将稀释剂流引入燃烧器的方法和装置 【技术领域】
本发明一般地涉及燃烧器。更具体地，本发明涉及通过燃料喷嘴将稀释剂流引入燃烧器中。
背景技术
燃烧器典型地包括一个或者多个燃料喷嘴，该一个或者多个燃料喷嘴将燃料或者燃料和空气的混合物引入到燃烧室中，在此处将燃料或者燃料和空气的混合物点燃。在某些燃烧器中，燃料喷嘴延伸经过设置在燃烧器的挡板中的孔。在这些燃烧器中，常有益的是将常为氮或者蒸汽的一定量的稀释剂引向燃烧器，以降低NOx排放和/或增加燃烧器的输出。促使稀释剂从气室经过挡板和各燃料喷嘴之间的间隙，并且然后沿着燃料喷嘴的周边流动，一部分稀释剂在此通过燃料喷嘴的空气套环(air collar)中的孔进入燃料喷嘴。但是，挡板和燃料喷嘴之间的间隙由于挡板和燃料喷嘴之间的装配公差累积而改变。间隙变化导致各喷嘴周围和贯穿燃烧器组件的稀释剂流的变化。另外，间隙和燃料喷嘴中的空气套环孔之间的轴向距离允许稀释剂到达燃烧反应区域，而未穿过燃料喷嘴以及与燃料和空气直接混合。这两种效果均降低了稀释剂效率，并且从而需要更多的稀释剂以实现相等量的稀释剂流进入燃料喷嘴中。朝向燃烧反应区域流动而未穿过燃料喷嘴的过量的稀释剂导致燃烧器中诸如动态变化(dynamics)以及熄火的运转性问题。
【发明内容】
根据本发明的一个方面，燃烧器包括具有至少一个贯通挡板孔的挡板和延伸经过该至少一个贯通挡板孔的至少一个燃料喷嘴。多个注入孔延伸经过该至少一个燃料喷嘴，并被构造成计量进入该燃烧器的稀释剂流。
根据本发明的另一方面，一种用于向燃烧器提供稀释剂的方法包括：提供位于延伸经过挡板中的通孔的至少一个燃料喷嘴处的多个开口。使得稀释剂朝着该至少一个燃料喷嘴中的至少一个气流开口流动经过该多个开口。
从结合附图的下面的具体实施方式，这些和其它的益处及特征将变得更加显而易见。
【附图说明】
在本说明书所附的权利要求中具体地指出并清楚地要求被认为是本发明的主题。从结合附图的下面的具体实施方式，本发明的前述和其它特征以及益处是显而易见的，其中：
图1是燃烧器的一个实施例的截面视图；
图2是燃烧器的挡板组件的一个实施例的端视图；
图3是图2的挡板组件的一个实施例的局部截面视图；
图4是盖环(cover ring)的局部透视图，其向由图2的挡板组件限定的气室提供稀释剂；
图5是图2的挡板组件的另一实施例的截面视图；
图6是图5的挡板组件的透视图；
图7是图2的挡板组件地又一实施例的截面图；
图8是显示在图7的挡板组件中的燃料喷嘴中的注入开口的一个实施例的端视图；
图9是图2的挡板组件的再一实施例的截面视图；以及
图10是图9的挡板组件的实施例的一个变体的截面视图。
通过参考附图的示例，具体实施方式解释了本发明的实施例以及益处和特征。
部件列表
10燃烧器
12挡板
14挡板孔
16燃料喷嘴
18盖环
20气室
22稀释剂流
24孔口
26防护罩
28连接凸缘
30上游面
32下游面
34外表面
36流动通道
38活塞环
40活塞环槽
42末端
44注入孔
46喷嘴端部
48喷嘴中心轴线
50气流
52喷嘴空气套环
54气流开口
56升高的注入表面
58出口
60外部
62活塞环槽
64注入通道
66肋状物
68套
70外表面
72附着腿
【具体实施方式】
显示在图1中的是燃烧器10。该燃烧器10包括具有六个挡板孔14的挡板12，六个燃料喷嘴16延伸经过这些挡板孔14，例如，如图2中最好地所示，每个挡板孔14有一个燃料喷嘴16延伸经过。尽管图1中显示了六个燃料喷嘴16，但是将理解的是：可以使用其它数量的燃料喷嘴16，例如，可以采用一个或者四个燃料喷嘴16。如图3中所显示的，挡板12和盖环18限定气室20，通过盖环18中一个阵列的孔口24(图4中最好地所示)将稀释剂流22引导到气室20中。在一些实施例中，稀释剂流22可包括蒸汽或者诸如氮的其它稀释剂。
如图3中所示，在各燃料喷嘴16处，防护罩26在挡板12和燃料喷嘴16之间设置在挡板孔14处。在图3的实施例中，防护罩26包括设置在例如挡板12的上游面30处的连接凸缘28。在某些实施例中，通过焊接将连接凸缘28固定到上游面30上，但是可以使用诸如机械紧固件、铜焊或者粘合剂等的其它方式。另外，将理解的是：可以将防护罩26固定到挡板12的其它部分上，例如下游面32上。防护罩26和燃料喷嘴16的外表面34在二者之间限定流动通道36。两个活塞环38设置在防护罩26处以在防护罩26和燃料喷嘴16之间进行密封。如图3中所示，各活塞环38设置在防护罩26的末端42处的活塞环槽40中。将理解的是：尽管图3中显示了两个活塞环38和两个活塞环槽40，但是可以采用每个活塞环槽40其它数量的活塞环38以及其它数量的活塞环槽40，例如每个活塞环槽40两个或者三个活塞环38或者一个或者三个活塞环槽40。在图3的实施例中，多个注入孔44从流动通道36到喷嘴端部46延伸经过燃料喷嘴16，并且可以以相对于喷嘴中心轴线48的角度而指向。在运行中，稀释剂流22被从气室20沿着流动通道36引导并经过多个注入孔44。在某些实施例中，在进入喷嘴端部46后，稀释剂流22与通过多个气流开口54进入喷嘴空气套环52的气流50混合。通过两个活塞环38在防护罩26和外表面34之间进行密封，并通过多个注入孔44注入稀释剂流22，这增加了与气流50混合并通过燃料喷嘴16进入燃烧室10的头部端(未显示)的稀释剂流22的比例。
如图5中所示，在另一实施例中，多个注入孔44延伸经过大体上与中心轴线48平行的燃料喷嘴16。多个注入孔44从气室20延伸经过例如与燃料喷嘴16一体的升高的注入表面56。如图6中所示，各注入孔44的出口58在周向方向上大体上与气流开口54对准。再参考图5，稀释剂流22从气室20流动经过多个注入孔44到达位于燃烧室10的头部端处靠近多个气流开口54的挡板12的外部60。至少一部分稀释剂流22进入多个气流开口54，稀释剂流22在此与气流50混合。构造如图5中所显示的多个气流开口54是有益的，由于各注入孔44的出口58周向地与气流开口54对准，从而使进入多个气流开口54的稀释剂流22增加一定量，其与气流50混合，并通过燃料喷嘴16进入燃烧室。另外，如图5中所示，通过设置在燃料喷嘴16和挡板12之间的活塞环38可以在二者之间实现密封，而不需要采用图3的防护罩26。图5的活塞环38设置在燃料喷嘴16中相应的活塞环槽62中并由挡板12进行压缩。但是，还可以将活塞环设置在挡板12中的活塞环槽62中并由燃料喷嘴16进行压缩。
现在参考图7，在某些实施例中，多个注入孔44包括燃料喷嘴16中的多个注入通道64，且在注入通道64之间具有多个肋状物66(在图8中所示)。将大体上可以为环形的套68固定到肋状物66上，从而与多个注入通道64一起限定多个注入孔44。可以通过铜焊或者诸如焊接、粘合剂或者机械紧固件的其它方法来固定套68。在此实施例中，活塞环34在套68的外表面70处在挡板12和套68之间进行密封。
如图9中所显示的，在某些实施例中，通过例如焊接或者铜焊将防护罩26固定到燃料喷嘴16上，并且采用活塞环38来在防护罩26和挡板12之间进行密封。防护罩26和外表面34限定流动通道36。在该实施例中，将多个注入孔44设置在防护罩26的附着腿72上。如图9中所示，将防护罩26设置成使得附着腿72定位在多个气流开口54处。在其它的实施例中，诸如图10中所示的实施例，将防护罩26翻转，使得稀释剂流22在流动经过流动通道36之前流动经过多个注入孔44。
引导稀释剂流22经过多个注入开口44允许在气流开口54附近注入稀释剂流22，以增加稀释剂流22的效率。另外，稀释剂流22通过注入开口44计量并且贯穿燃烧器10是一致的。因而，减少了所需的稀释剂流22的量，从而减少了诸如动态变化和贫燃熄火(lean blow out)的运转性问题。
尽管仅结合少量的实施例已经详细地描述了本发明，但是应当容易理解的是：本发明不限于此类公开的实施例。相反，能够修改本发明以便结合前文中没有描述的许多变体、改变、替换或者等同布置，而且这些修改将与本发明的精神和范围相称。另外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但是将理解的是：本发明的方面可仅包括其中一些描述的实施例。因此，本发明不视为由前面的描述所限制，而是仅由所附权利要求的范围所限制。