[发明专利]火焰保持抑制器和相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮燃烧器，并且尤其地，涉及用于与设置在燃烧器燃料喷嘴上游的贫燃前喷嘴注射器扩散器一起利用的火焰保持抑制器。

背景技术

在某些陆基燃气涡轮多燃烧器构型中，单独燃烧器以围绕燃气涡轮壳体的环形阵列配置，各燃烧器供应燃烧气体到涡轮的第一级。各燃烧器利用来自压缩器的空气以如下方式供应，即使得压缩器空气倒转流到环形空气通道，其设置在一方面的径向内部且轴向对齐的过渡件和燃烧室衬套和另一方面的径向外部、轴向对齐流动套管之间。压缩器空气通常通过在流动套管中提供的冲击冷却开孔流进通道，从而还在进口或燃烧器的头部端部倒转流动之前提供冷却到过渡件和燃烧器衬套。

在一个低NOx燃烧器构型中，五个径向外部喷嘴围绕第六个中心喷嘴。在该配置中，三个预混合歧管供应燃料到六个燃烧装置，而第四个预混合歧管供应燃料到配置在空气通道中的多个燃料桩(peg)，空气通道在支撑六个喷嘴的燃烧器的头部端部的上游供应燃烧空气到燃烧器。虽然在燃料桩中没有意图的燃烧，但是当燃料桩操作时，在该贫燃前喷嘴燃料注射扩散器中的火焰保持仍然是问题。出现在扩散器中的火焰保持主要由局部富燃料空气混合物导致，该局部富燃料空气混合物由不令人满意的混合和围绕翼型形状的燃料桩的后缘的局部流动分离产生，尤其在大攻角下。因此将期望通过引入二次流动到燃料/空气射流混合地带以消除沿燃料桩的后缘的尾流区并且以提升局部空气/燃料混合来消除流动分离。

发明内容

根据第一示范但非限制的实施例，本发明提供火焰保持抑制器，其包括：基底部分和从基底部分延伸出去的直立支撑件；和在直立支撑件上的至少一个三角翼形折片，其具有较尖端部和较钝端部。

在另一示范但非限制的方面，本发明提供合并一个或者多个燃烧器的涡轮燃料系统，各燃烧器包括：燃烧器衬套，其具有支撑多个喷嘴的头部端部和适合于连接到过渡件的尾部端部，该过渡件在利用中以第一方向携带热燃烧气体到第一涡轮级；套管，其围绕燃烧器衬套从而限定用于压缩器空气的环形流动路径，压缩器空气在利用中以第二对立方向沿环形流动路径流动，并且然后在头部端部倒转到第一方向并且流进燃烧器衬套；多个燃料桩，其设置在环形流动路径中径向地在燃烧器衬套与流动套管之间，邻近头部端部并且在头部端部的上游；和多个火焰保持抑制器，其设置在燃料桩上游并且接近燃料桩。

在又一示范但非限制的方面，本发明提供增强在燃烧器中的火焰保持裕度和燃料/空气预混合的方法，燃烧器包括在供应燃烧空气到燃烧器的空气通道中的多个径向定向燃料桩，其中多个径向定向燃料桩设置在支撑于燃烧器的端部盖中的燃料喷嘴的上游，方法包括：(a)提供火焰抑制器，其邻近所述多个径向定向燃料桩中的每一个并且在多个径向定向燃料桩中的每一个的上游；(b)将火焰抑制器相对于多个径向定向燃料桩的每一个中的燃料输送开孔对齐，使得旋涡在燃烧空气中产生，足以确保从燃料输送开孔中流出的燃料的预混合，并且足以防止燃料附着到所述多个径向定向燃料桩中的每一个的外表面。

本发明现在将关于以下确定的附图更详细地描述。

附图说明

图1是通过已知燃气涡轮燃烧器的简化截面；

图2是图1的燃烧器配置的简化前部端部视图；

图3是根据本发明的示范但非限制的实施例的四元(quaternary)燃料桩和火焰保持抑制器的局部透视图；

图4是从图3中取得的火焰保持抑制器器件的放大透视图；

图5是不具有邻近火焰保持抑制器的燃料桩的简化流动图；并且

图6是类似于图5但示出当火焰保持抑制器设置在四元燃料桩上游并且邻近四元燃料桩时的流动的简化流动图。

部件列表

10发动机

12压缩器

14燃烧器

16涡轮

18第一级喷嘴

20进口空气

22空气

24发动机壳体

26过渡件或过渡导管

28出口端部

30进口端部

32燃烧气体

34燃烧器壳体

36开放尾部端部

38螺栓

40前部端部

42盖组件

44控制系统

46流动套管

48尾部端部

50外壁

52前部端部

54径向凸缘

56对接接头

58前部区段或壳体

60尾部区段

62燃烧器衬套