本发明涉及到气体和液体为燃料的涡轮,尤其涉及到发电厂中使用的工业燃气轮机中的燃烧室。 燃烧室组件从单一的燃料喷嘴结构到具有双燃烧区域性能的多喷嘴的干燥的低NoX结构,已经发出了多年。燃烧元件的成本,与新式的燃烧系统的提高性能并降低排出有关的机械的复杂性成正比增加。
罩子的主喷嘴了组件的作用是,将从燃油喷嘴和端部覆盖组件而来的燃油和空气输送到燃烧室的主要区域。空气和燃烧油轴向地通过每个主喷嘴子。空气以径向向内的方向通过每个主罩子的侧壁,从而为罩子壁面提供冷却。空气也通过罩子冲击板上地多个孔,从而冷却了板子并补充了整个罩子的空气流。
现有的干燥的低NoX燃烧器罩子结构由许多板状金属和加工部件的焊接或铜焊组件而构成。该组件的缺点是:
(1)多样部件的生产成本不断增加;
(2)由于包括许多加工过程,组件成本高;
(3)制造循环时间过长,并妨碍在有限容积的车间内生产一定体积的组件。
本以明的目的是在以下的约束范围内减少干燥的低NoX燃烧室罩子组件的成本:
(1)罩子组件必须连续地空气动力学地作用而没有性能的损害;
(2)罩子的机械的整体性必须保持;
(3)罩子必须实际上象一个替换件样装配,而没有机械或性能冲击或需要变换燃气轮机燃烧系统的任何其它元件。
根据本发明的一个实施例,提供一个单个的干燥的低NoX燃烧室罩子组件,其大大地减少了每个组件的另件数量,例如对于六喷嘴罩子组件是27件代替了45件。在该实施例中,该组件包括一个以公知的方法适应于连接到燃烧室壳体上的,通常为圆柱体形的外罩套筒。该外套筒安装在它的开口前端(或下游),即最接近于燃烧室的燃烧区域端,一个圆环状盘形的冲击板带有一个滑动配合于套筒内,并且(例如通过焊接)将其固定的向前伸展的外环形环。在实施例中,冲击板也可以和围绕组件的中心轴环形排到的六个相对大的主喷嘴开口和位于板子中心的较大的辅助喷嘴开口一起形成。
每个主喷嘴开口由锥形进口部分限定,而辅助喷嘴开口由后边伸展的环形内环所限定。除了内环和外环,基本上冲击板的整个表面上构成有许多相对小的冷却孔。
带有端部开口的,锥形管状件形式的主喷嘴罩子利用在后面方向的喷嘴罩子的径向向内锥形部分,而固定到每个主喷嘴开口的后边的面对的自由边。罩子的最前边的轴向部分也带有一排冷却孔,与冲击板的锥形进口部分上的冷却孔一起形成一个基本上连续的冷却孔图案。
一个径向向外伸的环形罩子的环,固定到每个罩子的后边缘从而提供了如下描述的喷嘴环的安装凸缘。
套筒形的喷嘴环在用于邻接罩子环的环形凸缘的前端,有一个类似的径向凸缘,其环开口和罩子开口基本上在一条直线上。具轴向和径向部分的环形环的挡圈环固定到罩子环上,其径向部分与的凸缘搭接,从而使环相对罩子固定。
因而本发明在其较广的范围描述为:具有一个包括一个外套筒的燃烧室罩子组件,一个固定到外套筒的前端的冲击板,与一组主燃油喷嘴开口和一个辅助燃油喷嘴开口一起形成的冲击板,与各个主燃油喷嘴开口成一条直线地固定到冲击板上的一组端部开口的喷嘴罩子,和固定到各个喷踊罩子后端的一组喷嘴环。
上述的结构与现有的燃烧室罩子组件结构相比较相当简单,制造成本低,但对性能没有影响。为了修理和/或替换,罩子很容易地从燃烧室中移出而不需要替换燃烧系统的其它部件。
本发明的其它目的和优点,从下面的详细描述中将变得更明显。
图1是根据本发明的实施例的套筒罩组件的侧视图;
图2是图1所示的局部视图的放大详图;
图3是图1所示的组件的后视图;
图4是图1所示组件的部分前视图。
参照附图,尤其图1和2,根据本发明的实施例燃烧室罩组件10通常包括一个圆柱形的,端部开口的罩子套筒12,其适于通过任何适当的装置,例如螺栓等连接到燃烧室壳体组件(未表示出)。
罩子套筒12在其前开口端中容纳一个包括有一个前伸的,外部的环形的环状部分16的冲击板14,该环状物用于摩擦地衔接并焊接到套筒12的内表面。在实施例中,最好从图3中可以看到,冲击板14也包括六个燃油喷嘴开口18和一个中心设置的辅助燃油喷嘴开口20。圆形的开口18相对中心轴A和圆形的辅助喷嘴开口20圆形地排列。相对每个开口或孔18,有一个向内或向后延伸的倾斜的或锥形的限定开口18的板状部分22。冲击板中心孔20具有一个焊接在其上的内环形环24,其向内延伸,远离燃烧区域。主喷嘴的单个和辅助喷嘴安装在各个开口18和20中的这种方式,未构成本发明的部分。
包括有锥形部分22和主燃油喷嘴开口18(但不包括内圆环和外圆环16和24)之间的所有面积的冲击板14具有冷却孔26,这些孔基本上在它的整个表面分布。通过冲击板14的空气用于冷却板子并提供用于燃烧过程中的整个罩子组件的空气流。
由图1和图2中可以最好地看出,包括有端部开口的管状件的一个主喷嘴罩子28,它具有在后边方向延伸的向内的锥形表面,并被焊接到限定各个开口18的每个锥形部分22的后边面对的自由边缘25上(图2)。到每个罩子28的最后的边缘,固定(例如通过焊接)有一个径向向外延伸的罩子的环或安装环的凸缘30。与径向安装凸缘24一起形成的环状喷嘴环32对接凸缘30,并且当喷嘴32相对罩子环28恰当定向之后,借助于焊接在相应位置上的环的挡圈环36,将环固定到罩子上。环的挡圈环36分别具有轴向的和径向的部分38、40,从而部分38可以焊接到凸缘30上并且部分40径向向内延伸与环32的凸缘34搭接,从而防止了罩子28和环32的分离。
为了相对相关的主喷嘴(未示出)提供一个自动的调节度,以考虑在燃烧室的装配过程中轻微的不成直线和/或累积公差,可以在凸缘34和挡圈环32的轴向部分38之间,提供一个微小的环形间隙。
上述描述的各种元件最好通过焊接固定。实施例中的以下元件除外的所有元件,最好由0.62英寸厚的Hastalloy-X板制成。喷嘴环由403SS杆料加工制成,喷嘴环挡图是由0.45英寸厚的Hastallay-X板制成。
上述的实施例(对于六个喷嘴燃烧室)少了40%的部件(27个部件,而在现有的所用的罩子组件中为45件),并且具有较少的18个焊点。从而,大大地节约了成本。同时,初步试验显示NoX的排放最是低的,并可能低于现有的罩子组件。
当本发明与现在被认为最实际和最佳的实施例一起描述时,可以理解本发明不限于所公开的实施例。相反,其包括了在所附权利要求的精神和范围之内的各种改进和相应的结构。