[发明专利]燃烧器拱顶缓冲器系统

说明书

本发明公开了一种用于控制预混合燃烧系统中的燃烧动态的新颖的设备和方法。该设备包括半球形拱顶组件，拱顶组件具有多个拱顶缓冲器，该多个拱顶缓冲器具有预先确定的缓冲器容积和对与燃烧室流体连通的缓冲器的空气供应。拱顶缓冲器被利用一定体积的空气加压，以缓冲从燃烧室接收的压力波。通过使用本发明，可将一个或更多个燃烧器频率作为目标。

相关申请的交叉引用

不适用。

技术领域

本发明大体上涉及用于控制燃气涡轮燃烧系统中的燃烧动态的设备和方法。更特别地，燃烧系统提供成具有燃烧器拱顶(combustor dome)和多个拱顶缓冲器(domedamper)机构以用于减少燃烧系统内的压力波动。

背景技术

为了减少来自燃气供能的涡轮的污染排放量，政府机构已经颁布要求减少氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的量的多个法令。更低的燃烧排放通常可归因于更有效的燃烧过程，特别是关于燃料喷射器位置、空气流率和混合效率。

早期燃烧系统使用扩散类型喷嘴，其中燃料接近火焰区域通过扩散与燃料喷嘴外的空气混合。扩散类型喷嘴由于以下事实而在历史上产生相对高的排放：燃料和空气在没有混合的情况下，且在高温度下化学计量学地，基本上通过相互作用而焚烧，以维持适当的燃烧器稳定性和低燃烧动态。

燃烧技术中的增强是在燃烧之前预混合燃料和空气以形成均质混合物的构思，该均质混合物在比扩散类型火焰低的温度下燃烧，且因此产生更低的NOx排放。预混合可在燃料喷嘴之内或其之外发生，只要其在燃烧区域的上游。预混合燃烧器的示例具有多个燃料喷嘴，它们各自喷射燃料到预混合腔中，在那里，燃料在进入燃烧室之前与来自气室的压缩空气混合。在燃烧之前将燃烧和空气预混合在一起允许燃料和空气形成更加均质的混合物，该混合物在被点燃时将更完全地焚烧，从而引起更低的排放。然而，由于预混合燃烧器中固有的混合和燃烧过程，燃烧系统内的压力将波动，且变化的压力波动如果得不到适当控制则可对燃烧硬件导致损害。

发明内容

本发明公开了一种用于减少多级预混合燃气涡轮燃烧器中的燃烧动态的设备和方法。更特别地，在本发明的实施例中，提供了一种用于燃气涡轮燃烧器的拱顶组件，该拱顶组件具有带有大体上半球形截面的拱顶板、拱顶板中的多个开口、和多个拱顶缓冲器(它们各自包围相应的开口)。拱顶缓冲器包括具有腔的缓冲器本体、固连至缓冲器端部的可移除盖板、和位于缓冲器本体周围的多个吹扫孔。

在本发明的备选实施例中，公开了一种燃气涡轮燃烧系统，其包括位于流动套筒的径向内侧的大体上柱状的燃烧衬套、和定位在燃烧的径向外侧以用于引导燃料流与进入燃烧衬套的空气混合的一组主燃料喷射器。燃烧器拱顶组件包围燃烧衬套的入口端部，且具有带有大体上半球形截面的拱顶板、拱顶板中的多个开口、和多个拱顶缓冲器(它们各自包围相应的开口)。缓冲器中的各个具有缓冲器本体和固连至其的可移动盖板以形成位于缓冲器本体中的缓冲器容积和吹扫孔。

在本发明的又一实施例中，提供了一种调节燃气涡轮燃烧器中的燃烧动态的方法。该方法包括提供一种具有燃烧器拱顶的燃烧系统，在燃烧器拱顶中存在多个开口，开口中的各个由拱顶缓冲器环绕。确定待控制的期望频率中的一个或更多个，且然后确定将该一个或更多个期望燃烧频率作为目标所需的容积。确定传递到该多个缓冲器中的吹扫空气流的期望量，且将盖板固连至各拱顶缓冲器的端部，其中盖板助于在各缓冲器内形成期望容积，其中该期望容积在大小上足以适当地缓冲燃烧系统中的压力波动。

在本发明的又一实施例中，提供了一种用于燃气涡轮燃烧器的拱顶组件，其具有带有大体上半球形截面的拱顶板、定位在拱顶板附近的转接板、从转接板延伸的一个或更多个谐振器盒和多个拱顶缓冲器。

本发明的额外优点和特征部分地将在随后的描述中阐述，且部分地在检查以下时变得对于本领域技术人员而言显而易见，或可从本发明的实施学习到。现在将特别参照附图描述本发明。

附图说明