[发明专利]燃气涡轮机燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的燃气涡轮机燃烧室。

背景技术

其中进行预混合燃烧的燃气涡轮机除用于预混合燃烧的主燃烧器外还提供有用于燃烧的先导燃烧器。先导燃烧器用于稳定燃烧。由先导燃烧器产生的扩散火焰或预混合火焰用作主燃烧器的先导火焰，以产生含燃料更多的火焰，以此稳定燃烧。先导燃烧器如需要可在出口处具有圆锥体，以此便于先导火焰的稳定。在此燃气涡轮机燃烧室中，主燃烧器围绕先导燃烧器有序间隔地布置。此燃气涡轮机燃烧室的高效能要求高的、由高的火焰温度产生的涡轮机入口温度。在CO和NOx值形成方面，需要将火焰温度和气体在燃烧室内的滞留时间保持在允许的范围内。

燃气涡轮机内的高温度要求了高的火焰温度，这个高的火焰温度也影响NOx值且增大此值。但为将NOx值保持在允许的范围内，燃烧室内的平均火焰温度在形成的NOx值方面应最小化到与效率相匹配的允许的值。此外，需要例如通过缩短的燃烧室而降低气体在燃烧室内的滞留时间。

但除低的NOx值之外，也需要实现低的CO值。但在低于1300℃的火焰温度下CO值升高。燃烧室内低于此温度下限的局部受限的体积也可对于高的CO排放具有主导的影响。为将CO保持在低的值，要求良好的混合。但为此要求例如通过延长的燃烧室来提高滞留时间或气体在燃烧室内的混合路径。但这与用于降低NOx值的滞留时间的缩短相抵触。

因此，为了将NOx值保持在允许的范围内，可采取措施，例如预热或减少提供到燃烧室的压缩机空气，或通过供给系统的改变至少部分地围绕燃烧室回转。但这不利地影响了涡轮机在基本负荷下的运行。此外，因此提高了制造成本。也可能影响机器的可用性，这同样也是很大的缺点。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是给出一种燃气涡轮机燃烧室，所述燃气涡轮机燃烧室带有增大的火焰温度且因此提高的效率，且可无前述缺点地运行。

该技术问题通过一种根据权利要求1、4或5所述的燃气涡轮机燃烧室解决。另外的从属权利要求包含了本发明的有利的构造。

通过尤其在先导锥的内侧和/或外侧上的湍流生成器，在先导锥的下游实现在形成于先导锥内的先导混合物和由主燃烧器产生的主混合物之间的更好的混合。因此，在先导锥下游形成了所形成的先导-主混合物改善的燃烧。因此，可以减少滞留时间并且缩短气体在燃烧室内的混合路径，而不提高CO值。以此，即使高的火焰温度也可以实现低的NOx值。以此，可省去降低NOx值的措施。因此还可通过避免在燃烧室内的局部受限的冷的体积使带有低CO排量的稳定工作区域延伸到更低的平均温度。

附图说明

本发明另外的优点、特点和特征在下文中根据实施例通过参考附图详述。实施例的特征在此单独或相互组合地存在都是有利的。

图1示意性地示出了通过根据现有技术的燃气涡轮机燃烧室的纵截面。

图2示意性地示出了垂直于通过根据现有技术的燃气涡轮机燃烧室的纵截面的横截面。

图3示意性地示出了在第一实施例中的根据本发明的先导锥的侧视图。

图4示意性地示出了垂直于通过根据本发明的第一实施例的燃气涡轮机燃烧室的纵截面的横截面。

图5示意性地示出了在第二实施例中的根据本发明的先导锥的侧视图。

图6示意性地示出了在第三实施例中的根据本发明的先导锥的侧视图。

图7示意性地示出了垂直于通过根据本发明的第三实施例的燃气涡轮机燃烧室的纵截面的横截面。

图8示意性地示出了通过本发明的第四实施例的燃气涡轮机燃烧室的纵截面。

图9示意性地示出了垂直于通过根据本发明的第五实施例的燃气涡轮机燃烧室的纵截面的横截面。

具体实施方式

图1和图2示出了根据现有技术的燃气涡轮机燃烧室。燃气涡轮机燃烧室在此具有布置在圆柱体2的中间区段中的引燃喷嘴。圆柱体2在其端部向燃烧室（未示出）打开。引燃喷嘴包括燃料喷嘴1以及围绕所述燃料喷嘴1的外周径向间隔开的圆柱形外罩9。在燃料喷嘴1和外罩9之间设有先导涡旋元件5。带有内侧11和外侧12的先导锥4在燃烧室侧布置在引燃喷嘴上。先导锥4在圆柱体2的前部区域的内部具有开口6。多个主燃烧器在径向方向上围绕引燃喷嘴布置。每个主燃烧器具有主喷嘴7以及以一定间隙围绕相关的主喷嘴7的外周布置的外圆柱体20。此外，在间隙内设有主涡旋元件21。此主燃烧器通过燃料与空气的混合产生主混合物，所述主混合物被主喷嘴朝燃烧室（未示出）的方向喷出。