本发明涉及一种燃烧设备，例如用于燃气轮机的燃烧设备，以及用于此种燃烧设备中的燃烧方法。更具体地说，本发明涉及对燃烧设备的一种改进，其中，在形成燃烧器的衬里中设有一形成空气膜的装置，用来保护此衬里不受热的已燃气的影响;同时涉及在这种改进了的燃烧设备中的燃烧方法。 通常所用的这种燃烧设备具有一种形成燃烧室的燃烧器衬里，在这种衬里中设有各种冷却装置使衬里免受热的已燃气之影响。
上述这类冷却装置之一是通过一种空气膜来冷却。根据这种冷却方法，是由设在衬里部分的一种形成空气膜的装置将空气引入燃烧室内，得以在此衬里的内壁上经常性地形成一层空气膜。这一空气层能有效地阻止燃烧区的热到达该衬里，并使这种热远离衬里。
这种冷却方法用少量空气提供了很高的冷却效率，得以有效地防止衬里过热，因为此空气不仅从衬里带走热量，还阻止热传到衬里，它不同于那种仅仅使变热了的衬里冷却地致冷方法。此外，这种方法布置简便、实际，因而已被广泛采用。
在这种冷却方法中，重要的是在衬里内壁的整个区域上经常形成一层均匀的空气膜。
这自然要求有用来形成这种均匀空气膜的装置。但更为重要的是，这一空气膜不会为此衬里形成之燃烧室中已燃气的紊流所破坏或穿透。在这种燃烧室内，上述紊流被传送于供给的混合气体，以便使燃料与空气更好地混合，而有利于火焰的保持。结果使得已燃气也成了紊流，以致空气膜易为这种紊流的已燃气破坏。
近年来，存在一种采用鼓风炉煤气或类似燃气的低热值燃料的趋势。当应用这种燃料时，供给燃料的流率加大了，结果也就增大了喷射这种燃料之喷嘴的直径。于是，用来将上述紊流传给供应的燃气之离心式喷嘴的尺寸也相应地增大，影响到已燃气流流到衬里内壁的附近。这特别容易发生上述的空气膜破坏的现象。
通过采用直径较大的燃烧室衬里来减少已燃气流的影响，或有可能解决前述问题。但这种对策并不能适应现行减小燃烧室衬里尺寸的要求。衬里直径的增加相应地会增大衬里的表面积，结果又得要求有较大的冷却空气流率。
因此，本发明的目的之一在于提供上述类型的燃烧设备，这种设备中的空气膜不易破坏，并且不用加大燃烧室衬里的直径。
为达到上述目的，本发明提供了一种燃烧设备，其中用于形成空气膜的形成装置取这样的结构，使所喷射的空气流向与已燃气的紊流方向相同。
当按上述方式构制成这样的薄膜形成装置后，由于此种膜是由流向与已燃气紊流方向相同之空气所形成，这样的空气膜是绝不会为已燃气所破坏，即使是紊流式的已燃气趋近于空气膜时。这样就抑制了空气膜的分层或紊动，也就提高了冷却效率。
本发明的上述目的与其它目的、特点与优点，可通过结合附图阅读下述说明而弄清。在附图中：
图1是本发明燃烧设备一实施例的局部透视图;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的剖面图;
图3是本发明燃烧设备一实施例的纵剖面图;
图4是一离心式喷嘴的前视图;
图5是一燃烧器衬里的纵剖面图;
图6是本发明燃烧设备另一实施例中燃烧器衬里的局部透视图;
图7是本发明燃烧室设备又一实施例中燃烧器衬里的局部透视图，具体地示明了一种唇部;
图8是上述唇部的纵剖面图;而
图9是本发明燃烧设备，另一实施例中燃烧器衬里的局部透视图。
下面描述这些最佳的实施例。
图3示明了例如用于燃气轮机的一种燃烧设备及其相关部件。
这种燃烧设备主要包括一封盖结构1、燃料供给装置2、燃烧器衬里3以及一尾部筒体4。此燃烧器衬里的内部R形成一燃烧室。
燃料供应装置2安装在燃烧器衬里3的一端，即在图中看去由一装翎箭头所示之已燃气流向之上游端，它可用来将燃料F与空气A的混合气体供给到燃烧室R内。
为使燃料与空气混合得较好，同时为使火焰稳定，在燃料供应装置2的出口端设有一离心式喷嘴2a。
图4是带有上述离心式喷嘴2a的燃料喷嘴的前视图。在此，这样的燃料喷嘴有8个燃料口2F，由它们将燃料F按照一与此燃料喷嘴轴线所成的预定角度喷射。结果，燃料F便以紊流形式导向下游。类似地，空气则按相对于上述轴线所成的预定角度从空气口2A喷射而形成紊流。在这一说明性的实施例中，燃料口2F与空气口2A按不同的径向距离排列，但并非只能如此，这些口部也可布置在同一个圆周上，即距此燃料喷嘴有相同的径向距离。
再次参看图3，形成燃烧室R的燃烧器衬里3具有在已燃气流向中延伸的筒状形式，配置在封盖结构1中，并与此封盖结构的内壁保持一预定的间隙。这一间隙形成了冷却空气的一条通道AR。
上述衬里受到已燃气的热量作用，在工作期间被加热到高温，为此，在其内表面上设有一冷却装置5。
上述冷却装置5的结构将对照图1描述。
图1是燃烧器衬里壁部的局部剖面透视图。如图所示，燃烧器衬里3具有穿透上述壁部的空气供给口5a并在内部设有唇部6a。
从图1中可以看到，唇部6a的构形以及唇部6a与冷却空气供给口5a间的位置关系被安排成使各个唇部6a处于各排冷却空气供给口5a之内，且使各个唇部6a的下游侧处于自由状态，而得以在唇部6a的下游侧与燃烧器衬里3的内壁之间形成一用作空气出口的小间隙G。
后面将会描述到，经此空气出口间隙G喷射的冷却空气形成一层冷却空气膜，有效地防止了燃烧器衬里变热。
从图1还可看到，在唇6a的表面上设有一批凸部6b，它们突入出口间隙G中并与燃烧器衬里3之轴线C成一角度θ朝下游侧延伸。
凸部6b与该衬里轴线C形成的倾角θ确定为，可使从出口间隙G喷出的冷却空气按照与离心式喷嘴2a形成之可燃气流向的相同方向导引。
上述唇部6a、冷却空气供给口5a与凸部6b共同组成空气膜形成装置6。
按前述方式构成的燃烧设备的工作情况如下。
参看图3，压缩空气CA被引入到环绕尾部筒体4形成的叶轮罩8内，并在此再生其压力。这一增加了压力的空气随即流过尾部筒体4与燃烧器衬里3的周围空间，朝向上游侧，即流向燃料供给装置，并被引入到燃烧室R内。引入到此燃烧室内的空气如下所述至少分成两股。
即一股气流作为冷却空气膜通过燃烧器衬里3与唇部6a形成的小出口间隙G被引导;另一般气流作为助燃空气从燃料供给装置2的离心式喷嘴2a引导。
自然，上述助燃空气是在与燃料混合后流入燃烧室的。同时在这种情形，正如以前所说明的，由于助燃空气与燃料两者都是通过离心式喷嘴与衬里成一角度供给的，这种混合的气体便在燃烧时形成一股在衬里中逐渐朝下游运动的紊流。此种状态由图5中实线箭头所示。
除此，已燃气流则用图1中大的箭头BF表明。
还需指出，图1中的小箭头CAR表明的是形成膜状的空气流，这是本发明的重要一环。这样，从空气膜形成装置6喷射出的空气即为凸部6b所转向，按与衬里轴线C形成的倾角θ流入燃烧室R内。
此时，由于倾角θ确定成使冷却空气与紊流式已燃气方向BF作同向导引，因而冷却空气CAR即与已燃气同向流动，而使成膜的空气流不为已燃气干扰或搅动。于是此成膜的空气能够稳定地形成均匀的冷却空气膜，不会受到已燃气流的影响，即令是燃烧室衬里3的直径很小也是如此。
在前述的实施例中，唇部6a上的凸部6b是用来使成膜空气的流动偏转到与已燃气的流向相同。但这种布置方式并非唯一的，当如图6所示，将一具有倾斜沟槽的波纹板6c插入各个唇部6a与燃烧器衬里3之间时，可产生相同效果。这时，波纹板6c的沟槽倾斜成，能取与已燃气流向相同的方向引导冷却空气。
应该认识到，图6所示的配置形式产生了与结合图1至5所示第一实施例的相同效果。图6所示的配置形式还有第一实施例所不具有的其它优点。在第一实施例中，冷却空气流会受到凸部6b的轻微破坏，使得冷却空气所成的膜常在周边方向间断。相反，在图6所示实施例中，冷却空气的流速变化发生在空气膜层的厚度方向上，而不会导致冷却空气膜的破裂穿透，因而能比前一实施例形成更符合要求的空气膜。
图7示明了又一实施例，其中的唇部6a本身加工成具有整体式的凸部6d，而与第一实施例中把凸部6b作为独立部件形成的情形不同。更具体地说，这样的一些凸部6d是形成在唇部6a的出口侧上，它们的轴线相对于燃烧室衬里3的轴线倾斜成角度θ。应知这些凸起部6d是用来将冷却空气流按照已燃气的紊流方向作同向引导。
这样，图7所示的实施例具有了与前述两个实施例所给出的相同优点。除此，图7所示配置形式只需压制唇部6a便容易实现。因而简化了生产过程，这是由于不需要装附上例如第一实施例中的凸部6b或第二实施例中的波纹板6c这样的独立部件，且这里的唇部本身由于凸部6d的整体结构而变得结实牢靠。
尽管业已描述了各式样的空气膜形成装置，但它们仅仅是用作说明目的，而还可采用其它多种方式，例如去改进上述种种通口，即形成在燃烧器衬里上的冷却空气供给口，以便使冷却空气按所需方向喷射;或者适当地改变那些凸部在周边的间距与个数，以使冷却空气达到良好的平衡与分布。
在所述的这些实施例中，空气膜形成装置所取结构，都是使空气按相对于衬里轴线成一定的倾角导引，但这样的角度可沿燃烧器衬里的长度变化。
燃烧器衬里中已燃气的紊流螺距不是恒定的，已燃气的这种紊流螺距朝下游侧的方向逐渐增大。换言之，此种紊流的螺旋式角度是在朝向燃烧室衬里的下游侧方向中渐次减小。
于是，最佳的情形是，空气膜形成装置取这样的结构，如图9所示，冷却空气的喷射角度应渐次徐缓地在朝燃烧室衬里下游侧的方向中减小。这就是说，图9表明了这样一个实施例，其中的唇部6a具有一种螺旋形式，并以符号β1表示已燃气相对于燃烧室衬里轴线在其上游侧的倾角。这种倾角β然后在朝向燃烧室衬里下游方向中渐次变为β2，β3，β4等等，且符合条件β1＜β2＜β3＜β4。不用说，此角度θ最后成为90°。
从各唇部6a喷射出的冷却空气沿衬里的壁部流动。这时从唇部6a射出的冷却空气方向（黑箭头所示）便确定为（90°-β），成为与已燃气的周边流分量的方向（白色箭头所示）同向。
按照这样的配置，从此种唇部喷出的形成膜层的冷却空气方向，便在衬里的整个轴线长度上，与已燃气在衬里壁部邻区的主流分量的方向基本一致。这样，该成膜的空气便在燃烧器衬里的整个长度上，与已燃气的紊流大致平行，从而使冷却空气膜受已燃气的扰动减到最小，并使冷却空气与已燃气混合。结果便有效地抑制了燃烧器衬里的温度升高，特别是在各唇部的下游侧，亦即在下一个唇部的上游侧时。
正如所描述的，依据本发明，空气膜形成装置取这样的结构，使形成空气膜的冷却空气流向与C燃气的紊流方向同向，因而这种冷却空气膜不会为已燃气的流动破坏，哪怕是这种紊流的已燃气到达了冷却空气所在的同一区域。于是，能够获得这样一种燃烧器衬里，其中的冷却空气膜不易破坏，且不用加大燃烧器衬里的直径。