用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管制造技術

本發明專利技術涉及用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管。燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管包括N多個波瓣指狀物，其中各個波瓣指狀物構造成具有流線型橫截面輪廓的流線型本體，本體具有兩個側向表面，其基本平行于熱氣流的方向，側向表面在它們的上游側處通過前緣連結且在它們的下游側處連結而形成后緣，用于噴射混合有空氣的氣態和/或液態燃料的多個噴嘴沿著后緣分布，并且在噴嘴之間延伸的波瓣設置在所述后緣處，以改進混合品質和減少所述燃燒器中的壓力損失?；旌贤ㄟ^各個波瓣指狀物的相對于所述流方向具有兩個相反的定向中的一個的波瓣改進，所有波瓣指狀物的波瓣跨越波瓣指狀物遵從預先確定的定向型式，至少一對相鄰波瓣指狀物具有相同波瓣定向。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及燃氣渦輪的技術。其涉及根據權利要求1的前序部分的用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣(lobe)噴管。
技術介紹
為了實現高效率，在標準燃氣渦輪中要求高的渦輪入口溫度。因此，導致高NOx排放水平和高壽命周期成本。順序燃燒循環可減輕這些問題，其中，壓縮機所提供的壓力比幾乎是傳統壓縮機的兩倍。主流經過第一燃燒室(例如使用US4,932,861中公開的一般類型的噴燃器，也稱為EV燃燒器，EV表示環境)，一部分燃料在其中燃燒。在高壓渦輪級處膨脹之后，添加其余的燃料且燃燒(例如使用US5,431,018或US5,626,017或US2002/0187448中公開的類型的噴燃器，也稱為SEV燃燒器，S表示順序)。這兩種燃燒器都包含預混合噴燃器，因為低NOx排放要求燃料和氧化劑有高混合品質。在圖1中顯示申請人的具有順序燃燒的示例性燃氣渦輪，它被稱為GT26。圖1的燃氣渦輪10包括轉子11，轉子11具有多個葉片，葉片圍繞機器軸線20旋轉，并且被殼體12包圍。空氣在空氣入口13處吸入，并且被壓縮機14壓縮。壓縮空氣用來使第一(環形)燃燒器15中的第一燃料燃燒，從而產生熱氣。熱氣驅動第一高壓(HP)渦輪16，然后在第二(環形，順序)燃燒器17中再加熱，驅動第二低壓(LP)渦輪18，并且通過排氣出口19離開燃氣渦輪10。由于對第二燃燒器17饋送第一燃燒器15的膨脹排氣，所以操作狀況允許燃料空氣混合物自燃(自發著火)，而不必對混合物供應額外的能量。為了防止燃料空氣混合物在混合區域中點燃，在其中的駐留時間必須不超過自燃延遲時間。這個標準確保噴燃器內部有無火焰區。這個標準對于燃料在噴燃器出口區域上實現合適分布提出了挑戰。SEV噴燃器目前設計成僅用天然氣和油工作。因此，相對于主流的動量通量來調節燃料的動量通量，以便使其滲透到旋渦中。燃料和氧化劑后來在混合區的出口處混合正好足以允許有低的NOx排放(混合品質)，以及避免逆燃(駐留時間)，逆燃可由燃料空氣混合物在混合區中自燃導致。在當前的SEV燃料噴射裝置(SEV燃料噴管)中使用的橫向流噴射概念需要高壓載體空氣供應，這會降低動力裝置的整體效率。在現有技術中已經提出了用于加強輔助噴燃器中的燃料/空氣混合的各種手段。文獻EP2522912A1涉及組合式調直器和混合器以及用于燃氣渦輪的燃燒室的噴燃器，噴燃器包括這種混合裝置。為了實現調直和混合的組合功能，至少兩個流線型本體布置在包括混合器的側壁的結構中。各個流線型本體的前緣區域具有輪廓，該輪廓定向成平行于在前緣位置處占優勢的主流方向，以及其中，參照流線型本體的中心平面，后緣在相反的橫向方向上設有至少兩個波瓣。用兩個相鄰流線型本體形成波瓣的周期性偏轉是異相的。該公開進一步涉及用于燃氣渦輪的燃燒室的噴燃器，其包括這種調直器和混合器以及至少一個噴嘴，該噴嘴的出口孔口在流線型本體的后緣處或其中。另外，該公開涉及這種噴燃器的運行。文獻EP2725301A1涉及一種用于燃氣渦輪的燃燒室的噴燃器，其具有混合和噴射裝置，其中，混合和噴射裝置包括限制壁，限制壁限定氣體流通道和至少兩個流線型本體，流線型本體各自沿第一橫向方向延伸到氣體流通道中。各個流線型本體具有兩個側向表面，側向表面布置成基本平行于主流方向，側向表面它們的上游側處彼此連結而形成本體的前緣，并且在它們的下游側處連結而形成本體的后緣。各個流線型本體具有垂直于第一橫向方向的橫截面，橫截面的形狀像流線型輪廓。所述流線型本體中的至少一個設有混合結構，而且至少一個燃料噴嘴位于其后緣處，以基本平行于主流方向將至少一種燃料引入到流通道中，其中，流線型本體中的至少兩個沿著第一橫向方向具有不同的長度，使得它們可用于筒式燃燒器。文獻EP2725303A2公開了一種再熱噴燃器組件，其包括中心本體、具有橫截面區域的環形管道、中間燃料噴射平面，中間燃料噴嘴平面沿著中心本體定位，并且主動地連接到環形管道的橫截面區域，其中，中心本體位于燃燒室的上游，其中，再熱噴燃器組件的結構由各種參數限定，而且再熱噴燃器組件的結構由各種從屬物限定。雖然圖1的示例性燃氣渦輪10的第二燃燒器17為環形設計，但其它輔助燃燒器為矩形設計。文獻WO2011/054766A2公開了(尤其是在圖6中)一種用于燃氣渦輪的燃燒室的矩形設計的噴燃器，其具有用于將至少一種氣態和/或液態燃料引入到噴燃器中的噴射裝置，其中，噴射裝置具有至少一個本體，本體布置在噴燃器中，至少一個噴嘴用于將至少一個燃料引入到噴燃器中，該至少一個本體構造成流線型本體，流線型本體具有流線型橫截面輪廓，并且相對于在噴燃器中占優勢的主流方向垂直地或者傾斜地沿縱向方向延伸，該至少一個噴嘴的出口孔口在流線型本體的后緣處或其中，以及其中，參照流線型本體的中心平面，后緣沿相反的橫向方向設有至少兩個波瓣。
技術實現思路
本專利技術的目標在于對噴燃器(優選矩形)提供一種波瓣噴管，其具有至少四個平行指狀物，指狀物具有單獨的指狀物的波瓣的優化定向。此目標通過根據權利要求1的波瓣噴管來獲得。根據本專利技術的用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管包括N多個(N≥4)波瓣指狀物，其中各個所述波瓣指狀物構造成具有流線型橫截面輪廓的流線型本體，其中所述本體具有兩個側向表面，其基本平行于熱氣流的方向，其中所述側向表面在它們的上游側通過前緣連結且在它們的下游側處連結而形成后緣，其中用于噴射混合有空氣的氣態和/或液態燃料的多個噴嘴沿著所述后緣分布，并且其中在所述噴嘴之間延伸的波瓣設置在所述后緣處，以改進混合品質和減少所述燃燒器中的壓力損失。其特征在于，各個波瓣指狀物的波瓣相對于所述流方向可具有兩個相反的定向中的一個，并且所有波瓣指狀物的波瓣跨越波瓣指狀物而遵從預先確定的定向型式，并且至少一對相鄰波瓣指狀物(22a-d)具有相同波瓣定向，從而得到分組的波瓣布置(…LL…或…RR…)，使得所述波瓣指狀物下游的波瓣形產生的至少兩個旋渦組合起來。根據本專利技術的實施例，N=NR+NL，其中NR為具有第一波瓣定向的波瓣指狀物的數量，而NL為具有與所述第一波瓣定向相反的第二波瓣定向的波瓣指狀物的數量。優選，NR和NL兩者為至少1。優選地，NR和NL相等或大致相等。特別地，至少一對相鄰波瓣指狀物具有相同波瓣定向，從而得到分組的波瓣布置，這允許所述波瓣指狀物下游的波瓣形狀產生的一些旋渦組合成單個旋渦，并且從而增強混合。與離開波瓣指狀物的各個旋渦相比，組合的單個旋渦可在垂直于主流方向的平面中具有更大橫截面，從而增強跨越噴燃器的混合。特別地，所述預先確定的定向型式為以下型式中的一個：1.RR…RRLL…LL，2.LL…LLRR…RR，3.RR…RRLL…LLRR(…RRLL…LL)，4.LL…LLRR…RR(LL…LLRR…RR)，5.RRLL…LLRR(…RRLL)，6.LLRR…RRLL(…RRLL)，其中對于N為偶數，N/2=NR=NL，或對于N為奇數，N/2=NR+0.5=NL–0.5或N/2=NR-0.5=NL+0.5。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管(21)，包括N多個(N≥4)波瓣指狀物(22a?d)，其中各個所述波瓣指狀物(22a?d)構造成具有流線型橫截面輪廓的流線型本體，其中所述本體具有兩個側向表面，其基本平行于熱氣流的方向(32)，其中所述側向表面在它們的上游側處通過前緣(23)連結且在它們的下游側處連結而形成后緣(24)，其中用于噴射混合有空氣的氣態和/或液態燃料的多個噴嘴(27)沿著所述后緣(24)分布，并且其中在所述噴嘴(27)之間延伸的波瓣(28)設置在所述后緣(24)處，以改進混合品質和減少所述燃燒器中的壓力損失，其特征在于，各個波瓣指狀物(22a?d)的波瓣(28)可相對于所述流方向(32)具有兩個相反的定向(R，L)中的一個，并且所有波瓣指狀物(22a?d)的波瓣(28)跨越所述波瓣指狀物(22a?d)而遵從預先確定的定向型式，并且至少一對相鄰波瓣指狀物(22a?d)具有相同波瓣定向，從而得到分組的波瓣布置(…LL…或…RR…)，使得所述波瓣指狀物(22a?d)下游的波瓣形狀產生的至少兩個旋渦組合起來。

【技術特征摘要】
2014.11.20 EP 14194098.1;2014.11.28 EP 14195483.41.一種用于燃氣渦輪燃燒器的波瓣噴管(21)，包括N多個(N≥4)波瓣指狀物(22a-d)，其中各個所述波瓣指狀物(22a-d)構造成具有流線型橫截面輪廓的流線型本體，其中所述本體具有兩個側向表面，其基本平行于熱氣流的方向(32)，其中所述側向表面在它們的上游側處通過前緣(23)連結且在它們的下游側處連結而形成后緣(24)，其中用于噴射混合有空氣的氣態和/或液態燃料的多個噴嘴(27)沿著所述后緣(24)分布，并且其中在所述噴嘴(27)之間延伸的波瓣(28)設置在所述后緣(24)處，以改進混合品質和減少所述燃燒器中的壓力損失，其特征在于，各個波瓣指狀物(22a-d)的波瓣(28)可相對于所述流方向(32)具有兩個相反的定向(R，L)中的一個，并且所有波瓣指狀物(22a-d)的波瓣(28)跨越所述波瓣指狀物(22a-d)而遵從預先確定的定向型式，并且至少一對相鄰波瓣指狀物(22a-d)具有相同波瓣定向，從而得到分組的波瓣布置(…LL…或…RR…)，使得所述波瓣指狀物(22a-d)下游的波瓣形狀產生的至少兩個旋渦組合起來。
2.根據權利要求1所述的波瓣噴管，其特征在于，N=NR+NL，其中NR為具有第一波瓣定向(R)的波瓣指狀物的數量，而NL為具有與所述第一波瓣定向相反的第二波瓣定向(L)的波瓣指狀物的數量。
3.根據權利要求2所述的波瓣噴管，其特征在于，NR和NL兩者為至少1。
4.根據權利要求3所述的波瓣噴管，其特征在于，NR和NL大致相等或相等。
5.根據權利要求1所述的波瓣噴管，其特征在于，所述預先確定的定向型式為以下型式中的一個：
RR…RRLL…LL，
LL…LLRR…RR，
RR…RRLL…LLRR(…RRLL…LL)，
LL…LLRR…RR(LL…LLRR…R...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊旸，M德辛格，
申請(專利權)人：通用電器技術有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH