[发明专利]燃烧器和减小燃烧器中的热应力的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及诸如可合并到燃气涡轮或其它涡轮机中的燃烧器，以及减小燃烧器中的热应力的方法。具体而言，本发明的各种实施例减小在燃烧器燃料回路中的热应力。

背景技术

燃烧器普遍用于在工业和功率生成操作中点燃燃料以产生具有高温和高压的燃烧气体。典型的燃烧器包括外壳，其包围燃烧室以在燃烧室与外壳之间限定环形通路。一个或多个燃料喷嘴可径向地布置在位于燃烧器一端处的端盖中。喷嘴使燃料与工作流体混合，且混合物流入燃烧室并点燃而产生具有高温和高压的燃烧气体。

燃烧器常常利用多个燃料回路来提高热动力效率，同时也减少不希望的排放物。例如，主燃料回路可在燃烧器的起动期间向喷嘴供应液态燃料以促进火焰稳定。二级燃料回路可在稳态操作期间向喷嘴供应较廉价的气态燃料以降低操作成本。三级燃料回路可在高功率操作期间将液态和/或气态燃料直接喷射到喷嘴下游的燃烧室中，以在不超过排放限制的前提下提高燃烧器燃烧温度。最后，四元(quaternary)燃料回路可将液态和/或气态燃料供应到喷嘴上游的环形通路中以在到达喷嘴之前与工作流体预混合。

燃料与工作流体之间的温差可在燃料回路和邻近的构件两者中形成相当大的热应力。此外，燃料回路常常包括相对小的通路或端口，其可易于诸如被形成在燃料回路中且随后释放的腐蚀产物堵塞。结果，燃料回路常常需要更耐腐蚀并具有高强度的更昂贵的材料。此外，材料可常常需要进一步增加燃料回路的制造成本的大量热处理。因此，一种降低了燃料回路的材料成本和/或制造成本的改进的燃烧器和减小燃烧器中的热应力的方法将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中进行论述，或可从本说明变得显而易见，或可通过实施本发明来获知。

本发明的一个实施例是一种燃烧器，其包括燃烧室和外壳，该外壳周向地围绕燃烧室，以至少部分地在外壳与燃烧室之间限定环形通路。燃料压室(plenum)径向地延伸穿过外壳以提供经外壳至环形通路的流体连通，并且燃烧器包括用于将燃料压室的至少一部分与流经燃料压室的燃料的直接冲击屏蔽的装置。

本发明的另一实施例是一种燃烧器，其包括燃烧室和外壳，该外壳周向地围绕燃烧室，以至少部分地在外壳与燃烧室之间限定环形通路。燃料压室径向地延伸穿过外壳以提供经外壳至环形通路的流体连通，并且衬套在燃料压室的至少一部分的内部延伸以防止燃料直接冲击在燃料压室的至少一部分上。

本发明还可包括一种减小燃烧器中的热应力的方法，该方法包括：使燃料在径向地延伸穿过外壳的燃料压室内流动；将燃料压室的至少一部分与由外壳的径向内侧的燃料的直接冲击屏蔽；以及使燃料从燃料压室流入在外壳与燃烧室之间的环形通路。

附图说明

本发明的完整和能够实现的公开内容、包括其对本领域的技术人员来说的最佳模式在说明书的剩余部分、包括对附图的说明中更具体地论述，在附图中：

图1是可合并本发明的各种实施例的示例性燃气涡轮的简化截面图；

图2是根据本发明的第一实施例的图1中所示的燃烧器的扩大侧视图和部分截面视图；

图3是图2中所示的燃料压室的一部分的扩大侧视截面图；以及

图4是图2中所示的燃料压室的轴向截面图。

部件列表

10  燃气涡轮 

12  压缩机 

14  燃烧器 

16  涡轮 

18  转子 

20  发电机 

22  工作流体 

24  静止导叶 

26  旋转叶片 

28  压缩机外壳 

30  排气压室 

32  燃烧器外壳 

34  燃料喷嘴 

36  端盖 

38  燃烧室 

40  过渡件 

42  定子 

44  动叶(bucket) 

50  容积

52  衬套

54  流动套筒

56  环形通路

60  第一环形外壳

62  第二环形外壳

64  螺栓

66  连接部或接合部

70  凸缘

72  燃料压室

74  导叶

76  四元燃料端口

78  稀释剂通路

80  衬套

82  稳定装置(detent)。