[发明专利]燃烧设备及此种设备中的燃烧方法

说明书

本发明涉及一种燃烧设备，例如用于燃气轮机的燃烧设备，以及用于此种燃烧设备中的燃烧方法。更具体地说，本发明涉及对燃烧设备的一种改进，其中，在形成燃烧器的衬里中设有一形成空气膜的装置，用来保护此衬里不受热的已燃气的影响；同时涉及在这种改进了的燃烧设备中的燃烧方法。

通常所用的这种燃烧设备具有一种形成燃烧室的燃烧器衬里，在这种衬里中设有各种冷却装置使衬里免受热的已燃气之影响。

上述这类冷却装置之一是通过一种空气膜来冷却。根据这种冷却方法，是由设在衬里部分的一种形成空气膜的装置将空气引入燃烧室内，得以在此衬里的内壁上经常性地形成一层空气膜。这一空气层能有效地阻止燃烧区的热到达该衬里，并使这种热远离衬里。

这种冷却方法用少量空气提供了很高的冷却效率，得以有效地防止衬里过热，因为此空气不仅从衬里带走热量，还阻止热传到衬里，它不同于那种仅仅使变热了的衬里冷却的致冷方法。此外，这种方法布置简便、实际，因而已被广泛采用。

在这种冷却方法中，重要的是在衬里内壁的整个区域上经常形成一层均匀的空气膜。

这自然要求有用来形成这种均匀空气膜的装置。但更为重要的是，这一空气膜不会为此衬里形成之燃烧室中已燃气的紊流所破坏或穿透。在这种燃烧室内，上述紊流被传送于供给的混合气体，以便使燃料与空气更好地混合，而有利于火焰的保持。结果使得已燃气也成了紊流，以致空气膜易为这种紊流的已燃气破坏。

近年来，存在一种采用鼓风炉煤气或类似燃气的低热值燃料的趋势。当应用这种燃料时，供给燃料的流率加大了，结果也就增大了喷射这种燃料之喷嘴的直径。于是，用来将上述紊流传给供应的燃气之离心式喷嘴的尺寸也相应地增大，影响到已燃气流流到衬里内壁的附近。这特别容易发生上述的空气膜破坏的现象。

通过采用直径较大的燃烧室衬里来减少已燃气流的影响，或有可能解决前述问题。但这种对策并不能适应现行减小燃烧室衬里尺寸的要求。衬里直径的增加相应地会增大衬里的表面积，结果又得要求有较大的冷却空气流率。

因此，本发明的目的之一在于提供上述类型的燃烧设备，这种设备中的空气膜不易破坏，并且不用加大燃烧室衬里的直径。

为达到上述目的，本发明提供了一种燃烧设备，其中用于形成空气膜的形成装置取这样的结构，使所喷射的空气流向与已燃气的紊流方向相同。

当按上述方式构制成这样的薄膜形成装置后，由于此种膜是由流向与已燃气紊流方向相同之空气所形成，这样的空气膜是绝不会为已燃气所破坏，即使是紊流式的已燃气趋近于空气膜时。这样就抑制了空气膜的分层或紊动，也就提高了冷却效率。

本发明的上述目的与其它目的、特点与优点，可通过结合附图阅读下述说明而弄清。在附图中：

图1是本发明燃烧设备一实施例的局部透视图；

图2是沿图1中II-II线截取的剖面图；

图3是本发明燃烧设备一实施例的纵剖面图：

图4是一离心式喷嘴的前视图；

图5是一燃烧器材里的纵剖面图；

图6是本发明燃烧设备另一实施例中燃烧器衬里的局部透视图；

图7是本发明燃烧室设备又一实施例中燃烧器衬里的局部透视图，具体地示明了一种唇部；

图8是上述唇部的纵剖面图；而

图9是本发明燃烧设备。另一实施例中燃烧器衬里的局部透视图。

下面描述这些最佳的实施例。

图3示明了例如用于燃气轮机的一种燃烧设备及其相关部件。

这种燃烧设备主要包括一封盖结构1、燃料供给装置2、燃烧器衬里3以及一尾部筒体4。此燃烧器衬里的内部R形成一燃烧室。

燃料供应装置2安装在燃烧器衬里3的一端，即在图中看去由一装翎箭头所示之已燃气流向之上游端，它可用来将燃料F与空气A的混合气体供给到燃烧室R内。

为使燃料与空气混合得较好，同时为使火焰稳定，在燃料供应装置2的出口端设有一离心式喷嘴2a。

图4是带有上述离心式喷嘴2a的燃料喷嘴的前视图。在此，这样的燃料喷嘴有8个燃料口2F，由它们将燃料F按照一与此燃料喷嘴轴线所成的预定角度喷射。结果，燃料F便以紊流形式导向下游。类似地，空气则按相对于上述轴线所成的预定角度从空气口2A喷射而形成紊流。在这一说明性的实施例中，燃料口2F与空气口2A按不同的径向距离排列，但并非只能如此，这些口部也可布置在同一个圆周上，即距此燃料喷嘴有相同的径向距离。