[发明专利]用于燃烧器的引燃烧嘴

说明书

本发明公开了一种用于燃烧器(126)的引燃烧嘴(192)，该引燃烧嘴包括：内导管(222)，该内导管被配置为递送燃料；和外导管(224)，该外导管与内导管(222)同中心并且被配置为递送空气。内壁(230)限定内气室(232)，并且分隔壁(234)在内壁(230)的径向外侧并与内壁(230)的至少一部分一起限定中间气室(236)。离开通道(240)将内气室(232)流体地联接到中间气室(236)。外壁(246)与分隔壁(234)的至少一部分一起限定外气室(248)。交叉区段(250)包括将内导管(222)流体地联接到外气室(248)的通道(210)和将外导管(224)流体地联接到内气室(232)的通道(220)。端板(214)包括开口，这些开口用于从气室引导燃料、用于燃烧的空气和用于冷却的空气。

技术领域

本公开大体上涉及燃烧器，并且更具体地涉及具有单个燃料导管和空气导管的用于燃烧器的引燃烧嘴。

背景技术

燃气涡轮系统在各种应用中用于发电。在燃气涡轮系统(“GT系统”)的操作中，空气流过压缩机并且压缩空气被供应到燃烧区段。具体地，压缩空气被供应到一个或多个燃烧器，每个燃烧器具有多个燃料喷嘴(即，烧嘴)，该多个燃料喷嘴在燃烧过程中使用空气与燃料。压缩机包括入口导向叶片(IGV)阵列，该入口导向叶片阵列的角度可被控制以控制到燃烧区段的空气流并且因此控制燃烧温度。燃烧区段与涡轮区段流体连通，其中燃烧气体流的动能和热能被转换成机械旋转能量。涡轮区段包括可旋转地联接到转子并驱动转子的涡轮。压缩机还可以可旋转地联接到转子。转子可驱动负载(如发电机)。

在一些实施方案中，燃烧区段包括可用于控制GT系统的负载的多个燃烧器，例如，多个周向间隔开的燃烧器“罐”。集管(或端盖)燃烧级可定位在每个燃烧器的燃烧区域的上游端处。集管燃烧级包括多个燃料喷嘴或烧嘴，该多个燃料喷嘴或烧嘴用于引入燃料以在由相应衬里限定的燃烧室中进行燃烧。

在环形燃烧系统中，多个烧嘴沿着共享燃烧室上游的燃烧器圆顶周向地布置。每个烧嘴包括预混烧嘴和引燃烧嘴。预混烧嘴包括将燃料和空气进行预混的旋流器。该旋流器包括使进入的空气旋转的多个旋流叶片和在旋转的空气流中分配燃料的多个燃料辐条。燃料和空气然后在烧嘴内的被称为混合管的环形通道中混合，然后在燃烧室中的燃烧区内反应。

燃烧器必须能够解决一系列操作条件，诸如施加的负载、燃烧稳定性、燃烧质量、点火温度要求等。引燃烧嘴用于提供对燃烧过程的更好控制，例如，提供改进的燃烧稳定性。例如，在低操作负载下，引燃烧嘴可被操作用于产生富燃料区，从而确保燃烧火焰不熄灭。在高操作负载下，可降低引燃烧嘴的燃料-空气喷射以减少污染物。引燃烧嘴也可用于多种替代设置中以控制燃烧过程。在一些情况下，引燃烧嘴包括在混合管的上游纵向延伸以将包含两种燃料和空气的混合物喷射到混合管中的喷枪。由于需要冷却引燃烧嘴以解决热膨胀和收缩问题，所以在喷枪中提供两种燃料和空气的结构很复杂。在其他情况下，引燃烧嘴可在混合管的端部附近径向引入燃料和空气，但是这种布置对于燃烧过程的操作控制并不理想。

发明内容

下文提到的所有方面、示例和特征能够以任何技术上可能的方式组合。

本公开的一个方面提供了一种用于燃烧器的燃烧室的烧嘴，该烧嘴包括：旋流发生器，该旋流发生器限定烧嘴内部的第一部分；混合管，该混合管在旋流发生器下游并限定烧嘴内部的第二部分，该混合管具有与燃烧室流体连通的出口开口；和引燃喷枪，该引燃喷枪沿着纵向轴线延伸并延伸到烧嘴内部，该引燃喷枪包括引燃烧嘴，该引燃烧嘴具有用于供应燃料的单个燃料导管和用于供应空气的空气导管。

本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且引燃喷枪和引燃烧嘴在旋流发生器的燃烧器端下游的纵向位置是可调节的。