[发明专利]用于延迟贫油喷射燃烧器系统的空气管理装置以及输送空气流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器系统，确切地说，涉及一种用于延迟贫油喷射燃烧器系统的空气管理装置，以及在此类延迟贫油喷射燃烧器系统内输送空气流的方法。

背景技术

在诸如燃气涡轮机等燃烧应用中，例如，燃烧器部分包括由燃烧器衬里限定的燃烧器腔室，所述燃烧器衬里通常被套管环绕，例如流动套管。空气流通常流过置于燃烧器衬里与套管之间的通道以冷却燃烧器衬里，以及将空气流输送到位于燃烧器衬里前端的空气燃料喷射器。空气流来自空气供应，所述空气供应还必须将空气提供给其他区域以用于各种用途。此类区域可以包括延迟贫油喷射器，所述延迟贫油喷射器将空气喷射到燃烧器腔室中，以便减小向大气环境中进行不需要的排放。随着延迟贫油喷射燃烧器系统的使用日益普遍，并且越来越多地使用空气供应来将空气提供给延迟贫油喷射器，冷却燃烧器衬里可能存在困难，因为空气供应中用于冷却套管与燃烧器衬里之间通道的可用空气减少。

基于空气流被直接供应到空气燃料喷射器，当燃烧发生波动并且燃烧压力突然增加时，燃烧系统需要承受背压(back pressure)。燃烧器腔室内压力升高会立即将可燃燃料/空气混合物“推入”诸如压缩机排出段（CDC）等空气供应腔室内。此类可燃混合物可能损坏CDC并且导致关机。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于延迟贫油喷射燃烧器系统的空气管理装置，所述空气管理装置包括限定燃烧器腔室的燃烧器衬里。此外，所述空气管理装置还包括环绕所述燃烧器衬里的至少一部分的套管，所述燃烧器衬里和所述套管限定冷却环带，用于将冷却空气流从所述燃烧器衬里的后端附近输送到所述燃烧器衬里的前端。所述空气管理装置进一步包括冷却空气流分配器区域，所述冷却空气流分配器区域配置用于将冷却空气流分割为第一冷却空气流部分和第二冷却空气流部分，其中所述第一冷却空气流部分输送到至少一个主空气燃料喷射器，其中所述第二冷却空气流部分输送到至少一个贫油直接喷射器，所述贫油直接喷射器延伸穿过所述套管和所述冷却环带，以便将所述第二冷却空气流部分喷射到所述燃烧器腔室内。

进一步地，其中所述冷却空气流来自空气供应。

进一步地，其中所述空气供应的大致100%作为所述冷却空气流输送到所述冷却环带。

进一步地，其中所述至少一个贫油直接喷射器包括多个贫油直接喷射器。

进一步地，其中所述多个贫油直接喷射器以轴向间隔方式分级布置。

进一步地，其中所述冷却空气流分配器区域置于所述燃烧器衬里的所述前端附近。

进一步地，进一步包括过渡件，所述过渡件置于所述燃烧器衬里的所述后端附近，所述过渡件的至少一部分被所述套管环绕。

进一步地，所述至少一个贫油直接喷射器延伸穿过所述套管和所述燃烧器衬里。

进一步地，所述至少一个贫油直接喷射器延伸穿过所述套管和所述过渡件。

进一步地，进一步包括过渡件，所述过渡件置于所述燃烧器衬里的所述后端附近，环绕所述燃烧器衬里的所述套管包括流动套管，并且所述过渡件至少部分被冲击套管环绕。

进一步地，所述至少一个贫油直接喷射器延伸穿过所述流动套管和所述燃烧器衬里。

进一步地，所述至少一个贫油直接喷射器延伸穿过所述冲击套管和所述过渡件。

进一步地，所述冷却空气流分配器区域置于所述流动套管附近的轴向位置上。

进一步地，所述冷却空气流分配器区域置于所述冲击套管附近的轴向位置上。

根据本发明的另一方面，提供一种输送用于延迟贫油喷射器燃烧器系统的空气流的方法。所述方法包括将冷却空气流输送到冷却环带中，所述冷却环带由燃烧器衬里和环绕所述燃烧器衬里的至少一部分的套管限定，其中所述冷却空气流通过所述冷却环带从所述燃烧器衬里的后端附近输送到所述燃烧器衬里的前端。所述方法还包括将所述冷却空气流分割为第一冷却空气流部分和第二冷却空气流部分。所述方法进一步包括将所述第一冷却空气流部分输送到至少一个主空气燃料喷射器。所述方法进一步包括将所述第二冷却空气流输送到至少一个贫油直接喷射器，所述贫油直接喷射器延伸穿过所述套管和所述冷却环带，以便将所述第二冷却空气流部分喷射到燃烧器腔室内。

如上所述的方法，进一步包括将被推出所述燃烧器腔室之外的回火燃料空气混合物输送到以下其中至少一项附近，以便所述回火燃料空气混合物重新进入所述燃烧器腔室内：所述至少一个主空气燃料喷射器和所述至少一个贫油直接喷射器。