[发明专利]用于燃气涡轮机的燃烧器的燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧器，并且更具体地涉及燃气涡轮机的燃烧室。

背景技术

在燃气涡轮机中，燃料从燃料源输送至燃烧器，在燃烧器中，燃料与空气混合并点燃以产生通常称为工作气体的热燃烧产物。可以理解，所产生的工作气体的量取决于燃烧器中燃料与空气的适当而有效的混合。

当前，旋流器在燃烧器中使用以在空气中生成旋流，从而使空气与燃料适当地混合。燃料与空气的适当混合导致燃气涡轮机的效率增加，因为通过燃料和空气混合物的后续燃烧进行的工作气体的生成更加高效。这也减少了由燃料和空气混合物的燃烧产生的NOx气体的量。

然而，由于在燃烧器（combustor）中布置旋流器和喷燃器（burner）的复杂性，诸如在美国专利申请No. US2007/0283700(A1)中那样的目前可用的燃烧器不能够提供燃料和空气的有效混合。

因此，本发明的目的是提供一种在燃烧器中的改进布置，以用于在燃烧器的燃烧室内有效地混合燃料和空气并且因此增加效率。

该目的通过提供根据权利要求1所述的燃烧器的燃烧室和根据权利要求15所述的燃气涡轮机来实现。

发明内容

本发明提供了用于燃烧器的燃烧室，其为包括多个围绕燃烧室的轴线环形地布置的区段的环形燃烧室，每个区段包括：径向内壁部分和径向外壁部分；第一部段，其包括用于安装喷燃器的开口；和第二部段，在该处，至少一个翼型件（airfoil）在区段的径向内壁部分和径向外壁部分之间延伸。通过在对应于燃烧室的相对的第一端部和第二端部的相应的第一部段和第二部段处具有喷燃器和翼型件，用于燃料与空气的混合的空间增加。此外，翼型件增加了穿过其的空气中的旋动，从而增加了燃料与空气的混合。存在于第二端部处的翼型件引导工作介质通过位于燃烧室的第二端部处的出口。

在一个实施例中，区段包括在翼型件所处的第二部段处的至少一个空气入口，使得通过空气入口进入该区段的空气被旋动。由于空气的旋流的增加，这种布置增加了燃料与空气之间的混合。

在一个实施例中，第一部段和第二部段位于燃烧室的第一端部和第二端部处，这增加了用于燃料与空气的有效混合的空间。

在一个实施例中，翼型件和壁部分由单件材料形成，这增加了区段的尺寸稳定性。

在一个实施例中，翼型件和壁部分为铸件，这消除了对机加工和焊接的需求。此外，翼型件和壁部分将为单件并且将表现出具有增加的强度的一致性质。

在另一个实施例中，两个相邻区段被分配给一个喷燃器，这允许空气与燃料的更多混合，然后由喷燃器点燃。

在另一个实施例中，每个区段包括两个翼型件以增加空气在燃烧室中的旋动。

在一个实施例中，每个区段包括具有通道的内表面和外表面，该通道用于限定在内表面和外表面之间的空气，其中通道中的空气被从翼型件传导。这样的布置确保空气和燃料在燃烧器内部适当地混合。

在一个实施例中，区段的外表面被硬焊（braze），这确保来自压缩机的空气保持在燃烧器内。

在一个实施例中，翼型件和壁部分由合金形成，这增加了区段的强度并且能够经受高温。

在一个实施例中，合金为镍基γ′强化合金。这类铸造合金的蠕变强度显著高于传统的燃烧器合金，这导致提高的尺寸稳定性。此外，γ′合金为延展性的，并且因此赋予基质强度，而不降低合金的断裂韧度。

在另一个实施例中，合金为IN738LC。IN738LC为镍基超合金，其表现出与目前使用的热障涂层系统的相容性。

在另一个实施例中，合金为CM247CC。CM247CC也是镍基超合金，它也与目前存在的热障涂层系统相容，并且能够形成保护性氧化铝层，这在抗氧化性方面提供了相比其它合金的显著改进。

附图说明

现在将参照本发明的附图阐述本发明的上述和其它特征。图示实施例旨在说明而不限制本发明。附图包含下列各图，其中贯穿说明书和附图类似的数字表示类似的部件。

图1是燃气涡轮机的示意图；以及

图2是根据本发明的技术的方面的燃烧器及其燃烧室的示意图。

具体实施方式

图1是描绘内部部件的燃气涡轮机10的示意图。燃气涡轮机10包括转子13，转子13安装成使得它能沿旋转轴线12旋转、具有轴11并且也被称为涡轮转子。

燃气涡轮机10包括进气外壳14、压缩机15、具有燃烧室20的燃烧器16、涡轮18、以及沿转子13彼此相随的排气外壳19。燃烧室20是具有多个同轴布置的喷燃器17的环形燃烧室。