爐子裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生將在燃?xì)鉁u輪中膨脹的熱氣體(8)的爐子裝置，其包括在氣室(1)內(nèi)的爐子以及位于所述爐子下游的具有流體地連接至燃?xì)鉁u輪的出口的燃燒室(7)，所述爐子具有用于燃料噴射的裝置(5)、用于空氣供應(yīng)的裝置(6)以及用于在爐子內(nèi)產(chǎn)生可燃的燃料/空氣混合物的裝置。本發(fā)明的特征在于，用于空氣供應(yīng)的裝置(6)包括至少兩個(gè)單獨(dú)的流通路(14，15)，并且該兩個(gè)流通路中的一個(gè)以第一供應(yīng)壓力(p1)供給，而另一流通路以第二供應(yīng)壓力(p2)供給。
【專(zhuān)利說(shuō)明】爐子裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固定式燃?xì)鉁u輪的領(lǐng)域，具體而言涉及用于產(chǎn)生將在渦輪中膨脹的熱氣體的爐子(burner)裝置，其包括位于氣室(plenum)內(nèi)的爐子以及在所述爐子下游的具有流體地連接至燃?xì)鉁u輪的出口的燃燒室，所述爐子具有用于燃料噴射的裝置、用于空氣供應(yīng)的裝置以及用于在爐子內(nèi)產(chǎn)生可燃的燃料/空氣混合物的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪的開(kāi)發(fā)中，增加的循環(huán)性能和降低的污染物排放均是主要目標(biāo)，以使環(huán)境影響最小化并使經(jīng)濟(jì)利益最大化。為了增加燃?xì)鉁u輪效率，重要的是優(yōu)化離開(kāi)壓縮機(jī)的空氣的分布以及離開(kāi)燃燒器的熱氣體的分布，即，工作流體在其開(kāi)始在渦輪中膨脹之前經(jīng)歷可能的最小壓降。[0003]前述目標(biāo)可通過(guò)布置用于燃燒器壁的冷卻路徑和并行的爐子空氣路徑(其在圖2a中示出)而實(shí)現(xiàn)。關(guān)于圖2a，示出了包括氣室I的爐子裝置的草圖，氣室I與固定式燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)級(jí)(未示出)流體地連接，使得氣室I的體積填充有處于常壓P1下的壓縮空氣2。氣室I包封爐子裝置，該爐子裝置包括由爐子罩4圍繞的爐子部段3，其具有用于燃料噴射的裝置5、用于空氣供應(yīng)的裝置6、以及用于產(chǎn)生燃料/空氣混合物的裝置(未示出)，燃料/空氣混合物在位于爐子部段3下游的燃燒室7內(nèi)被點(diǎn)燃。產(chǎn)生于所述燃燒室7內(nèi)的熱氣體8離開(kāi)所述爐子裝置直接進(jìn)入渦輪(未示出)中以用于通過(guò)膨脹而做功。為了避免爐子裝置尤其是燃燒器的任何熱超載，燃燒器壁提供包括空隙9的燃燒器襯套，來(lái)自氣室I的壓縮空氣2分別從壓縮機(jī)進(jìn)入空隙9以用于冷卻目的?？障?呈現(xiàn)冷卻空氣路徑以冷卻燃燒器壁。冷卻空氣離開(kāi)冷卻空氣路徑并直接進(jìn)入燃燒室。氣室I內(nèi)的還有一部分壓縮空氣經(jīng)由用于空氣供應(yīng)的裝置進(jìn)入爐子部段3，該裝置呈位于爐子罩4內(nèi)的入口開(kāi)口 6的形式，以用于與由噴射裝置5噴射的燃料混合，用于產(chǎn)生可燃的燃料/空氣混合物11。
[0004]然而，這一系統(tǒng)的缺點(diǎn)是以下事實(shí):氣室內(nèi)的并非所有由壓縮機(jī)供給的空氣參與燃燒，因此為了相同的熱氣體溫度要達(dá)到更高的火焰溫度，其后果是較高的NOx排放。備選地，如果布局的目標(biāo)是降低N0X，則必須降低熱氣體溫度，由此負(fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
[0005]經(jīng)常使用一種備選系統(tǒng)，其中冷卻和爐子空氣路徑串行連接，參見(jiàn)圖2b。圖2包括相同的參考標(biāo)號(hào)，其標(biāo)注已在圖2a中說(shuō)明的構(gòu)件，從而避免重復(fù)說(shuō)明這些構(gòu)件。在此，用于燃燒器的冷卻路徑(其為空隙9)與爐子部段3流體地連接，使得冷卻空氣經(jīng)由用于空氣供應(yīng)的裝置6進(jìn)入爐子，以與燃料混合以用于產(chǎn)生燃料/空氣混合物11。
[0006]這具有以下優(yōu)點(diǎn):整體空氣質(zhì)量流參與燃燒，因而最小化排放，但在這種情況下，整體壓力損失可能較高，因此降低了效率。利用這一布局，通過(guò)旁通從氣室I直接到爐子罩4的空氣11中的一些，可有選擇地降低冷卻路徑的壓力損失。但是，旁通空氣11仍經(jīng)歷壓力損失且由此不提供額外益處。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于產(chǎn)生將在燃?xì)鉁u輪中膨脹的熱氣體的爐子裝置，該爐子裝置包括在氣室內(nèi)的爐子以及位于所述爐子下游的具有流體地連接至燃?xì)鉁u輪的出口的燃燒室，所述爐子具有用于燃料噴射的裝置、用于空氣供應(yīng)的裝置以及用于在爐子內(nèi)產(chǎn)生可燃的燃料/空氣混合物的裝置，其允許在較高溫度下操作并同時(shí)實(shí)現(xiàn)N0x、C0排放的減少且減輕壓力降問(wèn)題。
[0008]該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征總和來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在從屬權(quán)利要求中以及在下面特別參照優(yōu)選實(shí)施例的描述中公開(kāi)的特征，可有利地修改本發(fā)明。
[0009]本發(fā)明的思想基于如圖2a和圖2b中說(shuō)明的兩種已知的空氣分配布局的組合的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的特征的爐子裝置而避免相應(yīng)的缺點(diǎn)，該爐子裝置的特征在于用于燃燒空氣的兩個(gè)單獨(dú)的流路徑，即，進(jìn)到爐子中的空氣供應(yīng)用的裝置包括至少兩個(gè)單獨(dú)的流通路，其中，這兩個(gè)流通路中的一個(gè)以第一供應(yīng)壓力供給且另一流通路以第二供應(yīng)壓力供給。
[0010]實(shí)際上，在爐子裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)流通路中的至少一個(gè)流體地連接至氣室，在該氣室中第一壓力占優(yōu)勢(shì)，該氣室流體地連接至壓縮機(jī)且另一流通路流體地連接至空隙，在該空隙中第二壓力占優(yōu)勢(shì)，并且該空隙由燃燒器襯套接界，燃燒器襯套具有至少一個(gè)到氣室的流體入口。兩個(gè)通路終止于爐子部段中，使得供給通過(guò)兩個(gè)通路的全部空氣量與燃料混合，以用于在燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃之前形成燃料/空氣混合物。
[0011]供給空氣通過(guò)每個(gè)通路的方式可以?xún)煞N不同方式執(zhí)行，S卩，串行或并行于冷卻空氣路徑，其對(duì)應(yīng)于用于冷卻燃燒壁的燃燒襯套內(nèi)的空隙。在串行空氣流的情況下，氣室內(nèi)的壓縮空氣的一部分經(jīng)由入口開(kāi)口進(jìn)入燃燒襯套的空隙，以在經(jīng)由流通路中的一個(gè)進(jìn)入爐子區(qū)域之前首先冷卻燃燒器壁，以用于與燃料混合。在經(jīng)過(guò)入口開(kāi)口以用于進(jìn)入燃燒襯套的空隙時(shí)，用于冷卻燃燒器的空氣經(jīng)歷壓降，使得在燃燒襯套內(nèi)，P2的流壓占優(yōu)勢(shì)，其小于Pl。在并行空氣流的情況下，氣室內(nèi)的壓縮空氣的另一部分經(jīng)由其它較低通路直接進(jìn)入爐子，而不明顯地冷卻燃燒器壁。因此將進(jìn)入爐子以用于形成燃料/空氣混合物的燃燒空氣流分成至少兩個(gè)單獨(dú)的流路徑允許一個(gè)流路徑并行于冷卻空氣路徑供給且另一個(gè)同時(shí)串行于其的可能性。
[0012]兩個(gè)流通路優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成使得兩個(gè)流通路中的一個(gè)是圍繞另一流通路的外部流通路，另一流通路是所謂的內(nèi)部流通路。在軸對(duì)稱(chēng)爐子的情況下，內(nèi)部流通路和外部流通路是同軸的，并且每個(gè)流通路具有流出口平面，其處于每個(gè)流通路的下游端，使得內(nèi)部流通路的出口平面不同，優(yōu)選地在外部流通路的出口平面的上游。
[0013]可選地，每個(gè)流通路可包括流旋流器(SWirler)，其在內(nèi)部流通路和外部流通路之間可不同，使得可分別調(diào)整被引入兩個(gè)流中的旋流，以用于增強(qiáng)噴射燃料下游的混合過(guò)程的目的。
[0014]用于燃料噴射的裝置可設(shè)計(jì)和布置為不同風(fēng)格和在不同位置處。一種優(yōu)選的用于燃料噴射的裝置涉及延伸于內(nèi)部流通路中或穿過(guò)其的燃料噴管(lance)。備選地或與所述燃料噴管結(jié)合，進(jìn)一步的用于燃料噴射的裝置可布置得類(lèi)似于位于環(huán)繞內(nèi)部流通路的通道壁的下游邊緣處的燃料噴射噴嘴，即，至少一個(gè)燃料噴嘴被放置在內(nèi)部流通路的出口平面處。當(dāng)然，用于燃料噴射的其它技術(shù)可順利地適用于本發(fā)明的爐子裝置。
[0015]用以增強(qiáng)內(nèi)部通路下游的流特性的又一優(yōu)點(diǎn)特征是環(huán)繞內(nèi)部流通路的通道壁的 出口邊沿的葉狀(1bed)設(shè)計(jì)。更多細(xì)節(jié)結(jié)合下面示出的實(shí)施例給出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]隨后應(yīng)結(jié)合附圖基于示例性實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。在附圖中:
圖1示出了本發(fā)明的爐子裝置，其帶有用于燃燒器空氣的雙空氣通路，
圖2a、圖2b示出了技術(shù)現(xiàn)狀的爐子裝置，其帶有a)并行的空氣冷卻流和b)串行的空氣冷卻流，
圖3示出了建議的雙空氣通路概念的草圖，
圖4a、圖4b示出了優(yōu)選實(shí)施例，a)帶有串行的外部通路和并行的內(nèi)部通路)，b)帶有并行的外部通路和串行的內(nèi)部通路，
圖5示出了基于錐形旋流器的帶有串行的外部通路和并行的內(nèi)部通路的本發(fā)明的爐
子，
圖6示出了基于錐形旋流器的帶有并行的外部通路和串行的內(nèi)部通路的本發(fā)明的爐
子，
圖7示出了帶有葉狀混合邊緣的本發(fā)明的雙流通路的縱截面的局部視圖，
圖8示出了帶有并行外部通路和串行內(nèi)部通路的雙空氣通路的本發(fā)明的爐子裝置的剖視圖。
[0017]附圖標(biāo)記:
I氣室 2壓縮空氣 3爐子部段 4爐子罩
5用于燃料噴射的裝置 5’ 燃料噴管 6，6’ 用于空氣供應(yīng)的裝置 7燃燒室 8熱氣體 9空隙
10入口開(kāi)口
11燃料空氣混合物
12旁通空氣流
13冷卻空氣流
14外部流通路
15內(nèi)部流通路
16旋流器
17旋流器
18內(nèi)部流通路的出口平面
19外部流通路的出口平面
20內(nèi)部流通路的通道壁 21開(kāi)□
22外部流通路的通道壁
23錐形旋流器
24開(kāi)口
25軸向旋流器
26通道壁的邊緣
27葉狀形狀
28進(jìn)入開(kāi)口
29燃燒器前面板
30擴(kuò)散器部件
31空氣槽
32火焰區(qū)
33中心體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示出了包括氣室I的爐子裝置的示意縱截面圖，氣室I與固定式燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)級(jí)(未示出)流體地連接，使得氣室I的體積填充有處于常壓P1下的壓縮空氣2。氣室I包封爐子裝置，該爐子裝置包括被爐子罩4圍繞的爐子部段3，其具有用于燃料噴射的裝置5、用于空氣供應(yīng)的裝置6、6’、以及用于產(chǎn)生燃料/空氣混合物的裝置(未示出)，燃料/空氣混合物在位于爐子部段3下游的燃燒室7內(nèi)被點(diǎn)燃。產(chǎn)生于所述燃燒室7內(nèi)的熱氣體8離開(kāi)所述爐子裝置直接進(jìn)入渦輪(未示出)中，以用于通過(guò)膨脹而做功。為了避免爐子裝置尤其是燃燒器的任何熱超載，燃燒器壁提供包括空隙9的燃燒器襯套，來(lái)自氣室I的壓縮空氣分別從壓縮機(jī)經(jīng)由入口開(kāi)口 10進(jìn)入空隙9中以用于冷卻目的。由于由入口開(kāi)口導(dǎo)致的壓力下降，空隙9內(nèi)的壓力P2小于Pl。空隙9包圍冷卻空氣流13以冷卻燃燒器壁。在流動(dòng)方向上經(jīng)過(guò)空隙9之后，冷卻空氣流13通過(guò)開(kāi)口 6’進(jìn)入，該開(kāi)口 6’充當(dāng)用于空氣供應(yīng)到外部流通路14中的裝置，外部流通路14在上游端(圖中的左側(cè))閉合且在其下游端開(kāi)放到燃燒室7中。由優(yōu)選地圓柱形壁環(huán)繞的外部流通路包圍內(nèi)部流通路15，開(kāi)口6’布置在圓柱形壁中。內(nèi)部流通路15與氣室I流體地連接且開(kāi)放到燃燒室7中。外部通路14和內(nèi)部通路15同軸地布置和設(shè)計(jì)，并且呈現(xiàn)雙燃燒器空氣爐子布置。內(nèi)部流通路15允許在壓力P1下從氣室I直接進(jìn)到爐子部段3中的壓縮空氣流。外部流通路14允許首先冷卻燃燒器壁的冷卻空氣流13進(jìn)入爐子部段3中。因此，從內(nèi)部流通路和外部流通路14、15噴射的空氣流均與燃料混合以用于產(chǎn)生燃料/空氣混合物11，其被點(diǎn)燃且在燃燒室7中燃燒以用于產(chǎn)生熱氣體8，用于給燃燒室下游的渦輪級(jí)(未示出)提供動(dòng)力。
[0019]這種雙空氣通路爐子的原理如圖3中所示。以供應(yīng)壓力p2(其為燃燒器襯套的空隙9內(nèi)的壓力)供給的外部流通路圍繞以供應(yīng)壓力pl (其為氣室I內(nèi)的壓力)供給的內(nèi)部流通路15。
[0020]通過(guò)兩個(gè)流通路的質(zhì)量流ml和m2優(yōu)選地不同且可適當(dāng)調(diào)整。
[0021]可選地，每個(gè)流路徑14、15可配備有旋流器16、17，其在內(nèi)部流路徑和外部流路徑14,15之間可分別不同。內(nèi)部流路徑15包括用于燃料噴射的非流線(xiàn)體，其也可為用于流穩(wěn)定的裝置。內(nèi)部流通路15的出口平面18可不同于外部流通路14的出口平面19，且特定而言，可位于外部流通路14的出口平面19的上游。
[0022]在其中兩個(gè)流通路(即，外部流通路和內(nèi)部流通路14、15)同軸布置的軸對(duì)稱(chēng)爐子裝置的情況下，提出了兩種基本的布局選項(xiàng)。
[0023]圖4a示出一個(gè)實(shí)施例，其中外部流通路14由爐子冷卻空氣13串行地供給且內(nèi)部流通路15直接供給有來(lái)自與其平行的氣室I的壓縮空氣。這里假設(shè)用于燃料噴射的裝置5也是到燃?xì)鉁u輪殼體(未示出)的凸緣的一部分，其提供幾乎延伸通過(guò)整個(gè)內(nèi)部流通路15的燃料噴管5’。在環(huán)繞內(nèi)部流通路15的通道壁20的上游部分設(shè)置有開(kāi)口 21，來(lái)自氣室I的壓縮空氣通過(guò)該開(kāi)口 21進(jìn)入內(nèi)部流通路15。旋流器17布置在內(nèi)部流通道15內(nèi)。
[0024]內(nèi)部流通道15沿著其軸線(xiàn)被外部流通道部分地圍繞，軸線(xiàn)本身由通道壁22徑向地環(huán)繞。通道壁20、22形狀為圓柱形，并且沿著相同爐子軸線(xiàn)同軸布置。還沿著外部流通道布置了旋流器16。如圖4a中所描繪的，進(jìn)入內(nèi)部流通路15的空氣流(其平行于冷卻空氣流13引導(dǎo))的流壓力P1和流質(zhì)量叫不同于冷卻空氣流13在進(jìn)入外部流通路14時(shí)的那些 p2、m2。
[0025]圖4b示出一個(gè)實(shí)施例，其中外部流通路14由來(lái)自氣室I的壓縮空氣并行地供給且內(nèi)部流通路15由燃燒器冷卻空氣13串行地供給。爐子罩4包圍爐子的內(nèi)部區(qū)域并分開(kāi)氣室形成的體積。
[0026]圖5示出了基于錐形旋流器23的帶有雙空氣通路(包括串行的外部流通路14和并行的內(nèi)部流通路15)的爐子裝置的截面圖。與所有其它示出的實(shí)施例中相同，該爐子裝置被未示出的氣室包圍。內(nèi)部流通路15供給有壓縮空氣，其在壓力P1下進(jìn)入上游開(kāi)口 24并帶有質(zhì)量流另外，燃料噴管5’延伸到內(nèi)部流通路15中，其將燃料噴射到由錐形旋流器23旋流的空氣流中。此外，冷卻空氣流13在冷卻燃燒器壁之后進(jìn)入外部流通路14，并在經(jīng)過(guò)外部流通路14時(shí)也通過(guò)錐形旋流器23變得旋流。因此，沿著內(nèi)部流通路15產(chǎn)生的空氣/燃料混合物將在經(jīng)過(guò)出口平面18之后與外部流通路14內(nèi)的旋流的額外空氣混合。外部流通路中的額外的旋流空氣具有較低壓力P2和另一質(zhì)量流m2，使得可通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整p2和m2而在外部流通路14內(nèi)優(yōu)化混合效率，以用于在經(jīng)過(guò)外部流通路的出口平面19之前得到完全均勻混合的燃料/空氣混合物。
[0027]圖6示出了基于軸向旋流器23的帶有雙空氣通路(包括串行的外部流通路14和并行的內(nèi)部流通路15)的爐子裝置的截面圖。與所有其它示出的實(shí)施例中相同，該爐子裝置被氣室I包圍。內(nèi)部流通路15供給有壓縮空氣，其在壓力P1下進(jìn)入上游開(kāi)口 24并帶有質(zhì)量流mi。另外，燃料噴管5’延伸到內(nèi)部流通路15中，以用于將燃料噴射到各由錐形旋流器23旋流的兩股空氣流中。燃料噴射到兩股空氣流中在內(nèi)部流通路的出口平面18處同時(shí)發(fā)生，在此兩股旋流空氣流相遇。
[0028]在圖7a、圖7b中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部流通路15被通道壁20圍繞,該通道壁20具有提供葉狀形狀27 (參見(jiàn)圖7a)的軸向下游邊緣26，其可從圖7b中示出的截面看出。這種葉狀輪廓27尤其適合于高活性燃料。
[0029]圖8示出了根據(jù)圖4b所示的概念的爐子裝置。該爐子被包封在爐子罩4中。穿過(guò)燃燒襯套的空隙9的冷卻空氣流13在冷卻燃燒器壁之后進(jìn)入爐子罩4內(nèi)的爐子部段。該空氣流然后通過(guò)進(jìn)入開(kāi)口 28串行地流入內(nèi)部流通路15中，若干燃料噴射器5布置在進(jìn)入開(kāi)口 28處。串行的空氣流和燃料在軸向方向上流通過(guò)內(nèi)部流通路15并且僅由于燃料射流擴(kuò)散而最初混合。軸向燃料噴射裝置還允許在可抽取噴管5’上集中爐子的燃料噴射部件并因此與爐子空氣動(dòng)力學(xué)分開(kāi)。
[0030]此外，可軸向調(diào)整燃料噴射位置。沿同流方向的燃料噴射產(chǎn)生燃料射流的較弱振蕩并因此導(dǎo)致更高的火焰穩(wěn)定性。
[0031]壓縮空氣流2并行地布置且在壓力P2下從氣室I直接供給。該壓縮空氣流2與交替布置的單獨(dú)流通道中的第一冷卻空氣流13相交，并且然后沿燃燒器前面板29的表面流動(dòng)，以便將前面板29對(duì)流地冷卻。然后，該壓縮空氣流2在爐子擴(kuò)散器部件30周?chē)鲃?dòng)并獲得沿爐子周向方向的角動(dòng)量。最后，空氣流通過(guò)一些伸長(zhǎng)的空氣槽31到爐子的內(nèi)部部分中，與主空氣流合并，且將旋流引入到整體爐子流。二級(jí)壓縮空氣流2與第一空氣流13和燃料的混合在非常短的距離上發(fā)生，使得整體混合物在到達(dá)火焰區(qū)32之前充分地預(yù)混合，該火焰區(qū)32在爐子下游延伸并且可到達(dá)與中心非流線(xiàn)體33的延伸一樣多的上游。為了在火焰錨定位置32之前進(jìn)一步增強(qiáng)混合，中心體33還可進(jìn)一步向下游延伸。外部燃料通路中的額外燃料噴射可提供額外的燃料預(yù)混和更低排放的可能性。
[0032]本發(fā)明的新?tīng)t子概念的優(yōu)點(diǎn)可概括如下:
-通過(guò)避免空氣旁通爐子(如在圖2a中所示的爐子的情況下)而在高熱氣體溫度下進(jìn)行低排放操作的可能性。
[0033]-通過(guò)優(yōu)化兩個(gè)本發(fā)明的流通路之間的空氣分支而降低整體燃燒器壓降。
[0034]-通過(guò)使兩個(gè)流通路在熱聲上去耦合而改進(jìn)脈動(dòng)行為的可能性。
[0035]-在兩個(gè)流通路中具有不同流特性(例如旋流、湍流水平)的可能性，以更好地應(yīng)對(duì)不同操作條件(例如惡劣的)或其它邊界條件(例如燃料類(lèi)型、燃料成分)。
[0036]-可用于兩個(gè)流路徑中的一個(gè)的高壓降可用作最合適的，例如用于改進(jìn)燃料混合，用于賦予更高旋流和實(shí)現(xiàn)更好的流穩(wěn)定，用于實(shí)現(xiàn)高速和避免高活性燃料的閃回。
[0037]-兩股流動(dòng)流合并的對(duì)接區(qū)域可被設(shè)計(jì)成優(yōu)化不同參數(shù)，例如在兩股空氣流和燃料之間的混合、火焰穩(wěn)定、閃回安全。
[0038]-創(chuàng)建和提供燃料至兩個(gè)空氣通路的機(jī)械部件可彼此分開(kāi)，并且通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，允許配置的更容易變化(例如用于不同燃料)以及更簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和改進(jìn)的制造、裝配、檢查和整修。
[0039]關(guān)于圖4a和圖4b中描述的建議布局,第一概念(參見(jiàn)圖4a)的額外益處是:
-通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)減少第一和生命周期成本，因?yàn)橹饕考捎赏墓苄纬伞?br> [0040]-通過(guò)跨大截面在兩個(gè)通路中允許入流并以最低流轉(zhuǎn)向要求進(jìn)一步降低壓降。
[0041]第二概念(參見(jiàn)圖4b)的額外益處是:
-對(duì)壓縮機(jī)出口壓力的高效使用以冷卻爐子前節(jié)段和爐子前端面，可能地通過(guò)對(duì)流冷卻。
[0042]本發(fā)明概念的可能的更多實(shí)施例是:
-應(yīng)用至筒狀、環(huán)形或料倉(cāng)式燃燒器。
[0043]-對(duì)于不同的流通路，不同類(lèi)型的旋流器(非旋流、軸向、徑向、錐形旋流器或其組合)。
[0044]-兩個(gè)同軸的流通路或更多，例如串行于襯套冷卻的流通路、串行于前節(jié)段冷卻的流通路、并行于兩者的流通路。
[0045]-非共軸流通路(例如，從內(nèi)部和外部襯套冷卻空氣分支流路徑)。
[0046]-模塊化變型，其中流通路中的一個(gè)是固定的，并且另一個(gè)是分別針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)燃料(NG，濕油)或高活性燃料(富含H2，干油)優(yōu)化的，由此允許以最少的硬件改動(dòng)得到增加的燃料靈活性。
[0047]-模塊化變型，其中外部流通路的外壁被連接至前節(jié)段，而所有燃料供應(yīng)通過(guò)形成中心流通路的部件發(fā)生，由此允許爐子和前節(jié)段之間的空氣泄漏，并且通過(guò)具有僅僅較小的可伸縮中心體而提高設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單性和魯棒性。
[0048]-在將被調(diào)整的不同流通路之間的可變空氣流分支，例如通過(guò)不同開(kāi)放區(qū)域的可交換篩。
[0049]-與不同幾何形狀/旋流器類(lèi)型結(jié)合的不同燃料噴射方案:來(lái)自?xún)?nèi)/外/中間壁的橫流，來(lái)自旋流器或流分離部件的直列式噴射，來(lái)自(多個(gè))中心/額外的燃料噴管。
[0050]-兩個(gè)通路之間的不同的和可調(diào)整的燃料分流。
[0051]為了使熱聲脈動(dòng)最小化，已知的是，對(duì)于不同的流干擾和/或燃料噴射，在火焰的位置與原始點(diǎn)的那些之間的大時(shí)延擴(kuò)散是有益的。
[0052]-當(dāng)前的爐子概念尤其適合于這個(gè)目的，因?yàn)闇u流發(fā)生器、燃料噴射位置以及整體流速可對(duì)于不同流通路保持不同，由此使時(shí)延擴(kuò)散最大化。
[0053]-類(lèi)似地，可在不同軸向位置處方便地放置中心噴管的頂端、兩個(gè)通路之間的分離壁的下游邊緣、以及爐子出口邊緣。
[0054]在同軸空氣通路的情況下，兩個(gè)通路之間的分離壁的下游邊緣可具有葉狀形狀，并且可選地包括燃料噴射孔。優(yōu)點(diǎn)因而是:
-以最小壓降改進(jìn)混合(保持高整體流速并降低閃回風(fēng)險(xiǎn)的可能性)。
[0055]-通過(guò)不存在強(qiáng)的流轉(zhuǎn)向而最小的流干擾(降低閃回風(fēng)險(xiǎn))。
[0056]-通過(guò)從后緣直列式噴射的可能性而最小的流干擾(降低閃回風(fēng)險(xiǎn))。
[0057]這尤其適合于高活性燃料，并且可在如圖7a和圖7b中所示的爐子概念中實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生將在燃?xì)鉁u輪中膨脹的熱氣體(8)的爐子裝置，包括在氣室(I)內(nèi)的爐子以及位于所述爐子下游的具有流體地連接至所述燃?xì)鉁u輪的出口的燃燒室(7)，所述爐子具有用于燃料噴射的裝置(5)、用于空氣供應(yīng)的裝置(6)、以及用于在所述爐子內(nèi)產(chǎn)生可燃的燃料/空氣混合物的裝置，其特征在于，所述用于空氣供應(yīng)的裝置(6)包括至少兩個(gè)單獨(dú)的流通路(14，15)，并且所述兩個(gè)流通路中的一個(gè)以第一供應(yīng)壓力(P1)供給，并且另一流通路以第二供應(yīng)壓力(P2)供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子裝置，其特征在于，所述兩個(gè)流通路中的一個(gè)流體地連接至所述氣室(I)，在所述氣室(I)中所述第一壓力(P1)占優(yōu)勢(shì)，所述氣室(I)流體地連接至壓縮機(jī)且所述另一流通路流體地連接至空隙(9)，在所述空隙(9)中所述第二壓力(P2)占優(yōu)勢(shì)，并且所述空隙(9)由燃燒器襯套接界，所述燃燒器襯套具有至少一個(gè)到所述氣室(I)的流體入口(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爐子裝置，其特征在于，到所述氣室(I)的所述燃燒器襯套的所述至少一個(gè)流體入口(10)位于所述燃燒室(7)的下游區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的爐子裝置，其特征在于，所述兩個(gè)流通路中的一個(gè)是圍繞另一流通路的外部流通路(14)，所述另一流通路是所謂的內(nèi)部流通路(15)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的爐子裝置，其特征在于，流旋流器(16，17)沿著所述兩個(gè)流通路中的至少一個(gè)布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的爐子裝置，其特征在于，所述內(nèi)部流通路和外部流通路(15,14)是同軸的，且每個(gè)流通路具有流出口平面(18，19)，并且，所述內(nèi)部流通路(15)的出口平面(18)位于所述外部流通路(14)的出口平面(19)的上游。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6所述的爐子裝置，其特征在于，所述用于燃料噴射的裝置(5)中的至少一個(gè)布置在所述內(nèi)部流通路(15)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7所述的爐子裝置，其特征在于，所述空隙(9)與所述內(nèi)部流通路(15)流體地連接，并且所述氣室(I)與所述外部流通路(14)流體地連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7所述的爐子裝置，其特征在于，所述空隙(9)與所述外部流通路(14)流體地連接，并且所述氣室(I)與所述內(nèi)部流通路(15)流體地連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9所述的爐子裝置，其特征在于，所述內(nèi)部流通路(15)由具有軸向下游邊緣(26)的通道壁(20)圍繞，所述軸向下游邊緣(26)具有葉狀形狀(27)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10所述的爐子裝置，其特征在于，所述內(nèi)部流通路(15)由具有軸向下游邊緣(26)的通道壁(20)圍繞，所述軸向下游邊緣(26)包括用于燃料噴射的裝置(5)。
【文檔編號(hào)】F23R3/38GK103542428SQ201310285688
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】S.伯內(nèi)羅, E.帕斯夸洛托, E.弗雷塔格 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司