《通用多喷嘴燃烧系统和方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用多喷嘴燃烧系统和方法.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102022729A43申请公布日20110420CN102022729ACN102022729A21申请号201010298522622申请日2010092112/56429320090922USF23D14/00200601F23D14/4820060171申请人通用电气公司地址美国纽约州72发明人TE约翰逊C莫道恩特74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人朱铁宏谭祐祥54发明名称通用多喷嘴燃烧系统和方法57摘要本发明涉及通用多喷嘴燃烧系统和方法。具体而言，一种燃气轮机燃烧系统包括包含多个燃烧喷嘴支承开口14和多个燃料管线通路16的支承燃料歧管12，以及限。
2、定燃烧区的至少一部分的后壳体18。支承燃料歧管连接到后壳体上。多个燃料喷嘴22一一对应地支承在多个燃料喷嘴支承开口中，且多条燃料管线24与多个燃料管线通路连通。该多条燃料管线经由多个燃料管线通路将燃料输送至多个燃料喷嘴。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图6页CN102022743A1/1页21一种燃气轮机燃烧系统，包括支承燃料歧管12，其包括多个燃料喷嘴支承开口14和多个燃料管线通路16；后壳体18，其限定燃烧区的至少一部分，所述支承燃料歧管连接到所述后壳体上；多个燃料喷嘴22，其一一对应地支承在所述多个燃料喷嘴支承开口中；。
3、以及与所述多个燃料管线通路连通的多条燃料管线24，所述多条燃料管线经由所述多个燃料管线通路将燃料输送至所述多个燃料喷嘴。2根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述多个燃料喷嘴22的数目可取决于机器功率输出要求而变化。3根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述支承燃料歧管12包括与燃料喷嘴22的数目相对应的数目的燃料喷嘴支承开口14。4根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述燃气轮机燃烧系统还包括处在所述支承燃料歧管12的上游侧上的端盖26，所述支承燃料歧管夹在所述端盖与所述后壳体18之间。5根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述支承燃料。
4、歧管12为碗形，从而使所述多个燃料喷嘴22的相对位置分级。6根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述多条燃料管线24延展出所述支承燃料歧管12的一侧。7根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，通过控制在所述多条燃料管线中的燃料流动，所述多条燃料管线24经选择以影响对所述燃烧系统的分级。8根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧系统，其特征在于，所述燃气轮机燃烧系统还包括固定在所述支承燃料歧管12上的处于所述多个燃料喷嘴22之间的至少一个隔热屏40。9一种定制燃气轮机燃烧系统以满足机器功率输出要求的方法，所述方法包括确定满足所述机器输出要求所需的燃料喷嘴22的数目；构造包括对应于。
5、燃料喷嘴的数目的多个燃料喷嘴支承开口14以及多个燃料管线通路16的支承燃料歧管12；将所述燃料喷嘴一一对应地固定在所述多个燃料喷嘴支承开口中；将燃料管线24连接到所述多个燃料管线通路上以将燃料输送至所述多个燃料喷嘴；以及通过将所述支承燃料歧管、所述多个燃料喷嘴和所述多条燃料管线连接到后壳体18上而组装所述燃气轮机燃烧系统。10根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述多个燃料喷嘴22的输出分级。权利要求书CN102022729ACN102022743A1/3页3通用多喷嘴燃烧系统和方法技术领域0001本发明涉及一种通用多喷嘴燃烧系统，并且更具体地涉及一种包括安装在支承燃料歧管中。
6、的一系列独立燃料喷嘴的燃气轮机燃烧系统。背景技术0002为先进燃气轮机设计的燃烧系统在能完成最终产品之前需要大量研发和测试。所研发的构件趋于为机器专用的，对于所有机器仅有很少或没有零件是通用的。期望的是，利用所研发的喷嘴技术来产生用于多台机器的灵活平台，该平台需要很少量的独特机器构件。发明内容0003在示例性实施例中，燃气轮机燃烧系统包括包含多个燃料喷嘴支承开口和多个燃料管线通路的支承燃料歧管，以及限定燃烧区的至少一部分的后壳体。支承燃料歧管连接到后壳体上。多个燃料喷嘴一一对应地支承在多个燃料喷嘴支承开口中，以及多条燃料管线与该多个燃料管线通路连通。该多条燃料管线经由该多个燃料管线通路将燃料输。
7、送至该多个燃料喷嘴。0004在另一示例性实施例中，燃气轮机燃烧系统包括端盖和连接到端盖上的后壳体，它们一起限定燃烧区的至少一部分。支承燃料歧管夹在端盖与后壳体之间。支承燃料歧管包括多个燃料喷嘴支承开口和多个燃料管线通路。多个燃料喷嘴一一对应地支承在该多个燃料喷嘴支承开口中，以及多条燃料管线与该多个燃料管线通路连通。该多条燃料管线经由该多个燃料管线通路将燃料输送至该多个燃料喷嘴。0005在又一示例性实施例中，一种定制燃气轮机燃烧系统以满足机器功率输出要求的方法包括以下步骤确定满足机器输出要求所需的燃料喷嘴数目；构造包括多个燃料管线通路以及对应于燃料喷嘴数目的多个燃料喷嘴支承开口的支承燃料歧管；将。
8、多个燃料喷嘴一一对应地固定在燃料喷嘴支承开口中；将燃料管线连接到多个燃料管线通路上以将燃料输送至燃料喷嘴；以及通过将支承燃料歧管、多个燃料喷嘴和多条燃料管线连接到后壳体上而组装燃气轮机燃烧系统。附图说明0006图1为示例性燃料歧管的透视图；0007图2为具有安装在歧管中的燃料喷嘴/喷射器的总体系统的截面视图；0008图3为示出燃料喷射器的备选布置的系统的截面视图；0009图4为燃料歧管的详细截面视图；0010图5示出了燃料管线的进路选择ROUTINGOPTION；以及0011图6为示出冲击冷却选择的截面视图。0012零件清单说明书CN102022729ACN102022743A2/3页4001。
9、312燃料歧管001414燃料喷嘴支承开口001516燃料管线通路001618后壳体001720衬套001822燃料喷嘴001924燃料管线002026圆顶形端盖002128燃料喷嘴锥体CONE002230支柱002332扩散器002434衬套止挡件002536活塞环002640浮动隔热屏HEATSHIELD具体实施方式0027根据优选实施例，燃气轮机的燃烧系统包括安装在支承燃料歧管中的一系列小的独立燃料喷嘴。燃料喷嘴为标准设计类似于GEAE双环对转旋流器或DACRS喷嘴，并且对于特定的机器功率输出而言喷嘴的数目为可变的。利用此种构造，仅需要对于各特定应用场合设计独特的燃料歧管。较小的燃料喷嘴。
10、因其增强的混合能力而具有优异的排放、动态特性、燃料灵活性以及性能特征。此外，简化的喷嘴、燃料歧管以及端盖提供了对整个机器组FLEET的巨大成本节省。0028图1为示例性酒架式燃料歧管12的透视图，该歧管12对燃料喷嘴和对应燃料管线提供结构支承。燃料歧管12包括多个燃料喷嘴支承开口14和多个燃料管线通路16。燃料歧管12专用于各机器，且设计成用以支承对于特定机器功率输出要求的适合数目的喷嘴。0029图2为利用多喷嘴燃烧器原理的燃烧喷嘴系统10的截面视图。燃料歧管12与后壳体相联，该后壳体限定燃烧区的至少一部分。衬套20沿径向设置在后壳体18内部。多个燃料喷嘴22支承在燃料歧管12的燃料喷嘴支承开。
11、口14中。燃料管线24提供成与燃料歧管12的燃料管线通路16连通。燃料管线24经由燃料管线通路16将燃料输送至燃料喷嘴22。0030借助于较小的燃料喷嘴22，该系统并不需要前壳体，而是利用简单的圆顶形端盖26。圆顶形端盖26为不需要连接物的简单半球形压力容器。燃料歧管12夹在圆顶形端盖26与后壳体18之间，而燃料管线24优选为从燃料歧管12的一侧伸出，如图2中所示。0031图3示出了略微改变的燃料歧管12构造，其中，燃料歧管12为大致碗形，从而使燃料喷嘴22的相对位置分级STAGING。即是说，弯曲的歧管12容许中心喷嘴22的嵌套。这种构造改善了运转减慢即，在较低负载下运转，同时保持排放适度C。
12、OMPLIANCE，且降低了燃烧系统的特定动态频率响应。说明书CN102022729ACN102022743A3/3页50032图4为燃料歧管12、圆顶形端盖26以及与后壳体18的歧管接口INTERFACE的详图。燃料喷嘴22示为包括燃料喷嘴锥体28的DACR双环对转旋流器。燃料喷嘴22以任何适合的方式固定到燃料歧管12中，例如通过焊接或螺栓连接以及包括适合的密封。0033支柱30为多个窄的支承件，这些支承件将内圆柱形构架结构连接到外构架结构上，同时容许空气透过。如图4中所示，该支柱具有的空气动力截面为菱形形状。0034扩散器32为在泄放空气之前使空气扩散或减慢的环形空间。当高速空气泄放到静止。
13、或较慢的空气中时，其会受到损失。如果空气在其泄放之前在不造成流动分离的情况下减慢，则其具有较小的能量损失。在图4中，内圆柱形器件为向内的圆锥形，这产生了扩大区域，且因此使空气扩散。0035衬套止挡件34用于停止使衬套受到方向向前的推动。衬套为锥形，且在外侧比内侧具有更高的压力，这导致向前的净力图4中向左的方向。衬套具有围绕周界周边焊接于其上的三个凸起，而在此构造中，三个指状凸片可添加到帽盖支承结构上，以便将凸片排列在衬套上。这使得衬套停止向前移动，同时最大限度地减小了空气堵塞。0036活塞环36旨在最大限度地减小通向燃烧器的泄漏。当衬套和燃料歧管组装好时，两部分之间存在小的间隙。活塞环36为防。
14、止在间隙尺寸范围内泄漏的顺应型密封件。期望的是，所有空气都经过燃料喷嘴而不泄漏。0037图5示出了燃料管线的进路选择，其可通过控制流动通向歧管12的单独通路来提供对燃烧器的分级。示出了多条燃料管线24，它们与歧管12中的燃料管线通路16相连。0038图6为示出用于燃料歧管12的冲击冷却方案的截面视图。在操作中，将燃料喷嘴22固定到歧管12中的钎焊连结部等上的热量会造成热梯度，这会不利地影响燃烧系统的操作。图6示出了固定到歧管12上的处于燃料喷嘴22中的两个之间的浮动隔热屏40。隔热屏40在系统操作期间保护钎焊连结部远离热量不受热。0039该系统导致产生使用极少数目的独特构件的多系列燃气轮机燃烧。
15、系统的低成本方式。配备有该燃烧系统的机器将共享燃料喷嘴技术，因此消除了对各机器专用的单独喷嘴的需求。较小的燃料喷嘴由于它们增强的混合能力而具有优异的排放、动态特性、燃料灵活性以及性能特征。此外，简化的喷嘴、燃料歧管和端盖提供了对整个机器组的巨大成本节省。更进一步而言，由于该构想可对现有机器进行改造，故在较老的机器中安装该系统可容许对当前机器的更大可操作性。0040尽管已结合当前认作是最为实用和优选的实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反的是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和同等布置。说明书CN102022729ACN102022743A1/6页6图1说明书附图CN102022729ACN102022743A2/6页7图2说明书附图CN102022729ACN102022743A3/6页8图3说明书附图CN102022729ACN102022743A4/6页9图4说明书附图CN102022729ACN102022743A5/6页10图5说明书附图CN102022729ACN102022743A6/6页11图6说明书附图CN102022729A。