种更好的热量分布，不再产生过大的局部应力以及可以达到更长的寿命周期。因此在所述区域内应力可以从原先的超过950MPa降为600MPa。

所述至少一个凹槽部分还包括燃料分配环的外侧面。按优选的扩展设计，所述至少一个凹槽基本上是圆形。

按优选的扩展设计，存在多个燃料喷嘴，其中，在各相邻燃料喷嘴之间存在一个缝隙。因此，所述燃料分配环的整个环形表面都设有减荷缝隙。

优选地，所述少一个y形缝隙基本上是圆形。在这里，所述至少一个y形缝隙包括两个臂和一条腿，以及基本上y形缝隙的两个臂面朝燃料分配环的外侧面。与之不同或除此之外，例如按交替的顺序，基本上y形缝隙的两个臂也可以面朝燃料分配环的内侧面。

所述至少一个凹槽在这里可以有一个半径，沿流动方向看半径逐渐减小。

优选地，燃料分配环包括至少一种镍合金，尤其一种镍钼合金，或一种镍铬铁钼合金。这些合金可耐特别高的温度。

优选地，燃料分配环在其内部包括至少两个燃料通道用于两个燃烧级A和B。按有利的扩展设计，所述两个燃料通道包括两个供应接头。因此燃料喷嘴可以彼此独立并根据机器的载荷状况供给燃料。

所述燃烧器装置尤其在燃气轮机中使用。