專利名稱：燃燒器管流動調(diào)節(jié)器的制作方法
技術領域：
本申請主要涉及燃氣渦輪發(fā)動機，并且更具體地涉及一種燃燒器管全流動調(diào)節(jié) 器，用以向燃燒器噴嘴提供更為均勻的進入空氣速度。
背景技術：
在燃氣輪機中，工作效率隨燃燒氣流溫度的上升而提高。然而，較高的氣流溫度可 產(chǎn)生較高水平的氮氧化物(NOx)，一種受到美國聯(lián)邦法規(guī)和州法規(guī)二者以及受到國外類似 形式的法規(guī)約束的排放物。因此，在燃氣輪機于高效溫度范圍內(nèi)工作與同時還確保NOx和 其它類型的排放物的輸出保持在法定水平以下之間存在著平衡動作。新的燃燒構想是在燃燒器中探索采用許多很小的噴嘴。這些小噴嘴或其它類型的 燃燒噴嘴可利用更多的燃燒器帽蓋空間，以便減小排放物，以及還容許使用高反應性類型 的合成氣和其它燃料。為了以替代燃料來最大限度地減小排放以及對于回火的可能性，可 能期望的是使圍繞噴嘴的空氣流速度分布盡可能地均勻。然而，當前的燃燒設計通常導致 在燃燒區(qū)上游的不均勻空氣速度分布圖(profile)。因此，期望的是提供圍繞燃燒器和燃燒器帽蓋的均勻空氣流速度分布。優(yōu)選的是， 此種均勻空氣流將提供減少的排放物并且改善了燃氣渦輪發(fā)動機的總體性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請?zhí)峁┝艘环N用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器。該燃燒器可包括在其中 具有許多噴嘴的燃燒器管，以及圍繞燃燒器管定位的流動調(diào)節(jié)器。流動調(diào)節(jié)器可包括位于 其中的許多開孔。本申請還提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器。該燃燒器可包括在其中具有 許多微管噴嘴的燃燒器管，以及圍繞燃燒器管定位的流動調(diào)節(jié)器。流動調(diào)節(jié)器可包括在其 中具有多個開孔的圓筒體(cylinder)。本申請還提供了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器。該燃燒器可包括在其中具有 許多微管噴嘴的燃燒器管，以及圍繞燃燒器管定位的流動調(diào)節(jié)器。流動調(diào)節(jié)器可包括在其 中具有多個開孔的板。本領域的普通技術人員通過查閱以下詳細描述，同時結合多個附圖和所附權利要 求，將清楚本申請的這些及其它特征和改進。


圖1為可結合文中所述的流動調(diào)節(jié)器使用的燃氣渦輪發(fā)動機的側(cè)截面視圖。圖2為可結合文中所述的流動調(diào)節(jié)器和圖1中的燃氣渦輪發(fā)動機等使用的具有許 多成束的多管噴射噴嘴的燃燒器管的側(cè)截面視圖。圖3為如文中所述的全管流動調(diào)節(jié)器的側(cè)截面視圖。圖4為如可在文中所述的全管流動調(diào)節(jié)器的備選實施例的側(cè)截面視圖。
圖5為如可在文中所述的全管流動調(diào)節(jié)器的備選實施例的一部分的平面視圖。零件清單10燃氣渦輪發(fā)動機12壓縮機14燃燒器15燃燒器管16 渦輪18 端蓋20帽蓋部件22內(nèi)部流動通路23微管噴嘴24燃燒襯套26流動套筒28冷卻流動通路30燃料通路32燃燒室34燃料管線100燃燒器110燃燒器管120流動調(diào)節(jié)器130圓筒體140 開孔150 導葉200燃燒器210燃燒器管220流動調(diào)節(jié)器230 板240 開孑L300流動調(diào)節(jié)器310 濾網(wǎng)(screen)/篩網(wǎng)(mesh)320 開孔330 層
具體實施例方式現(xiàn)參看附圖，其中，在所有各個視圖中相似的標號表示相似的元件，圖1示出了燃 氣渦輪發(fā)動機10的側(cè)截面視圖。如公知的那樣，燃氣渦輪發(fā)動機10可包括用以壓縮進入 空氣流的壓縮機12。壓縮機12將壓縮的空氣流輸送到燃燒器14。燃燒器14使壓縮的空 氣流與壓縮的燃料流相混合，且點燃該混合物。(盡管僅示出了單個燃燒器14，但燃氣渦輪 發(fā)動機10可包括許多燃燒器14。)熱的燃燒氣體繼而又輸送至渦輪16。熱燃燒氣體驅(qū)動渦輪16，以便產(chǎn)生機械功。在渦輪16中所產(chǎn)生的機械功驅(qū)動壓縮機12和外部負載如發(fā)電 機等。燃氣渦輪發(fā)動機10可使用天然氣、各種其它類型的合成氣，以及其它類型的燃 料。燃氣渦輪發(fā)動機可以是由美國紐約州斯卡奈塔第市的通用電氣公司所提供的9FBA大 功率燃氣渦輪發(fā)動機。燃氣渦輪發(fā)動機10可具有其它構造，且可使用其它類型的構件。在 此也可使用其它類型的燃氣渦輪發(fā)動機。多個燃氣渦輪發(fā)動機10、其它類型的渦輪，以及其 它類型的發(fā)電設備可在此一起使用。圖2示出了本文可使用的燃燒器14的實例的側(cè)截面視圖。燃燒器14包括燃燒器 管15，該燃燒器管15從位于其第一端處的端蓋18延伸至在其相對端處的帽蓋部件20。帽 蓋部件20與端蓋18間隔開，以便限定內(nèi)部流動通路22用于壓縮空氣流過燃燒器管15。帽 蓋部件20可限定經(jīng)由其穿過的許多微管噴嘴23。燃燒器14還包括燃燒器襯套24和位于 燃燒器管15上游的流動套筒26。燃燒襯套24和流動套筒26可限定經(jīng)由其穿過、與內(nèi)部流 動通路22成反向流動連通的冷卻流動通路28。因此，來自于壓縮機12的空氣流過位于燃燒襯套24與流動套筒26之間的冷卻流 動通路28，且之后反向進入燃燒器管15中?？諝馊缓蠼?jīng)由限定在端蓋18與帽蓋部件20之 間的內(nèi)部流動通路22流動。當空氣穿過帽蓋部件20的微管噴嘴23時，空氣與來自于燃料 通路30的燃料流混合，且在燃燒室32內(nèi)點燃。本文僅以舉例的方式示出了燃燒器14。本 文可使用一些其它類型的燃燒器14設計和燃燒方法。當空氣流經(jīng)由內(nèi)部流動通路22接近帽蓋部件20的噴嘴23時，整個帽蓋部件20 上可存在很大的速度分布差異。在給定使用大量的小型微管噴嘴23的情況下，相比于使用 一些較大的噴嘴，這些差異就可能特別成問題。此類速度差異可影響排放水平和其它類型 的燃燒動態(tài)特性。圖3示出了如在文中所述的燃燒器100的側(cè)截面視圖。燃燒器100可包括類似 于上述燃燒器管的燃燒器管110。流動調(diào)節(jié)器120可圍繞燃燒器管110定位。流動調(diào)節(jié)器 120可以是有穿孔的或多孔的圓筒體130，或其它類型的結構。圓筒體130可包括貫通其延 伸的許多開孔140。開孔140的數(shù)量、尺寸和位置可以變化，以便優(yōu)化性能。同樣，文中可使 用任何形狀(圓形、槽形、橢圓形、淚滴(tear drop)形等)。圓筒體130可具有多層。還可 使用導葉150。流動調(diào)節(jié)器110可遠離端蓋18安裝、遠離流動套筒26安裝，或以其它方式定位在 內(nèi)部流動通路22的上游。經(jīng)由端蓋18安裝可提供方便的配合，或經(jīng)由流動套筒26安裝可 提供方便的構造。沿冷卻流動通路28行進的空氣可穿過圓筒體130的開孔140，且朝向帽 蓋部件20的微管噴嘴23進入內(nèi)部流動通路22中。迫使空氣流穿過許多開孔140提供了 經(jīng)由流動調(diào)節(jié)器120的更為均勻的速度。因此，使用流動調(diào)節(jié)器120可將速度更為均勻的 空氣流提供給帽蓋部件20的噴嘴23。還可優(yōu)化流動調(diào)節(jié)器110和開孔140的形狀，以提供 擴散器效果，從而在空氣離開流動套筒26時增強空氣的壓力恢復。圖4示出了如可在文中所述的另一燃燒器200。燃燒器200還可包括類似于上文 所述燃燒器管的燃燒器管210。燃燒器200可包括定位在燃燒器管210周圍的流動調(diào)節(jié)器 220。在此情況下，流動調(diào)節(jié)器220可為多孔的或有穿孔的板230或其它類型的結構的形式。 板230可包括定位成經(jīng)由其穿過的許多開孔240。開孔240的數(shù)量和尺寸可以變化，以便增強經(jīng)由其穿過的性能。同樣，這里可使用任何形狀(圓形、槽形、橢圓形、淚滴形等)。板 230可具有多層。板230可剛好定位在內(nèi)部流動通路22的上游，或在帽蓋部件20上游的內(nèi) 部流動通路22內(nèi)。板230可附接到燃料管線34上，通過支柱等附接到端蓋18上，或以其 它的方式固定。沿冷卻流動通路28行進的空氣可進入內(nèi)部流動通路22中，且朝向帽蓋部 件20的微管噴嘴23穿過板230的開孔240。圖5示出了定位在燃燒器管110，210上的另一流動調(diào)節(jié)器300。在此情況下，流 動調(diào)節(jié)器300可采用限定經(jīng)由其穿過的許多開孔320的濾網(wǎng)或篩網(wǎng)310的形式。開孔320 的數(shù)量和尺寸可以變化，以便增強經(jīng)由其穿過的性能。同樣，文中可使用任何形狀(圓形、 槽形、橢圓形、淚滴形等)。流動調(diào)節(jié)器300可具有一層或多層330。如圖所示，濾網(wǎng)或篩網(wǎng) 310可整體或局部地與圓筒體130或板230 —起層疊作為整個流動調(diào)節(jié)器110，210的一部 分。沿冷卻流動通路28行進的空氣可穿過濾網(wǎng)/篩網(wǎng)310和/或多層的圓筒體130和/ 或板210，且朝向帽蓋部件20的微管噴嘴23進入內(nèi)部流動通路22中。將流動調(diào)節(jié)器120，220，300作為圓筒體130、板230或濾網(wǎng)/篩網(wǎng)310進行使用是 僅為舉例的方式。許多其它構造可用來減小空氣流的速度差異，且在空氣流進入噴嘴23中 時以其它方式使空氣流正常化。同樣，擴散器效果可在空氣離開流動套筒26時增強空氣的 壓力恢復。將應清楚的是，上文僅涉及本申請的一些實施例，且在不脫離由所附權利要求及 其等同物所限定的本發(fā)明的總體精神和范圍的情況下，本領域的普通技術人員可在此作出 許多變化和修改。
權利要求
一種用于燃氣渦輪發(fā)動機(10)的燃燒器(100)，包括燃燒器管(110)；所述燃燒器管(100)包括位于其中的多個噴嘴(23)；以及定位成圍繞所述燃燒器管(110)的流動調(diào)節(jié)器(120)；所述流動調(diào)節(jié)器(120)包括位于其中的多個開孔(140)。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述燃燒器管(110)包括端蓋 (18)和帽蓋部件(20)。
3.根據(jù)權利要求2所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述端蓋(18)和所述帽蓋部件 (20)限定內(nèi)部流動通路(22)，以及其中，所述流動調(diào)節(jié)器(120)定位在所述內(nèi)部流動通路 (22)的上游。
4.根據(jù)權利要求2所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述端蓋和所述帽蓋部件限定內(nèi) 部流動通路，以及其中，所述流動調(diào)節(jié)器(120)定位在所述內(nèi)部流動通路(22)內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求2所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述流動調(diào)節(jié)器(120)附接到所 述端蓋(18)上。
6.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述燃燒器(100)還包括流動套 筒(26)，以及其中，所述流動調(diào)節(jié)器(120)附接到所述流動套筒(26)上。
7.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述流動調(diào)節(jié)器(120)包括圓筒 體(130)。
8.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述流動調(diào)節(jié)器(120)包括板 (230)。
9.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述流動調(diào)節(jié)器(120)包括濾網(wǎng) 或篩網(wǎng)(310)。
10.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述流動調(diào)節(jié)器(120)包括多 層(330)。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃燒器管流動調(diào)節(jié)器。具體而言，本申請?zhí)峁┝艘环N用于燃氣渦輪發(fā)動機(10)的燃燒器(100)。燃燒器(100)可包括在其中具有許多噴嘴(23)的燃燒器管(110)，以及定位成圍繞燃燒器管(110)的流動調(diào)節(jié)器(120)。流動調(diào)節(jié)器(120)可包括位于其中的許多開孔(140)。
文檔編號F23R3/16GK101943421SQ201010175480
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權日2009年7月1日
發(fā)明者B·萊西, C·史蒂芬森, T·約翰遜, W·約克, 左柏芳 申請人:通用電氣公司