[发明专利]燃烧器以及用于调整穿过燃烧器的流的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种燃烧器以及用于调整(condition)穿过燃烧器的流的方法。在本发明的特定实施例中，所述燃烧器和方法可用于使穿过燃烧器的工作流体的流标准化(normalize)。

背景技术

燃烧器通常用于工业生产和发电操作中，用以点燃燃料，以产生高温高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮机通常包括一个或多个燃烧器，以发电或产生推力。用来发电的典型燃气涡轮机包括位于前部的轴流式压缩机、位于中部附近的一个或多个燃烧器，以及位于尾部的涡轮机。周围空气可供应到压缩机，并且压缩机中的旋转桨叶和固定叶片逐渐向工作流体(空气)传递动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。随后，压缩工作流体离开压缩机并流过一个或多个喷嘴进入各燃烧器中的燃烧室，在燃烧室中，压缩工作流体与燃料混合并点燃，从而产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮机中膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮机中膨胀可使连接至发电机的轴旋转，从而发电。

各种设计和运行参数均会影响燃烧器的设计和运行。例如，较高的燃烧气体温度通常会提高燃烧器的热力学效率。然而，较高的燃烧气体温度也会改善逆燃或火焰稳定条件，其中燃烧火焰朝着由喷嘴提供的燃料移动，这可能在相对较短时间内对喷嘴造成严重损害。此外，较高的燃烧气体温度通常会提高二价(diatomic)氮的分解(disassociation)速率，从而增加氮氧化物(NOX)的产量。相反，与燃料流减小和/或部分负载运行(关闭)相关的较低燃烧气体温度通常会降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化碳和未燃烧的烃类化合物的产量。因此，对用于调整穿过燃烧器的流的设计和方法的持续改进将用于在大范围的燃烧器运行水平上提高燃烧器的热力学效率，保护燃烧器免受灾难性损害，并且/或者减少不需要的排放物。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在该说明中可能是显而易见的，或者通过实施本发明能够获悉。

本发明的一项实施例为一种燃烧器，其包括径向延伸越过(across)所述燃烧器的至少一部分的端帽。所述端帽包括与下游表面轴向分离的上游表面。燃烧室位于所述端帽下游。多个预混合管从紧邻所述上游表面的预混合管入口延伸穿过所述端帽的所述下游表面，以提供穿过所述端帽到达所述燃烧室的流体连通，并且所述多个预混合管包括用于调整穿过所述多个预混合管的流的构件。

本发明的另一项实施例为一种燃烧器，其包括径向延伸越过所述燃烧器的至少一部分的端帽。所述端帽包括与下游表面轴向分离的上游表面。防护罩周向包围所述端帽的至少一部分，并且在所述上游表面和所述下游表面之间至少部分构成燃料腔室。多个预混合管延伸穿过所述端帽的所述上游表面和所述下游表面，并且包括预混合管入口，以及用于调整穿过所述多个预混合管的流的构件。

本发明也可包括一种用于调整穿过燃烧器的流的方法，所述方法包括：使工作流体流过轴向延伸穿过端帽的第一组预混合管，所述端帽径向延伸越过所述燃烧器的至少一部分；使所述工作流体流过轴向延伸穿过所述端帽的第二组预混合管，其中所述第二组预混合管包括用于调整穿过所述第二组预混合管的流的构件；以及，使燃料流过所述第一组预混合管或所述第二组预混合管中的至少一者。

所属领域的一般技术人员可通过阅读本说明书来更好地了解此类实施例的特征和方面及其他内容。

附图说明

本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域的技术人员，完整且可实现地详细揭示了本发明，包括其最佳模式，其中：

图1为根据本发明的一项实施例的示例性燃烧器的简化截面图；

图2为根据本发明的一项实施例的图1所示燃烧器的一部分的放大截面图；

图3至图10为根据本发明各项实施例的预混合管入口的放大透视图；以及

图11为图1至图2所示端帽的上游表面的一部分的下游平面视图。

元件符号列表：

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各实施例，附图中将图示本发明实施例的一个或多个实例。具体实施方式中使用数字和字母标识来指代附图中的特征。附图和说明中相同或类似的标识用于指代本发明的相同或类似的部分。