燃燒裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】燃燒裝置(5)包括：噴燃器(10)；燃燒室(11)，其位于噴燃器(10)的下游；噴管(14)，其突出進(jìn)入噴燃器(10)以用于燃料和空氣噴射；增壓室(20、27)，其至少部分地容納噴燃器(10)。增壓室(20、27)連接至噴管(14)的內(nèi)部以向其供應(yīng)氧化劑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃燒裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及燃燒裝置。尤其，以下參考了燃?xì)鉁u輪(例如連續(xù)燃燒燃?xì)鉁u輪)，無(wú)論如何應(yīng)清楚，相同的裝置也可在不同的應(yīng)用(例如爐)中實(shí)現(xiàn)。

【背景技術(shù)】
[0002]參考圖1，燃?xì)鉁u輪I具有:壓縮機(jī)2，燃燒裝置3以及渦輪4 ;壓縮機(jī)2產(chǎn)生高壓空氣，其與燃料一起供應(yīng)至燃燒裝置3，它們?cè)谌紵b置3中燃燒以產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體在渦輪4中(高壓渦輪)中膨脹；從渦輪4排出廢氣。
[0003]連續(xù)燃燒燃?xì)鉁u輪在高壓渦輪4下游具有第二燃燒裝置5，其中，附加的燃料供應(yīng)至廢氣中且其燃燒以產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體然后在第二渦輪6中(低壓渦輪)膨脹。
[0004]在第二燃燒裝置5內(nèi)，與燃料一起噴射空氣；該空氣主要具有幫助燃料滲入流過(guò)第二燃燒裝置的廢氣中、以及防止在噴射后緊接的早期燃料燃燒的功能。
[0005]由于經(jīng)過(guò)第二燃燒裝置5的廢氣具有大的壓力(因?yàn)樵诟邏簻u輪4中只發(fā)生了部分膨脹)，噴射至第二燃燒裝置5中的空氣由壓縮機(jī)2的末級(jí)抽出。
[0006]該冷卻方案具有一些缺點(diǎn)。
[0007]事實(shí)上，由于在壓縮機(jī)2的末級(jí)處，空氣具有大的壓力，抽出的空氣(并因此防止該空氣燃燒或膨脹)在燃?xì)鉁u輪的性能以及效率上具有大的負(fù)面影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一方面包括提供燃燒裝置，其帶有與已知的燃燒裝置相比改善的性能以及效率。
[0009]本發(fā)明的另一方面為提供燃燒裝置，其中可減少?gòu)膲嚎s機(jī)抽出的空氣的負(fù)面影響。
[0010]通過(guò)提供根據(jù)所附權(quán)利要求的燃燒裝置而獲得這些和其他的方面。
[0011]有利地，增加了逆燃界限并且減少了 NOx排放。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]根據(jù)通過(guò)附圖中的非限制示例而示出的燃燒裝置的優(yōu)選但非排他性的實(shí)施例的描述，更多特性和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見(jiàn)，在附圖中:
圖1是已知的燃?xì)鉁u輪的示意圖；
圖2是在本發(fā)明的實(shí)施例中的燃?xì)鉁u輪的示意圖；
圖3以及圖4顯示了在本發(fā)明的不同實(shí)施例中的燃?xì)鉁u輪的細(xì)節(jié)；以及圖5是噴管的細(xì)節(jié)；
圖6顯不了帶有冷卻空氣分布的又一實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面參考附圖；附圖在若干視圖中包括用于相同或相似部分的相同標(biāo)號(hào)。
[0014]優(yōu)選地，燃燒裝置為燃?xì)鉁u輪(例如連續(xù)燃燒燃?xì)鉁u輪I)的一部分。
[0015]連續(xù)燃燒燃?xì)鉁u輪I包括壓縮機(jī)2、第一燃燒裝置3、第一渦輪4(高壓渦輪)、第二燃燒裝置5以及第二渦輪6 (低壓渦輪)。這些燃?xì)鉁u輪在本領(lǐng)域是公知的。
[0016]在運(yùn)行期間，壓縮機(jī)2壓縮氧化劑并使其供應(yīng)至第一燃燒裝置3。氧化劑通常為空氣并在下面指代空氣。第一燃燒裝置3接收壓縮空氣以及燃料并燃燒它們產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體在第一渦輪4中部分膨脹。來(lái)自第一渦輪4的廢氣進(jìn)入第二燃燒裝置5，在其中，附加的燃料被供應(yīng)并燃燒產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體然后在第二渦輪6中膨脹。
[0017]第二燃燒裝置5包括噴燃器10 ;在運(yùn)行期間，流F (來(lái)自渦輪4的廢氣)流過(guò)噴燃器10。自然地，在不同種類(lèi)的噴燃器或燃?xì)鉁u輪或燃燒裝置的應(yīng)用中，流也可以是與廢氣不同的流。
[0018]在噴燃器10的下游提供有燃燒室11。
[0019]噴燃器具有:入口 12，其帶有渦流發(fā)生器13 (例如四面體渦流發(fā)生器)；以及噴管14，其突出進(jìn)入噴燃器2以用于燃料和空氣噴射。
[0020]經(jīng)過(guò)噴管14噴射的空氣主要用于:
有助于燃料滲入流過(guò)噴燃器10的廢氣中，
在噴射后屏蔽和保護(hù)燃料，以在噴射后防止其立即的燃燒，
流過(guò)噴管時(shí)噴管的冷卻。
[0021]噴管14連接至空氣源以及燃料箱(標(biāo)號(hào)16指示來(lái)自燃料箱的管)。
[0022]在不同的示例中，噴管14可布置成供應(yīng)不同的燃料，例如液體燃料(如油)和氣體燃料；在這種情況下，噴管14連接至兩個(gè)或更多的燃料箱，每個(gè)用于一種燃料。
[0023]燃燒裝置5具有容納噴燃器10的增壓室和燃燒室11 ;在增壓室內(nèi)，空氣基本靜止(即不動(dòng))。
[0024]增壓室連接至噴管14的內(nèi)部以向其供應(yīng)空氣。
[0025]增壓室可包括外部增壓室20和內(nèi)部增壓室27 ;外部增壓室20容納連接至噴燃器10以用于向其供應(yīng)空氣的內(nèi)部增壓室27。內(nèi)部增壓室27和外部增壓室20由冷卻路徑連接以用于燃燒室11。
[0026]噴管14包括用于空氣的導(dǎo)管21和用于燃料的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)管23、24(例如噴管14可供應(yīng)兩種不同的燃料，在這種情況下，每個(gè)導(dǎo)管23、24均連接至燃料箱)。增壓室20或27連接至用于空氣的導(dǎo)管21。
[0027]優(yōu)選地，用于空氣的導(dǎo)管21環(huán)繞用于燃料的導(dǎo)管23、24，并且噴管14具有容納在增壓室20、27中的部分。此外，用于空氣的導(dǎo)管21具有將其連接至增壓室20或27的一個(gè)或者多個(gè)開(kāi)口 25。
[0028]特別是，圖3顯示了一個(gè)示例，在其中用于空氣的導(dǎo)管21連接至外部增壓室20。
[0029]圖4顯示了一個(gè)示例，在其中用于空氣的導(dǎo)管21連接至內(nèi)部增壓室27。
[0030]優(yōu)選地，在導(dǎo)管21的入口處的空氣壓力損失通過(guò)該入口的幾何圖形的適當(dāng)成形減小。
[0031]圖4的實(shí)施例(即帶有連接至內(nèi)部增壓室27的導(dǎo)管21的實(shí)施例)使帶有更低壓力的空氣供應(yīng)經(jīng)過(guò)噴管14和導(dǎo)管21 (因?yàn)榭諝饨?jīng)受壓降以到達(dá)內(nèi)部增壓室27)。
[0032]導(dǎo)管21向內(nèi)部增壓室27或外部增壓室20的連接使噴射至噴燃器10中的空氣具有接近于流過(guò)導(dǎo)管21的流(廢氣)的壓力。
[0033]用于空氣的導(dǎo)管21具有從用于空氣的導(dǎo)管21向外突出的帶有套筒29的噴嘴28。該特征不是強(qiáng)制的，但可有助于空氣和燃料滲透。優(yōu)選地，在圖4的實(shí)施例中，套筒比圖3的實(shí)施例的套筒更長(zhǎng)；更長(zhǎng)的長(zhǎng)度有助于在空氣壓力更低時(shí)滲入熱氣體中。
[0034]如圖所示，用于空氣的導(dǎo)管21的噴嘴基本與用于燃料的導(dǎo)管23、24的噴嘴30、31同軸(標(biāo)號(hào)34指示噴嘴29、30、31的軸線)。
[0035]用于燃料的導(dǎo)管23、24具有從各自的用于燃料的導(dǎo)管23、24向外突出的帶有套筒的噴嘴30,31o
[0036]根據(jù)描述和示出的內(nèi)容，燃燒裝置的操作是顯而易見(jiàn)的，并且大致為下列內(nèi)容(參考圖3)。
[0037]空氣在壓縮機(jī)2的中間部分處從壓縮機(jī)2抽出，在該中間部分，空氣壓力接近于廢氣F的壓力。該空氣供應(yīng)至外部增壓室20中。
[0038]空氣從外部增壓室20經(jīng)由開(kāi)口 25(箭頭F4)進(jìn)入導(dǎo)管21，經(jīng)過(guò)噴管14的導(dǎo)管21，到達(dá)噴嘴28并與燃料(箭頭F6) —起通過(guò)噴嘴28噴射(箭頭F5)。
[0039]在圖4的實(shí)施例中，空氣用于冷卻燃燒室壁(箭頭Fl)并且其然后供應(yīng)至內(nèi)部增壓室27中(箭頭F2)。冷卻空氣從內(nèi)部增壓室27供應(yīng)經(jīng)過(guò)噴燃器的壁以冷卻它們(箭頭F3)。此外，空氣通過(guò)開(kāi)口 25 (箭頭F4)進(jìn)入噴管14的導(dǎo)管21，并且經(jīng)過(guò)導(dǎo)管21，到達(dá)噴嘴
28。然后空氣與燃料(箭頭F6) —起通過(guò)噴嘴28噴射至噴燃器10中(箭頭F5)。
[0040]出人意料地，已確定，此外當(dāng)空氣噴射經(jīng)過(guò)具有接近于給定流壓力的壓力的噴管14時(shí)，操作仍按照燃料滲透和燃燒正確地發(fā)生。
[0041 ] 當(dāng)然，說(shuō)明的特征可與彼此獨(dú)立地提供。
[0042]在實(shí)踐中，使用的材料和尺寸可根據(jù)需求并且根據(jù)技術(shù)水平隨意選擇。
[0043]圖6的實(shí)施例基于圖3的實(shí)施例。除圖3中顯示的細(xì)節(jié)之外，顯示了向增壓室20和內(nèi)部增壓室27的空氣供應(yīng)。此外，顯示了在燃燒室11下游的第一渦輪葉片列33和在噴燃器10上游的出口導(dǎo)向葉片以及出口增壓室18。
[0044]通過(guò)主分布增壓室17提供了向增壓室20和內(nèi)部增壓室27的空氣供應(yīng)。在該示例中，通過(guò)主分布增壓室17也提供了冷卻第一渦輪葉片列33所需的冷卻空氣F7。冷卻空氣流H)提供至主分布增壓室17。典型地，冷卻空氣流H)是中壓冷卻空氣，其可從壓縮機(jī)放氣中獲得(即在壓縮機(jī)出口之前)。
[0045]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)主分布增壓室17提供了用于增壓室20的冷卻空氣流F8和用于內(nèi)部增壓室27的冷卻空氣流Fl。
[0046]增壓室17、18、20以及27可以是同心地圍繞燃?xì)鉁u輪的熱氣體路徑的環(huán)狀增壓室。入口增壓室18可以布置為同心地圍繞入口導(dǎo)向葉片列32。主分布增壓室17可以布置為同心地圍繞第一渦輪葉片列33。增壓室20可以布置為同心地圍繞燃燒室11和內(nèi)部增壓室27。
[0047]在圖6中顯示的實(shí)施例中，通過(guò)主分布增壓室17也提供了用于第一渦輪葉片列33的冷卻空氣流F7。
[0048]在圖6中顯示的實(shí)施例中，通過(guò)主分布增壓室17也提供了用于入口導(dǎo)向葉片列32的冷卻空氣流F9。在該情況下，附加出口增壓室18布置在噴燃器27的上游端處，噴燃器27用于入口導(dǎo)向葉片列32的冷卻空氣供應(yīng)。用于入口導(dǎo)向葉片列32的冷卻空氣流F9從主分布增壓室H)經(jīng)由增壓室20提供。
[0049]主分布增壓室17的使用減少了對(duì)冷卻空氣供應(yīng)線的需要，并且允許了用于整個(gè)燃燒室11、和噴燃器10的中壓冷卻空氣的使用。
[0050]根據(jù)實(shí)施例，第一葉片列33和入口導(dǎo)向葉片32的冷卻空氣也可從主分布空氣增壓室提供。
[0051]增壓室17、18以及20中的流速與沿著燃燒室的襯套(流Fl)和在葉片32、33中的冷卻空氣的流速相比較小。特別是，增壓室20的橫截面保持大以減小在增壓室20中的流速以便使跨過(guò)增壓室20的壓降保持得小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，流速可以保持在30m/s以下。根據(jù)又一實(shí)施例，流速可以保持在15m/s以下。
[0052]相反，沿著燃燒室11的襯套的空氣流Fl的流速可以高于30m/s或者甚至高于50m/sο
[0053]結(jié)果，雖然如此，但空氣流Fl和空氣流F8從相同的主分布增壓室供給，用于將空氣流4供給至噴管14的壓力高于在內(nèi)部增壓室27中的壓力。
[0054]由于在增壓室20以及入口增壓室18中的較低壓降，在入口增壓室18中的壓力足以供應(yīng)通向出口導(dǎo)向葉片32的冷卻空氣。
[0055]參考標(biāo)號(hào) I燃?xì)鉁u輪
2壓縮機(jī) 3燃燒裝置 4高壓渦輪 5燃燒裝置 6低壓渦輪 10噴燃器 11燃燒室 12人口 13渦流發(fā)生器 14噴管 16管
17主分布增壓室
18出口增壓室
20增壓室
21用于空氣的導(dǎo)管
23,24用于燃料的導(dǎo)管
25開(kāi)口
27內(nèi)部增壓室
28噴嘴
29套筒30,31噴嘴32出口導(dǎo)向葉片列33第一渦輪葉片列34軸線F廢氣流
F0、F1、F2、F3、F7、F8、F9 空氣F4、F5氧化劑(空氣)
F6燃料
【權(quán)利要求】
1.一種燃燒裝置(5)，包括: 噴燃器(10)， 燃燒室(11)，其位于所述噴燃器(10)的下游， 噴管(14)，其突出進(jìn)入所述噴燃器(10)以用于燃料和空氣噴射， 增壓室(20、27)，其至少部分地容納所述噴燃器(10)， 其特征在于，所述增壓室(20、27)連接至所述噴管(14)的內(nèi)部以向其供應(yīng)氧化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述噴管(14)包括用于氧化劑的導(dǎo)管(21)以及用于燃料的至少一個(gè)導(dǎo)管(23、24)，其中所述增壓室(20、27)連接至用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)環(huán)繞用于燃料的所述至少一個(gè)導(dǎo)管(23、24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述噴管(14)具有容納在所述增壓室(20、27)中的部分，其中用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)具有將其連接至所述增壓室(20,27)的至少一個(gè)開(kāi)口(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，包括由用于所述燃燒室的冷卻路徑連接的外部增壓室(20)以及內(nèi)部增壓室(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)連接至所述外部增壓室(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)連接至所述內(nèi)部增壓室(27)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，所述外部增壓室(20)至少部分地容納所述內(nèi)部增壓室(27)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)具有從用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)向外突出的帶有套筒(29)的噴嘴(28)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于燃料的所述至少一個(gè)導(dǎo)管(23.24)具有噴嘴(30,31), 用于氧化劑的所述導(dǎo)管(21)的所述噴嘴(28)基本與用于燃料的所述至少一個(gè)導(dǎo)管(23.24)的所述噴嘴(30,31)同軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒裝置(5)，其特征在于，用于燃料的所述至少一個(gè)導(dǎo)管(23、24)具有從用于燃料的所述導(dǎo)管(23、24)向外突出的帶有套筒的噴嘴(30、31)。
【文檔編號(hào)】F23R3/18GK104204680SQ201380015980
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】M.杜伊辛, A.西亞尼, A.伊羅格魯 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司