[发明专利]关于将延迟贫喷射整合到燃式涡轮发动机中的组件和装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃式涡轮发动机，并且更特别地涉及将延迟贫喷射整合到燃式涡轮发动机的燃烧衬套中、延迟贫喷射套管组件、和/或与其相关的制造方法。

背景技术

燃式涡轮发动机中的分级燃烧(staged combustion)存在多种设计，但是多数是由多个管道和接口组成的复杂组件。在燃式涡轮发动机中使用的一种类型的分级燃烧是延迟贫喷射(late lean injection)。在该类型的分级燃烧中，延迟贫燃料喷射器位于初级(primary)燃料喷射器的下游。本领域的普通技术人员将领会，在该下游位置燃烧燃料/空气混合物可以用于改善NOx性能。NOx或氮氧化物是由燃烧常规烃燃料的燃式涡轮发动机产生的主要不良空气污染排放之一。延迟贫喷射也可以用作空气旁路(air bypass)，所述空气旁路可以用于在“调低(turn down)”或低负荷操作期间改善一氧化碳或CO排放。将领会的是延迟贫喷射系统可以提供其它操作益处。

目前的延迟贫喷射组件对于新燃气涡轮机单元和已有单元的改造来说都是昂贵且成本高的。这样的原因之一是常规延迟贫喷射系统(特别是与燃料输送关联的那些系统)的复杂性。与这些复杂系统关联的许多部件必须被设计成能耐受涡轮机环境的极限热负荷和极限机械负荷，这显著地增加了制造费用。即使如此，常规延迟贫喷射组件仍然具有燃料泄漏到压缩器排出壳体中的高风险，这可以导致自动点火、并且成为安全危害。另外，常规系统的复杂性增加了组装的成本。

因此，需要一种改进的延迟贫喷射系统、部件和制造方法，特别是减小系统复杂性、组装时间和制造成本的延迟贫喷射系统、部件和制造方法。

发明内容

本发明因此描述了一种用于燃式涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的传送管，其中燃烧器包括形成有径向内壁的衬套和形成流动套管的径向外壁，径向内壁在初级燃料喷嘴的下游限定初级燃烧室，流动套管围绕衬套从而在其间形成流动环隙，其中流动套管包括延迟贫喷嘴。传送管可以包括限定流体通道的流动引导结构，其中：在第一端部，流动引导结构包括入口和围绕该入口的连接机构，连接机构被配置成将传送管刚性地连接到延迟贫喷嘴；在第二端部，流动引导结构包括出口；流动引导结构包括一种配置使得流体通道横越流动环隙，并且沿着衬套的内壁表面将出口定位在衬套中的期望喷射点；并且流动引导结构包括具有预定长度的管，该预定长度对应于延迟贫喷嘴和期望喷射点之间的距离。

本发明还可以包括一种用于燃式涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的传送管，其中燃烧器包括形成径向内壁的衬套和形成流动套管的径向外壁，径向内壁在初级燃料喷嘴的下游限定初级燃烧室，流动套管围绕衬套从而在其间形成流动环隙，其中流动套管包括延迟贫喷嘴。传送管可以包括限定流体通道的流动引导结构；其中：在第一端部，流动引导结构包括入口和围绕该入口的连接机构，连接机构被配置成将传送管刚性地连接到延迟贫喷嘴；在第二端部，流动引导结构包括出口；流动引导结构包括一种配置使得流体通道横越流动环隙，并且沿着衬套的内壁表面将出口定位在衬套中的期望喷射点；并且流动引导结构包括具有预定长度的管，该预定长度对应于延迟贫喷嘴和期望喷射点之间的距离。

当回顾结合附图和附带的权利要求进行的优选实施例的以下详细描述时，本发明的这些和其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是本发明的实施例可以用于其中的燃式涡轮机系统的截面图。

图2是本发明的实施例可以使用的常规燃烧器的截面图。

图3是包括根据本发明的实施例的延迟贫喷射系统的燃烧器的截面图。

图4是包括根据本发明的实施例的延迟贫喷射系统的流动套管和衬套组件的截面图。

图5是根据本发明的实施例的传送管的透视图。

图6是根据本发明的实施例的处于未组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。

图7是根据本发明的实施例的处于已组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。

图8是根据本发明的备选实施例的传送管的透视图。

图9是根据本发明的备选实施例的处于未组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。

图10是根据本发明的备选实施例的处于已组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。

图11是根据本发明的示例性实施例的流程图。

附图标记列表：

10燃气涡轮机系统    22头部端部

12压缩器            23燃烧区域