專利名稱：燃燒器和用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及燃燒器和用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法。
背景技術(shù)：
燃燒器在エ業(yè)和發(fā)電操作中普遍用于點(diǎn)燃燃料以產(chǎn)生具有高的溫度和壓カ的燃燒氣體。例如，燃?xì)鉁u輪通常包括一個(gè)或更多燃燒器以產(chǎn)生功率或推力。用于產(chǎn)生電能的典型燃?xì)鉁u輪包括在前部的軸流式壓縮機(jī)、在中部附近的一個(gè)或更多燃燒器以及在后部的渦輪。環(huán)境空氣可被供應(yīng)到壓縮機(jī)，并且壓縮機(jī)中的旋轉(zhuǎn)葉片和固定葉片逐漸地賦予工作流體(空氣)動(dòng)能，以產(chǎn)生處于高能狀態(tài)的壓縮的工作流體。壓縮的工作流體離開壓縮機(jī)并穿過(guò)ー個(gè)或更多噴嘴流入每個(gè)燃燒器中的燃燒室中，在燃燒器，壓縮的工作流體與燃料混合并點(diǎn)燃而產(chǎn)生具有高的溫度和壓カ的燃燒氣體。燃燒氣體在渦輪中膨脹而做功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可使連接到發(fā)電機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。各種設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)影響燃燒器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。例如，更高燃燒氣體溫度通常提高燃燒器的熱力學(xué)效率。然而，更高燃燒氣體溫度也促進(jìn)其中燃燒火焰朝由噴嘴供應(yīng)的燃料遷移的回火或火焰穩(wěn)定狀態(tài)，從而有可能在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)對(duì)噴嘴造成嚴(yán)重?fù)p壞。此外，燃燒室中的局部熱斑(hot streak)可増加ニ價(jià)氮的解離速率，從而在更高燃燒氣體溫度下増加氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生。反之，與減小的燃料流量和/或部分負(fù)荷運(yùn)行(減負(fù)荷)相關(guān)聯(lián)的更低燃燒氣體溫度通常降低燃燒氣體的化學(xué)反應(yīng)速率，從而增加一氧化碳和未燃燒烴的產(chǎn)生。在一特定燃燒器設(shè)計(jì)中，多個(gè)預(yù)混合管可徑向布置在端帽中以提供流體連通，以便工作流體和燃料流過(guò)端帽并進(jìn)入燃燒室中。預(yù)混合管促進(jìn)工作流體和燃料之間的混合以減少熱斑，熱斑可帶來(lái)更高燃燒氣體溫度的問(wèn)題。因此，預(yù)混合管在防止回火或火焰穩(wěn)定和/或減少NOx產(chǎn)生方面是有效的，特別是在更高運(yùn)行水平下。然而，用于將燃料供應(yīng)到預(yù)混合管的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法將是有用的，該系統(tǒng)和方法允許預(yù)混合管在不同運(yùn)行水平下分階段供應(yīng)燃料或操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)闡述在下面的描述中，或者可從該描述顯而易見，或者可通過(guò)實(shí)施本發(fā)明來(lái)了解。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是ー種燃燒器，其包括徑向延伸跨過(guò)燃燒器的至少一部分的端帽。端帽包括與下游表面軸向分開的上游表面以及周向圍繞上游和下游表面的帽罩。第ー組預(yù)混合管從上游表面延伸穿過(guò)下游表面，以提供穿過(guò)端帽的流體連通。與第一組預(yù)混合管流體連通的第一燃料導(dǎo)管將燃料供應(yīng)到第一組預(yù)混合管。第二組預(yù)混合管從上游表面延伸穿過(guò)下游表面，以提供穿過(guò)端帽的流體連通。殼體周向圍繞帽罩的至少一部分，以在帽罩和殼體之間限定環(huán)形通道。與第二組預(yù)混合管流體連通的第二燃料導(dǎo)管將燃料穿過(guò)環(huán)形通道供應(yīng)到第二組預(yù)混合管。
本發(fā)明的另ー實(shí)施例是ー種燃燒器，其包括徑向延伸跨過(guò)燃燒器的至少一部分的端帽。端帽包括與下游表面軸向分開的上游表面以及周向圍繞上游和下游表面的帽罩。第一燃料導(dǎo)管與端帽流體連通。第一組預(yù)混合管從上游表面延伸穿過(guò)下游表面，以提供穿過(guò)端帽的流體連通。第二組預(yù)混合管從上游表面延伸穿過(guò)下游表面，以提供穿過(guò)端帽的流體連通。殼體周向圍繞端帽的至少一部分，以在端帽和殼體之間限定環(huán)形通道。與第二組預(yù)混合管流體連通的第二燃料導(dǎo)管將燃料穿過(guò)環(huán)形通道供應(yīng)到第二組預(yù)混合管。本發(fā)明還可包括ー種用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法。該方法包括使工作流體流過(guò)軸向延伸穿過(guò)端帽的第一組預(yù)混合管，該端帽徑向延伸跨過(guò)燃燒器的至少一部分；以及使工作流體流過(guò)軸向延伸穿過(guò)端帽的第二組預(yù)混合管。該方法還包括使第一燃料流入第ー組預(yù)混合管中并使第二燃料流過(guò)圍繞端帽的環(huán)形通道并進(jìn)入第二組預(yù)混合管中。通過(guò)閱讀說(shuō)明書，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將更好地理解這些實(shí)施例和其它實(shí)施例的特征和方面。


在說(shuō)明書的其余部分中，包括參考附圖，更具體地描述了本發(fā)明的全面且能夠?qū)嵤┑墓_內(nèi)容，包括其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳模式，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的示例性燃燒器的簡(jiǎn)化剖視 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1所示端帽的上游軸向視 圖3是根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的圖1所示端帽的上游軸向視 圖4是根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的圖1所示端帽的上游軸向視 圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖1所示端帽的上游局部透視 圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖1所示端帽的放大剖視 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的示例性燃燒器的放大剖視圖；以及 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的示例性燃燒器的放大剖視圖。附圖標(biāo)記
10 燃燒器 12 殼體 14 端蓋 16 流動(dòng)孔 18 沖擊套筒 20 過(guò)渡件 22 襯套
24 預(yù)混合管 26 燃燒室 28 端帽
30 軸向擋板(baffle)
32 內(nèi)部(第一)組管 34 外部(第二)組管 36 上游表面38 下游表面40 帽罩(cap shield)
44 帽罩和殼體之間的環(huán)形通道46 第一燃料室48 第二燃料室50 第一燃料導(dǎo)管52 第二燃料導(dǎo)管54 翼型件56 四個(gè)ー組的燃料ロ58 燃料ロ
60 擋板中的伸縮接頭(expansion joint)
62 帽罩中的伸縮接頭
64 屏障
66 空氣室
68 空氣ロ
70 間隙
80 燃燒器
82 殼體
84 端蓋
86 端帽
88 預(yù)混合管
90 上游表面
92 下游表面
94 燃燒室
96 帽罩
98 帽罩和殼體之間的環(huán)形通道
100擋板
102內(nèi)部(第一)組管
104外部(第二 )組管
106第一燃料室
108第二燃料室
110第一燃料導(dǎo)管
112第二燃料導(dǎo)管
114翼型件
116護(hù)罩
118護(hù)罩和第一燃料導(dǎo)管之間的環(huán)形通道
120旋流葉片(swirler vane)
122燃料ロ
124伸縮接頭 126 第三燃料導(dǎo)管。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)提及本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，這些實(shí)施例的一個(gè)或更多示例在附圖中示出。詳細(xì)的描述使用數(shù)字和字母標(biāo)記來(lái)指代附圖中的特征。在附圖和描述中相同或類似的標(biāo)記用于指代本發(fā)明的相同或類似的部分。每個(gè)示例以本發(fā)明的說(shuō)明而非本發(fā)明的限制的方式提供。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中做出修改與變型。例如，作為ー個(gè)實(shí)施例的一部分而顯示或描述的特征可用于另ー實(shí)施例，以產(chǎn)生更進(jìn)ー步的實(shí)施例。因此，本發(fā)明意圖包括落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類修改與變型。本發(fā)明的各種實(shí)施例提供用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的系統(tǒng)和方法。在特定實(shí)施例中，布置在端帽中的多個(gè)預(yù)混合管在燃燒之前促進(jìn)工作流體和燃料之間的混合。燃料可穿過(guò)ー個(gè)或更多軸向和/或徑向燃料導(dǎo)管供應(yīng)到預(yù)混合管。這樣，預(yù)混合管可分組成多個(gè)燃料導(dǎo)管，其使得燃燒器能夠在寬泛的操作條件下操作，而不超過(guò)與回火、火焰穩(wěn)定和/或排放限制相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)裕度。雖然出于說(shuō)明目的將大體上在并入燃?xì)鉁u輪中的燃燒器的上下文中描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于任何燃燒器，而不限于燃?xì)鉁u輪燃燒器，除非權(quán)利要求中特別地?cái)⑹?。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的例如將包括在燃?xì)鉁u輪中的示例性燃燒器10的簡(jiǎn)化剖視圖。殼體12和端蓋14可圍繞燃燒器10以容納流到燃燒器10的工作流體。工作流體可穿過(guò)沖擊套筒18中的流動(dòng)孔16而沿著過(guò)渡件20和襯套22的外部流動(dòng)，以向過(guò)渡件20和襯套22提供對(duì)流冷卻。當(dāng)工作流體到達(dá)端蓋14吋，工作流體倒轉(zhuǎn)方向而穿過(guò)多個(gè)預(yù)混合管24流入燃燒室26中。預(yù)混合管24徑向布置在燃燒室26上游的端帽28中。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是指構(gòu)件在流體路徑中的相對(duì)位置。例如，如果流體從構(gòu)件A流至構(gòu)件B，則構(gòu)件A在構(gòu)件B的上游。反之，如果構(gòu)件B接納來(lái)自構(gòu)件A的流體流，則構(gòu)件B在構(gòu)件A的下游。燃燒器10的各種實(shí)施例可包括不同數(shù)量和布置的預(yù)混合管24，其跨過(guò)端帽28分開或分組成各個(gè)組。例如，如圖2所示，大致軸向的擋板30可將預(yù)混合管24分成第一組32的預(yù)混合管24，其由第二組34的預(yù)混合管24周向圍繞。備選地，如圖3和圖4所示，多個(gè)擋板30可將預(yù)混合管24分成環(huán)形、三角形、正方形、卵圓形或?qū)嶋H上任何形狀的組，并且這些組可以各種幾何形狀布置在端帽28中。例如，如圖3所示，六組34預(yù)混合管24可圍繞單組32預(yù)混合管24徑向布置。備選地，如圖4所示，多組34預(yù)混合管24可布置為圍繞圓形組32的預(yù)混合管24的一系列餅形組。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”可互換使用，以區(qū)分一個(gè)構(gòu)件與另ー構(gòu)件，而并不意圖表示各個(gè)構(gòu)件的位置或重要性。圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖1所示端帽28的上游局部透視圖。如圖所示，端帽28大體上徑向延伸跨過(guò)燃燒器10的至少一部分，并且包括與下游表面38軸向分開的上游表面36。每個(gè)預(yù)混合管24從上游表面36延伸穿過(guò)端帽28的下游表面38，以提供用于使工作流體流過(guò)端帽28并進(jìn)入燃燒室26中的流體連通。雖然在每個(gè)實(shí)施例中示出為圓柱形管，但預(yù)混合管24的截面可為任何幾何形狀，并且本發(fā)明不限于任何特定截面，除非權(quán)利要求中特別地?cái)⑹觥Ｃ闭?0周向圍繞上游表面36和下游表面38，以在上游表面36和下游表面38之間限定燃料室46、48。殼體12周向圍繞帽罩40的至少一部分，以在帽罩40或端帽28和殼體12之間限定環(huán)形通道44。在圖5所示的特定實(shí)施例中，軸向擋板30將第一組32的預(yù)混合管24與第二組34的預(yù)混合管24分開，使得第二組34的預(yù)混合管24圍繞第一組32的預(yù)混合管24。這樣做吋，軸向擋板30也將燃料室分成圍繞第一組32的預(yù)混合管24的第一燃料室46和圍繞第ニ組34的預(yù)混合管24的第二燃料室48。第一燃料導(dǎo)管50可從端蓋14軸向延伸，以提供穿過(guò)端蓋14到第一燃料室46的流體連通，并且第二燃料導(dǎo)管52可徑向延伸穿過(guò)殼體12、環(huán)形通道44和帽罩40，以提供穿過(guò)殼體12、環(huán)形通道44和帽罩40到第二燃料室48的流體連通。如圖5所示，翼型件54或葉片中的至少ー個(gè)可圍繞環(huán)形通道44中的第二燃料導(dǎo)管52的至少一部分，以減小跨過(guò)環(huán)形通道44中的第二燃料導(dǎo)管52流動(dòng)的工作流體的流動(dòng)阻力。在特定實(shí)施例中，翼型件54或葉片可成角度，以賦予渦旋到流過(guò)環(huán)形通道44的工作流體。備選地或此外，翼型件54或葉片可包括一個(gè)或更多四個(gè)ー組的燃料ロ 56，其提供從第二燃料導(dǎo)管52穿過(guò)翼型件54或葉片并進(jìn)入環(huán)形通道44中的流體連通。這樣，第一燃料導(dǎo)管50可將燃料供應(yīng)到第一燃料室46，并且第二燃料導(dǎo)管52可將相同或不同的燃料供應(yīng)到第二燃料室48和/或環(huán)形通道44。每組預(yù)混合管24中的一個(gè)或更多可包括燃料ロ 58，其提供從相關(guān)聯(lián)的燃料室46、48穿過(guò)預(yù)混合管24的流體連通。燃 料ロ 58可徑向、軸向和/或在方位上成角度，以射出和/或賦予渦旋到流過(guò)燃料ロ 58并進(jìn)入預(yù)混合管24中的燃料。這樣，工作流體可在端帽28外部流過(guò)環(huán)形通道44，直到其到達(dá)端蓋14并倒轉(zhuǎn)方向而流過(guò)第一組32和第二組34的預(yù)混合管24。此外，來(lái)自第一燃料導(dǎo)管50的燃料可在第一燃料室46中圍繞第一組32的預(yù)混合管24流動(dòng)，以向預(yù)混合管24提供對(duì)流冷卻，然后流過(guò)燃料ロ 58并進(jìn)入第一組32的預(yù)混合管24中而與工作流體混合。類似地，來(lái)自第二燃料導(dǎo)管52的燃料可圍繞第二組34的預(yù)混合管24流動(dòng)，以向第二組34的預(yù)混合管24提供對(duì)流冷卻，然后流過(guò)燃料ロ 58并進(jìn)入第二組34的預(yù)混合管24中而與工作流體混合。來(lái)自每組32、34的預(yù)混合管24的燃料-工作流體混合物可接著流入燃燒室26中。圍繞且穿過(guò)預(yù)混合管24流動(dòng)的燃料和工作流體的溫度可在燃燒器10操作期間顯著變化。因此，端帽28還可在上游表面36和下游表面38之間包括一個(gè)或更多伸縮接頭或波紋管，以允許預(yù)混合管24在上游表面36和下游表面38之間的熱膨脹。例如，如圖5所示，當(dāng)?shù)谝唤M32的預(yù)混合管24膨脹和收縮時(shí)，擋板30中的伸縮接頭60可允許上游表面36和下游表面38的軸向移動(dòng)。類似地，當(dāng)?shù)诙M34的預(yù)混合管24膨脹和收縮吋，帽罩40中的伸縮接頭62可允許上游表面36和下游表面38的軸向移動(dòng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解，上游表面36和下游表面38之間的伸縮接頭的備選位置和/或組合在本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍內(nèi)，并且伸縮接頭的具體位置或數(shù)量不是本發(fā)明的限制，除非在權(quán)利要求中特別地?cái)⑹?。圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖1所示端帽28的放大剖視圖。如圖所示，端帽28同樣包括擋板30、第一組32和第二組34的預(yù)混合管24、上游表面36和下游表面38、帽罩40、環(huán)形通道44、第一燃料室46和第二燃料室48、第一燃料導(dǎo)管50和第二燃料導(dǎo)管52、翼型件54、燃料ロ 58以及伸縮接頭60、62，如此前關(guān)于圖5所示實(shí)施例描述的那樣。在該特定實(shí)施例中，端帽28還包括屏障64，其大致徑向地在上游表面36和下游表面38之間延伸，使得屏障64在端帽28內(nèi)部至少部分地限定空氣室66。具體而言，擋板30、上游表面36、帽罩40和屏障64限定第一燃料室46和第二燃料室48，并且下游表面38、帽罩40和屏障64限定在第一燃料室46和第二燃料室48下游的空氣室66。穿過(guò)帽罩40和/或擋板30的一個(gè)或更多空氣ロ 68可提供從環(huán)形通道44穿過(guò)帽罩40并進(jìn)入空氣室66中的流體連通。這樣，工作流體的至少一部分可從環(huán)形通道44流入空氣室66中而圍繞第一組32和/或第二組34的預(yù)混合管24流動(dòng)，以向預(yù)混合管24提供對(duì)流冷卻。工作流體可接著流過(guò)下游表面38和預(yù)混合管24之間的間隙70，然后流入燃燒室26中。圖7提供了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的示例性燃燒器80的放大剖視圖。殼體82和端蓋84可同樣圍繞燃燒器80以容納流到燃燒器80的工作流體。工作流體可同樣在端帽86的外部流動(dòng)，然后到達(dá)端蓋84并倒轉(zhuǎn)方向而流過(guò)徑向布置在端帽86中的多個(gè)預(yù)混合管88。如在此前的實(shí)施例中那樣，每個(gè)預(yù)混合管88從上游表面90延伸穿過(guò)下游表面92，以提供用于使工作流體流過(guò)端帽86并進(jìn)入燃燒室94中的流體連通。此外，帽罩96周向圍繞上游表面90和下游表面92，以在上游表面90和下游表面92之間限定燃料室，并且殼體82周向圍繞帽罩96的至少一部分，以在帽罩96或端帽86和殼體82之間限定環(huán)形通道98。軸向擋板100同樣將第一組102的預(yù)混合管88與第二組104的預(yù)混合管88分開，使得第二組104的預(yù)混合管88圍繞第一組102的預(yù)混合管88。這樣，軸向擋板100也將燃料室分成圍繞第一組102的預(yù)混合管88的第一燃料室106和圍繞第二組104的預(yù)混合管88的第二燃料室108。第一燃料導(dǎo)管110可從端蓋84軸向延伸，以提供穿過(guò)端蓋84到端帽86的流體連通，并且第二燃料導(dǎo)管112可徑向延伸穿過(guò)殼體82、環(huán)形通道98和帽罩96，以提供穿過(guò)殼體82、環(huán)形通道98和帽罩96到第二燃料室108的流體連通。如圖7所示，翼型件114或葉片中的至少ー個(gè)可圍繞環(huán)形通道98中的第二燃料導(dǎo)管112的至少一部分，以減小跨過(guò)環(huán)形通道98中的第二燃料導(dǎo)管112流動(dòng)的工作流體的流動(dòng)阻力。在特定實(shí)施例中，翼型件114或葉片可成角度，以賦予渦旋到流過(guò)環(huán)形通道98的工作流體。在圖7所示的特定實(shí)施例中，護(hù)罩116周向圍繞第一燃料導(dǎo)管110，以在護(hù)罩116和第一燃料導(dǎo)管110之間限定環(huán)形通道118。ー個(gè)或更多旋流葉片120可位于護(hù)罩116和第一燃料導(dǎo)管110之間，以賦予渦旋到流過(guò)環(huán)形通道118的工作流體。此外，第一燃料導(dǎo)管110可在旋流葉片120內(nèi)部且跨過(guò)環(huán)形通道118徑向延伸。這樣，第一燃料導(dǎo)管110可提供穿過(guò)旋流葉片120到第一燃料室106和/或環(huán)形通道118的流體連通。如此前的實(shí)施例中那樣，每組預(yù)混合管88中的一個(gè)或更多可包括燃料ロ 122，其提供從相關(guān)聯(lián)的燃料室106、108穿過(guò)預(yù)混合管88的流體連通。燃料ロ 122可徑向、軸向和/或在方位上成角度，以射出和/或賦予渦旋到流過(guò)燃料ロ 122并進(jìn)入預(yù)混合管88中的燃料。這樣，工作流體可在端帽86外部流過(guò)環(huán)形通道98，直到其到達(dá)端蓋84并倒轉(zhuǎn)方向而流過(guò)第一組102和第二組104的預(yù)混合管88以及圍繞第一燃料導(dǎo)管110的環(huán)形通道118。此外，來(lái)自第一燃料導(dǎo)管110的燃料可在第一燃料室106中圍繞第一組102的預(yù)混合管88流動(dòng)，以向預(yù)混合管88提供對(duì)流冷卻，然后流過(guò)燃料ロ 122并進(jìn)入第一組102的預(yù)混合管88中而與工作流體混合。類似地，來(lái)自第二燃料導(dǎo)管112的燃料可圍繞第二組104的預(yù)混合管88流動(dòng)，以向第二組104的預(yù)混合管88提供對(duì)流冷卻，然后流過(guò)燃料ロ 122并進(jìn)入第ニ組104的預(yù)混合管88中而與工作流體混合。如果需要，第一燃料導(dǎo)管110也可供應(yīng)燃料穿過(guò)旋流葉片120而與流過(guò)環(huán)形通道118的工作流體混合。來(lái)自每ー組102、104預(yù)混合管88和環(huán)形通道118的燃料-工作流體混合物可接著流入燃燒室94中。端帽86還可在上游表面90和下游表面92之間包括一個(gè)或更多伸縮接頭或波紋管，以允許預(yù)混合管88和護(hù)罩116在上游表面90和下游表面92之間的熱膨脹。例如，如圖7所示，當(dāng)預(yù)混合管88和護(hù)罩116膨脹和收縮吋，護(hù)罩116、擋板100和/或帽罩96中的伸縮接頭124可允許上游表面90和下游表面92的軸向移動(dòng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解，上游表面90和下游表面92之間的伸縮接頭的備選位置和/或組合在本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍內(nèi)，并且伸縮接頭的具體位置或數(shù)量不是本發(fā)明的限制，除非在權(quán)利要求中特別地?cái)⑹?。圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖7所示燃燒器80的放大剖視圖。如圖所示，燃燒器80大體上包括與此前關(guān)于圖7所示實(shí)施例描述的相同的構(gòu)件。在該特定實(shí)施例中，第一燃料導(dǎo)管110可同樣在旋流葉片120內(nèi)部徑向延伸，以提供到環(huán)形通道118的流體連通；然而，第一燃料導(dǎo)管110不必延伸到第一燃料室106。而是，第三燃料導(dǎo)管126可徑向延伸穿過(guò)殼體82、環(huán)形通道98和帽罩96，以提供穿過(guò)殼體82、環(huán)形通道98和帽罩96到第一燃料室106的流體連通。這樣，第一燃料導(dǎo)管110可將燃料供應(yīng)到環(huán)形通道118，第ニ燃料導(dǎo)管112可將相同或不同的燃料供應(yīng)到第二燃料室108，并且第三燃料導(dǎo)管126可將另ー種或相同的燃料供應(yīng)到第一燃料室106。 圖1至圖8所示的各種實(shí)施例提供了用于將燃料供應(yīng)到燃燒器80的方法的多種組合。例如，參照?qǐng)D8所示的實(shí)施例，工作流體可被供應(yīng)穿過(guò)第一組102和第二組104的預(yù)混合管88和/或環(huán)形通道118。第一燃料可穿過(guò)第一燃料導(dǎo)管110供應(yīng)到環(huán)形通道118。備選地或此外，第二燃料可穿過(guò)第二燃料導(dǎo)管112供應(yīng)到第二組104的預(yù)混合管88和/或直接進(jìn)入流過(guò)環(huán)形通道44的工作流體中，如關(guān)于圖5所示實(shí)施例描述的那樣。再者，第三燃料可穿過(guò)第三燃料導(dǎo)管126供應(yīng)到第一組102的預(yù)混合管88。每個(gè)實(shí)施例因此提供了非常靈活的方法，以向跨過(guò)燃燒器80的各個(gè)位置提供分階段燃料供應(yīng)，從而使得燃燒器能夠在寬泛的操作條件下操作，而不超過(guò)與回火、火焰穩(wěn)定和/或排放限制相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)裕度。該書面描述使用示例來(lái)公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒有差別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃燒器，包括a.端帽，其徑向延伸跨過(guò)所述燃燒器的至少一部分，其中，所述端帽包括與下游表面軸向分開的上游表面以及周向圍繞所述上游表面和下游表面的帽罩；b.第一組預(yù)混合管，其從所述上游表面延伸穿過(guò)所述下游表面，以提供穿過(guò)所述端帽的流體連通；c.第一燃料導(dǎo)管，其與所述第一組預(yù)混合管流體連通，以將燃料供應(yīng)到所述第一組預(yù)混合管；d.第二組預(yù)混合管，其從所述上游表面延伸穿過(guò)所述下游表面，以提供穿過(guò)所述端帽的流體連通；e.殼體，其周向圍繞所述帽罩的至少一部分，以在所述帽罩和所述殼體之間限定環(huán)形通道；以及f.第二燃料導(dǎo)管，其與所述第二組預(yù)混合管流體連通，以將燃料穿過(guò)所述環(huán)形通道供應(yīng)到所述第二組預(yù)混合管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第一燃料導(dǎo)管將燃料穿過(guò)所述環(huán)形通道供應(yīng)到所述第一組預(yù)混合管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述第二組預(yù)混合管圍繞所述第一組預(yù)混合管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述上游表面和下游表面之間的伸縮接頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述環(huán)形通道中圍繞所述第二燃料導(dǎo)管的至少一部分的翼型件或葉片中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述上游表面和下游表面之間的屏障，其中，所述屏障在所述端帽內(nèi)部至少部分地限定燃料室和空氣室。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒器，其特征在于，還包括穿過(guò)所述帽罩的空氣口，其中， 所述空氣口提供從所述環(huán)形通道穿過(guò)所述帽罩并進(jìn)入所述空氣室中的流體連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，還包括周向圍繞所述第一燃料導(dǎo)管的護(hù)罩，其中，所述護(hù)罩提供穿過(guò)所述端帽的流體連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述護(hù)罩和所述第一燃料導(dǎo)管之間的旋流葉片。
10.一種燃燒器，包括a.端帽，其徑向延伸跨過(guò)所述燃燒器的至少一部分，其中，所述端帽包括與下游表面軸向分開的上游表面以及周向圍繞所述上游表面和下游表面的帽罩；b.第一燃料導(dǎo)管，其與所述端帽流體連通；c.第一組預(yù)混合管，其從所述上游表面延伸穿過(guò)所述下游表面，以提供穿過(guò)所述端帽的流體連通；d.第二組預(yù)混合管，其從所述上游表面延伸穿過(guò)所述下游表面，以提供穿過(guò)所述端帽的流體連通；e.殼體，其周向圍繞所述端帽的至少一部分，以在所述端帽和所述殼體之間限定環(huán)形通道；以及f.第二燃料導(dǎo)管，其與所述第二組預(yù)混合管流體連通，以將燃料穿過(guò)所述環(huán)形通道供應(yīng)到所述第二組預(yù)混合管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述第一燃料導(dǎo)管將燃料供應(yīng)到所述第一組預(yù)混合管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，所述第二組預(yù)混合管圍繞所述第一組預(yù)混合管。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述環(huán)形通道中圍繞所述第二燃料導(dǎo)管的翼型件或葉片中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述上游表面和下游表面之間的伸縮接頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，還包括與所述第一組預(yù)混合管流體連通的第三燃料導(dǎo)管，其中，所述第三燃料導(dǎo)管將燃料穿過(guò)所述環(huán)形通道供應(yīng)到所述第一組預(yù)混合管。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，還包括在所述上游表面和下游表面之間的屏障，其中，所述屏障在所述端帽內(nèi)部至少部分地限定燃料室和空氣室。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃燒器，其特征在于，還包括穿過(guò)所述帽罩的空氣口，其中，所述空氣口提供從所述環(huán)形通道穿過(guò)所述帽罩并進(jìn)入所述空氣室中的流體連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其特征在于，還包括周向圍繞所述第一燃料導(dǎo)管的護(hù)罩，其中，所述護(hù)罩提供穿過(guò)所述端帽的流體連通。
19.一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法，包括a.使工作流體流過(guò)第一組預(yù)混合管，所述第一組預(yù)混合管軸向延伸穿過(guò)端帽，所述端帽徑向延伸跨過(guò)所述燃燒器的至少一部分；b.使所述工作流體流過(guò)第二組預(yù)混合管，所述第二組預(yù)混合管軸向延伸穿過(guò)所述端帽；c.使第一燃料流入所述第一組預(yù)混合管中；以及d.使第二燃料流過(guò)圍繞所述端帽的環(huán)形通道并進(jìn)入所述第二組預(yù)混合管中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括使所述第一燃料流過(guò)圍繞所述端帽的所述環(huán)形通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃燒器和用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法。一種燃燒器包括具有上游和下游表面的端帽以及圍繞上游和下游表面的帽罩。第一組和第二組預(yù)混合管從上游表面延伸穿過(guò)下游表面。第一燃料導(dǎo)管將燃料供應(yīng)到第一組預(yù)混合管。殼體周向圍繞帽罩以限定環(huán)形通道，并且第二燃料導(dǎo)管將燃料穿過(guò)環(huán)形通道供應(yīng)到第二組預(yù)混合管。一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒器的方法包括使工作流體流過(guò)第一組和第二組預(yù)混合管；使第一燃料流入第一組預(yù)混合管中；以及使第二燃料流過(guò)圍繞端帽的環(huán)形通道并進(jìn)入第二組預(yù)混合管中。
文檔編號(hào)F23R3/02GK103032892SQ201210367099
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月4日
發(fā)明者P.B.梅爾頓, W.S.齊明斯基, G.A.博亞德曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司