用于燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃燒器，其中筒形燃燒器(10)至少包括實(shí)質(zhì)上圓筒形的外殼(11)，所述外殼(11)具有軸向上游的前面板(13)和軸向下游的排出端；一定數(shù)目的預(yù)混合焚燒器(14)，其從所述前面板(13)沿上游方向延伸，且具有由該前面板(13)支承的焚燒器出口(17)，以用于將燃料/空氣混合物供應(yīng)到外殼(11)內(nèi)的燃燒區(qū)(12)中，其中高達(dá)四個(gè)預(yù)混合焚燒器(14)以大致環(huán)形陣列附接到前面板(13)上，各個(gè)焚燒器(14)具有圓錐形渦旋發(fā)生器(15)和混合管(16)來引起所述燃料/空氣混合物的渦旋流。
【專利說明】用于燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪（優(yōu)選為用于發(fā)電廠的重型燃?xì)鉁u輪）中的筒環(huán)形燃燒 器布置的筒形燃燒器（can combustor)，其具有較低的N0X和C0排放。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代重型燃?xì)鉁u輪配備有多焚燒器筒倉(cāng)燃燒器，其具有環(huán)形燃燒器或具有筒環(huán)形 燃燒器布置。
[0003] 筒環(huán)形燃燒器包括環(huán)形地布置在燃?xì)鉁u輪的燃燒室中的一定數(shù)目的獨(dú)立筒形燃 燒器。常規(guī)筒形燃燒器的設(shè)計(jì)的特征在于具有圓筒形燃燒器，其在其上游端具有一個(gè)中心 焚燒器，以及以離圓形燃燒器的中心軸線恒定徑向距離相等地間隔開的以環(huán)形圖案布置的 五個(gè)以上的焚燒器。中心焚燒器筒可為不同的設(shè)計(jì)，且可具有關(guān)于其它焚燒器的不同軸向 出口平面位置。中心焚燒器通常工作為以擴(kuò)散焰模式噴射的燃料的引導(dǎo)級(jí)（pilot stage) 特征部分，或工作為部分預(yù)混合引導(dǎo)器。
[0004] 例如，在公布的專利申請(qǐng)DE 102010060363中或DE 102011000589中公開了此類 型的燃燒器。
[0005] W0 2012136787公開了一種使用再加熱燃燒原理的與重型燃?xì)鉁u輪結(jié)合的筒環(huán)形 燃燒系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有改善的可操作性、耐用性和環(huán)境性能的用于 燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃燒器。
[0007] 本發(fā)明的許多方面中的一者包括用于燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃 燒器，筒形燃燒器包括具有在軸向上游的前面板的實(shí)質(zhì)上圓筒形的外殼、一定數(shù)目的預(yù)混 合焚燒器，預(yù)混合焚燒器從所述前面板沿上游方向延伸，且具有由該前面板支承的焚燒器 出口，以用于將燃料/空氣混合物供應(yīng)到筒形外殼內(nèi)側(cè)的燃燒區(qū)中，其中每個(gè)筒的焚燒器 的數(shù)目限制為高達(dá)四個(gè)預(yù)混合焚燒器，其以大致環(huán)形陣列附接到前面板上，且其中各個(gè)所 述焚燒器均具有圓錐形渦旋發(fā)生器和混合管，以引起所述燃料/空氣混合物的渦旋流。
[0008] 不存在中心焚燒器且將焚燒器的總數(shù)限制為每個(gè)筒最大四個(gè)預(yù)混合焚燒器提供 了顯著的成本節(jié)省潛力。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述圓錐形渦旋發(fā)生器中的各個(gè)均包括至少兩個(gè)沿軸 向延伸的空氣入口槽。具有圓錐形渦旋發(fā)生器且具有兩個(gè)或多個(gè)沿軸向延伸的空氣入口槽 的預(yù)混合焚燒器已經(jīng)由本 申請(qǐng)人:開發(fā)出。這些焚燒器對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，且 例如在歐洲專利321809或704657中描述。本說明書中隨后公開了關(guān)于該焚燒器類型的更 多細(xì)節(jié)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，筒形燃燒器中的至少一個(gè)焚燒器的圓錐形渦旋發(fā)生器 包括四個(gè)到八個(gè)沿軸向延伸的空氣入口槽。 toon] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)焚燒器配備有噴槍，噴槍平行于中心焚燒 器軸線對(duì)準(zhǔn)，以用于將附加燃料噴射到渦旋發(fā)生器中，噴射到混合管中，或直接地噴射到燃 燒區(qū)中。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例，至少一個(gè)（優(yōu)選為所有）焚燒器具有多級(jí)燃料 供應(yīng)。預(yù)混合焚燒器具有高達(dá)三個(gè)燃料級(jí)，即，一個(gè)或兩個(gè)預(yù)混合級(jí)和一個(gè)引導(dǎo)級(jí)。隨后公 開了燃料噴射的可能的構(gòu)造。
[0013] 多級(jí)燃料供應(yīng)給予了附加的操作穩(wěn)健性和靈活性，保持較低的N0X排放。
[0014] 另一方面，安裝的預(yù)混合焚燒器包括兩個(gè)焚燒器組，其中第一組引起具有順時(shí)針 旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流，而第二組引起具有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流。至少一個(gè)焚燒器引起具 有不同于其它焚燒器的渦旋旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向的渦旋。在優(yōu)選實(shí)施例中，基于具有四個(gè)安裝 的預(yù)混合焚燒器的筒形燃燒器，提出了提供具有相同旋轉(zhuǎn)方向的渦旋的兩個(gè)直徑方面相對(duì) 的焚燒器或兩個(gè)相鄰的焚燒器。
[0015] 共同渦旋和逆渦旋布置的使用顯著地支持了焚燒器/焚燒器的交叉穩(wěn)定，且給予 了附加的操作穩(wěn)健性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在相鄰的焚燒器的空氣動(dòng)力界面處的逆流或同流導(dǎo)致不 同的火焰穩(wěn)定性。
[0016] 本發(fā)明的另一個(gè)基本方面涉及筒內(nèi)的預(yù)混合焚燒器的布置。具體而言，該布置必 須以一種方式完成，使得激勵(lì)熱聲不穩(wěn)定性的概率被降低。在此方面的各種手段為本發(fā)明 的部分。途徑在于避免對(duì)稱平面和減小相干流動(dòng)結(jié)構(gòu)的尺寸。根據(jù)本發(fā)明，這通過將焚燒 器放置在離其中心軸線不同徑向距離（不同周長(zhǎng)）的前面板上，通過使焚燒器軸線沿徑向 和/或方位角方向傾斜和/或通過使用圓錐形前面板設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中更詳細(xì) 地提到了這些實(shí)施例。
[0017] 另一個(gè)途徑在于產(chǎn)生燃料和燃燒空氣的特征混合時(shí)間的更寬范圍。出于此原因， 本發(fā)明教導(dǎo)了提供基本參數(shù)不同的焚燒器，特別是某些焚燒器構(gòu)件的大小不同。根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)方面，至少一個(gè)焚燒器的混合管的長(zhǎng)度和/或直徑與至少一個(gè)其它焚燒器的混合 管的長(zhǎng)度和/或直徑不同。此外或作為備選，至少一個(gè)焚燒器的渦旋發(fā)生器的幾何形狀可 為不同的。
[0018] 這些手段對(duì)質(zhì)量吞吐量和混合時(shí)間具有影響。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪燃燒系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)尤其在于以下： 燃?xì)鉁u輪燃燒系統(tǒng)在多負(fù)載狀態(tài)下具有減小的排放和改善的火焰穩(wěn)定性。這通過具有 圓錐形渦旋發(fā)生器和其下游的適合的混合管的焚燒器中的燃料和燃燒空氣的完全預(yù)混合 來實(shí)現(xiàn)。
[0020] 焚燒器/焚燒器連通且因此筒形燃燒器內(nèi)的穩(wěn)定可通過公開的焚燒器布置的手 段來加強(qiáng)，且由共同旋流和逆旋流布置來影響剪切層的形成、位置和強(qiáng)度。
[0021] 在焚燒器出口附近所得的二次流方案和沿燃燒器的其余渦旋可用于得到渦輪入 口處的最佳操作行為和溫度圖案。
[0022] 具有帶筒形燃燒器的不同焚燒器構(gòu)造的布置導(dǎo)致更寬的操作范圍。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪燃燒系統(tǒng)消除了通常用作引導(dǎo)焚燒器的公共中心焚燒器 的布置。該事實(shí)和有限數(shù)目的安裝的預(yù)混合焚燒器提供了成本節(jié)省潛力。
[0024] 本發(fā)明可適用于具有低N0X和C0排放的再熱或非再熱燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒 器布置。
[0025] 緊湊的尺寸允許具有有限數(shù)目的磨損部分的設(shè)計(jì)，且實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃燒動(dòng)力的低敏感 度。
[0026] 筒形燃燒器架構(gòu)減小了渦輪入口處的周向溫度梯度。這影響了渦輪部分的壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中 圖la，lb在頂視圖（圖la)和在截面?zhèn)纫晥D（圖lb)中示出了筒形燃燒器的第一實(shí)施 例的不意性視圖； 圖2a，圖2b示出了具有以不同周長(zhǎng)（圖2a)或以不同方位角（圖2b)附接到前面板 上的四個(gè)焚燒器的前面板的頂視圖； 圖3a，圖3b在頂視圖（圖3a)和側(cè)視圖（圖3b)中示出了具有不同長(zhǎng)度的混合管的 焚燒器的筒形燃燒器的示意性視圖； 圖4a，圖4b示出了具有不同大小的焚燒器的筒形燃燒器的示意性視圖； 圖5a_5d示出了具有以不同渦旋旋轉(zhuǎn)方向的四個(gè)安裝的焚燒器的前面板的頂視圖； 圖6a_6c示出了具有平面或圓錐形前面板的筒形燃燒器的側(cè)視圖。
[0028] 標(biāo)號(hào)說明 10筒形燃燒器 11外殼 12燃燒區(qū) 13前面板 14預(yù)混合焚燒器 15渦旋發(fā)生器 16混合管 17焚燒器出口 18渦旋流 19焚燒器的中心縱軸線 20筒形燃燒器的中心縱軸線 21逆流區(qū)域 22同流區(qū)域 23周長(zhǎng)圓，S卩，從中心軸線20起恒定距離的通路 24焚燒器14的混合管16的長(zhǎng)度 25筒10中的二次流型 26混合管16的直徑 27焚燒器出口 17的直徑。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 參看圖la和圖lb，示意性地示出了具有本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于燃?xì)?渦輪10的筒形燃燒器。將理解的是，該筒形燃燒器10通常與在燃?xì)鉁u輪外殼中以環(huán)形陣 列布置的一定數(shù)目的附加類似或相同的燃燒器組合，各個(gè)燃燒器將熱燃燒氣體供應(yīng)至下游 的渦輪級(jí)。
[0030] 各個(gè)筒形燃燒器10包括包圍用于焚燒燃料和燃燒空氣的混合物的燃燒區(qū)12的圓 筒形外殼11。在上游端處，燃燒區(qū)12由前面板13限制。從前面板13沿上游方向延伸的四 個(gè)預(yù)混合焚燒器14附接到前面板13上。在它們的焚燒器出口 17處，焚燒器由前面板13 支承。焚燒器將燃料和空氣的混合物供應(yīng)到燃燒區(qū)12中。所有焚燒器14平行于彼此且平 行于中心燃燒器軸線20對(duì)準(zhǔn)。焚燒器出口 17與前面板13齊平。
[0031] 預(yù)混合焚燒器14例如為EP 321809或EP 704657中所述的類型的焚燒器。這些 類型的焚燒器的特征在于圓錐形渦旋發(fā)生器，其由具有相互偏移的至少兩個(gè)中空部分圓錐 節(jié)段組裝，形成獨(dú)立節(jié)段之間的沿軸向延伸的空氣入口槽，以用于將燃燒空氣沿切向供應(yīng) 到渦旋發(fā)生器15中。空氣入口槽配備有用于將氣態(tài)和/或液體燃料噴射到空氣流中的噴 嘴。此類焚燒器的示例性實(shí)施例包括兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)空氣入口槽。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)焚燒器14配備有噴槍，其平行于中心軸線19對(duì) 準(zhǔn)，以用于將附加燃料和/或空氣噴射到燃料/空氣流中。具體而言，該噴槍可用于供應(yīng)引 導(dǎo)燃料，且作為選擇，用于供應(yīng)附加的預(yù)混合燃料。
[0033] 每個(gè)獨(dú)立焚燒器14的所述多個(gè)燃料噴嘴可包括不同組的燃料噴嘴，其獨(dú)立于彼 此受控制。通過該措施，預(yù)混合焚燒器14可處理三個(gè)或甚至更多的燃料級(jí)，例如，一個(gè)引導(dǎo) 級(jí)和兩個(gè)預(yù)混合級(jí)。
[0034] 用于均一地混合燃料和空氣的混合管16在渦旋發(fā)生器15的下游。在預(yù)混合焚燒 器14的排出端17處，燃料和燃燒空氣的均一混合物供應(yīng)到燃燒區(qū)12中。燃料/空氣混合 物的點(diǎn)火在焚燒器排出端17下游開始。通過渦流破壞和形成回流區(qū)，火焰在焚燒器排出端 17的下游區(qū)中穩(wěn)定。
[0035] 混合管16的長(zhǎng)度選擇成以便獲得所有類型的相關(guān)燃料的充分混合質(zhì)量。根據(jù)本 發(fā)明，圖lb中所示，四個(gè)焚燒器14擁有相同地構(gòu)造的渦旋發(fā)生器15和混合管16, S卩，所有 渦旋發(fā)生器15具有相同數(shù)目的空氣入口槽，且所有混合管16具有相同長(zhǎng)度和相同直徑。
[0036] 在混合管16中，軸向速度輪廓具有其中心軸線的區(qū)域中的最大值，且從而防止了 該區(qū)中的逆燃。軸向速度朝壁減小。為了還防止該區(qū)域中逆燃，可采取各種已知的手段，例 如，通過分別測(cè)量混合管16的直徑和/或長(zhǎng)度的大小來升高總體流動(dòng)速度。
[0037] 具體而言，所述預(yù)混合焚燒器可利用所有種類的液體和/或氣態(tài)燃料操作。因此， 容易有可能向燃?xì)鉁u輪的獨(dú)立筒10提供不同的燃料或燃料質(zhì)量。
[0038] 參看圖la和圖5a，示意性地示出了前面板13的頂視圖。四個(gè)預(yù)混合焚燒器14安 裝在前面板13上。明顯的是，根據(jù)常規(guī)筒形燃燒器的中心焚燒器不存在。四個(gè)預(yù)混合焚燒 器14在前面板13的四個(gè)相同的90°扇形中以相同周長(zhǎng)對(duì)稱地定位。所有焚燒器14均具有 相同的渦旋旋轉(zhuǎn)方向，即，所有焚燒器生成順時(shí)針渦旋或逆時(shí)針渦旋。在實(shí)施例中，如圖5a 中所示，所有焚燒器14均生成順時(shí)針渦旋流18。結(jié)果，相鄰焚燒器14'，14' '，14' ''，14' '' ' 的渦旋流18的方向與相切的邊界區(qū)域21方向相反，其中在該區(qū)域21中增大了湍流且增大 了剪切力，且具有更多的傳熱和傳質(zhì)。二次徑向外渦旋流25形成在下游。
[0039] 圖5b、圖5c和圖5d代表具有兩組焚燒器14'，14' '，14' ' '，14' ' ' '的備選實(shí)施例， 第一組構(gòu)造成生成沿第一方向例如順時(shí)針流動(dòng)方向的渦旋流，且第二組焚燒器生成沿相反 方向例如逆時(shí)針流動(dòng)方向的渦旋流。
[0040] 根據(jù)圖5b的實(shí)施例，相鄰的焚燒器14生成相反旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流18,而成對(duì)角相 對(duì)的焚燒器14' -14' ''，14' ' -14' '''具有相同的旋轉(zhuǎn)方向。在相鄰焚燒器14之間的相切 的邊界區(qū)域22中，流沿相同方向循環(huán)，該區(qū)域中的相鄰渦旋的相對(duì)速度接近于零，在該區(qū) 域22中具有較低剪切力和較低湍流，效果在于顯著地減小了該區(qū)中的傳熱和傳質(zhì)。
[0041] 圖5c和圖5d公開了根據(jù)本發(fā)明的具有四個(gè)焚燒器14'，14' '，14' ' '，14' ' ' '的筒 形燃燒器10中的具有不同渦旋方向的焚燒器的附加構(gòu)造。圖5c示出了帶具有不同渦旋旋 轉(zhuǎn)方向的對(duì)角相對(duì)的焚燒器的構(gòu)造，且圖5d示出了具有生成順時(shí)針渦旋流18的三個(gè)焚燒 器14'，14' ''，14' '''和生成逆時(shí)針渦旋流18的一個(gè)焚燒器14' '的構(gòu)造。
[0042] 在兩個(gè)相鄰焚燒器14'，14' '，14' ''或14' '''之間的空氣動(dòng)力界面處產(chǎn)生同流和 逆流的流型的改型和所得的特定二次流型25實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)裝備的筒10的不同燃燒性能，且 可用于燃燒的最佳穩(wěn)定性和用于低排放。
[0043] 圖2a公開了根據(jù)本發(fā)明的筒形燃燒器的另一個(gè)實(shí)施例。四個(gè)焚燒器 14'，14''，14'''，14''''（其中一個(gè)焚燒器在四個(gè)90°扇形中的各個(gè)中）定位成離筒10的 中心有不同的徑向距離。至少一個(gè)焚燒器14'的徑向距離 Γι不同于至少一個(gè)其它焚燒器 14' '，14' ' '或14' ' ' '的徑向距離r2, r3或r4，其中徑向距離ri，r2, r3, r4限定為筒10的縱 軸線20與相應(yīng)的焚燒器14'，14' '，14' ''，14' '''的縱軸線19之間的距離。具體地，圖2a 示出了具有四個(gè)焚燒器的實(shí)施例，它們中的各個(gè)定位在前面板13中處于離筒形燃燒器10 的中心軸線的不同距離上：關(guān)r2關(guān)r 3關(guān)r4。
[0044] 圖2b公開了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。四個(gè)焚燒器14(其中一個(gè)焚燒器在四個(gè)相 等的90°扇形的各個(gè)中）中的至少一個(gè)焚燒器14'在其相應(yīng)90°扇形中關(guān)于至少一個(gè)其 它焚燒器14' '，14' ' '或14' ' ' '的位置以不同方位角α " α 2, α 3或α 4定位。
[0045] 避免筒形燃燒器10中的對(duì)稱導(dǎo)致筒10內(nèi)的方位角不穩(wěn)定模式的更少激勵(lì)。
[0046] 圖3a和圖3b示意性地示出了在另一個(gè)實(shí)施例中的具有四個(gè)焚燒器14的筒形燃 燒器10,其中至少一個(gè)至所有焚燒器14配備有不同長(zhǎng)度的混合管16。從圖3b中的側(cè)視圖 中可看到的是，任何焚燒器14'，14' '和14' ''均具有關(guān)于另一個(gè)焚燒器14的混合管長(zhǎng)度 的不同混合管長(zhǎng)度24。預(yù)混合焚燒器14的混合管16的不同長(zhǎng)度24實(shí)現(xiàn)了燃料/空氣混 合物的不同的特征混合時(shí)間，且因此實(shí)現(xiàn)燃料噴射到焚燒器中的時(shí)刻與其到達(dá)焰鋒的時(shí)刻 之間的不同持續(xù)時(shí)間。不同的混合時(shí)間是去除燃燒區(qū)中的燃料供應(yīng)與壓力參數(shù)之間的相互 作用的有效手段，且因此減小了筒形燃燒器中的熱聲振蕩。
[0047] 圖4a和圖4b中公開了本發(fā)明的筒形燃燒器10的另一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施 例，筒10內(nèi)的焚燒器14通過從標(biāo)稱尺寸擴(kuò)大或縮小而在其大小上不同。具體而言，焚燒 器14'，14' '，14' ''，14' '''可在渦旋發(fā)生器15和/或混合管16的直徑和/或長(zhǎng)度上不 同。圖4a和圖4b示意性地示出了具有四個(gè)焚燒器14'，14''，14'''，14''''的筒形燃燒 器10。所有焚燒器14均定位成離筒10的中心軸線20有相同的距離；每個(gè)獨(dú)立的焚燒器 14'，14' '，14' ''，14' '''的中心軸線19均布置在相同周長(zhǎng)的圓23上。兩組焚燒器筒可識(shí) 別為：焚燒器14'和14' ''與焚燒器14' '和14' '''。兩組在渦旋發(fā)生器15和混合管16的 長(zhǎng)度和直徑的大小上不同，且在焚燒器出口 17的直徑27上不同，其中直徑方面相對(duì)的焚燒 器14'和14' ' '或14' '或14' ' ' '大小相等。
[0048] 根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，至少一個(gè)焚燒器14'，14' '，14' ''或14' '''配備有小于 其它焚燒器14'，14' '，14' ''，14' '''的直徑，具有更少流動(dòng)穿過效果。具有更少流動(dòng)穿過 的該焚燒器可以以燃燒器動(dòng)力減小的效果在更高引導(dǎo)比率下操作，且因此穩(wěn)定了筒10中 的燃燒。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，獨(dú)立焚燒器14'，14' '，14' ''，14' '''生成不同強(qiáng)度 的渦旋18。作為優(yōu)選，該手段可通過獨(dú)立焚燒器部分的不同測(cè)量的前述手段或筒形燃燒器 10內(nèi)的同流或逆流的不同流型的產(chǎn)生中的任一者來完成。渦旋強(qiáng)度中的變化可由焚燒器部 分的大小影響，但渦旋流（高渦旋變體或低渦旋變體）的具體不同強(qiáng)度由獨(dú)立焚燒器14的 渦旋發(fā)生器15的空氣入口槽的大小實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)又在于燃燒器中的流動(dòng)條件的更高不均一 性，且因此燃燒器動(dòng)力可能更低。
[0050] 參看圖6a、圖6b和圖6c，示意性地示出了筒10的前面板13中的焚燒器14的三 個(gè)原理布置。
[0051] 根據(jù)圖6a的筒10包括具有在其上游端處的平面前面板13的圓筒形殼體11。平 面前面板13實(shí)質(zhì)上正交于筒形燃燒器10的中心軸線20布置。四個(gè)焚燒器14附接到該前 面板13上。所有焚燒器14中的縱軸線19平行于彼此，且平行于筒10的中心軸線20。圖 6a公開為沿不同方向布置至少一個(gè)焚燒器14'的備選方案。所述至少一個(gè)焚燒器14'或更 多焚燒器14' '，14' ''和/或14' '''的縱軸線19可關(guān)于筒形燃燒器10的中心軸線20傾 斜高達(dá)± 10°。在此情況下，作為優(yōu)選實(shí)施例，相應(yīng)的焚燒器出口 17切割成與前面板13齊 平。結(jié)果，傾斜的焚燒器擁有橢圓形焚燒器出口 17。
[0052] 在備選實(shí)施例中，如圖6b中所公開那樣，平面前面板13由圓錐形前面板13替代， 由此圓錐形面板的傾斜角對(duì)應(yīng)于焚燒器軸線19的傾斜角。結(jié)果，焚燒器出口 17的平面平 行于前面板13。
[0053] 在根據(jù)圖6c的第三備選實(shí)施例中，筒形燃燒器10配備有在其上游端處的圓錐形 前面板13。具有與彼此平行且與筒10的中心軸線20平行的縱軸線19的四個(gè)焚燒器14附 接到所述前面板13上。將焚燒器14附接到前面板13上的兩個(gè)選擇是明顯的。焚燒器14 可以以一種方式固定到前面板13上，使得焚燒器出口 17部分地或完全地突出到燃燒區(qū)12 中，或作為備選，焚燒器出口 17以一種方式向橢圓形出路傾斜，使得它們抵靠圓錐形前面 板13而齊平。
[0054] 作為上文公開的圓錐形的替代，前面板13可由分段結(jié)構(gòu)制成，基于實(shí)質(zhì)上三角形 的一定數(shù)目的平坦節(jié)段，優(yōu)選為四個(gè)節(jié)段。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于燃?xì)鉁u輪中的筒環(huán)形燃燒器布置的筒形燃燒器，所述筒形燃燒器（10)至 少包括實(shí)質(zhì)上圓筒形的外殼（11)，所述外殼（11)具有軸向上游的前面板（13)和軸向下游 的排出端；一定數(shù)目的預(yù)混合焚燒器（14)，其從所述前面板（13)沿上游方向延伸且具有由 該前面板（13)支承的焚燒器出口（17)以用于將燃料/空氣混合物供應(yīng)到所述外殼（11) 內(nèi)的燃燒區(qū)（12)中，其特征在于，高達(dá)四個(gè)預(yù)混合焚燒器（14)以大致環(huán)形陣列附接到所述 前面板（13)上，各個(gè)焚燒器（14)均具有圓錐形渦旋發(fā)生器（15)和混合管（16)以引起所 述燃料/空氣混合物的渦旋流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述圓錐形渦旋發(fā)生器（15)中的 各個(gè)均包括至少兩個(gè)沿軸向延伸的空氣入口槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的筒形燃燒器，其特征在于，至少一個(gè)焚燒器 (14'，14''，14'''，14''''）的所述圓錐形渦旋發(fā)生器（15)包括至少四個(gè)沿軸向延伸的空 氣入口槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的筒形燃燒器，其特征在于，至少一個(gè)焚燒器 (14'，14' '，14' ''，14' '''）的所述圓錐形渦旋發(fā)生器（15)包括八個(gè)沿軸向延伸的空氣入 口槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中的一項(xiàng)所述的筒形燃燒器，其特征在于，至少一個(gè)焚 燒器（14'，14''，14'''，14''''）配備有噴槍，所述噴槍平行于中心焚燒器軸線（19)對(duì)準(zhǔn)， 以用于將附加燃料噴射到所述渦旋發(fā)生器（15)或所述混合管（16)中或所述燃燒區(qū)（12) 中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的一項(xiàng)所述的筒形燃燒器，其特征在于，至少一個(gè)焚 燒器（14'，14' '，14' ' '，14' ' ' '）具有多級(jí)燃料供應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述預(yù)混合焚燒器（14)具有高達(dá) 三個(gè)燃料級(jí)，即，一個(gè)或兩個(gè)預(yù)混合級(jí)和一個(gè)引導(dǎo)級(jí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述前面板（13)包含四個(gè)預(yù)混合 焚燒器（14)，其中一個(gè)焚燒器（14'，14' '，14' ''，14' '''）定位在所述前面板（13)的各個(gè)獨(dú) 立90°扇形中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述燃燒器（14)關(guān)于兩條正交 的對(duì)稱軸線而對(duì)稱地布置在所述前面板（13)上，S卩，所述焚燒器（14)在相應(yīng)的象限（90° 扇形）中以相同的方位角α 2, α3, α4)且以相同的周長(zhǎng)（離所述筒（10)的中心軸線 (20)的徑向距離）定位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的筒形燃燒器，其特征在于，至少一個(gè)預(yù)混合焚燒器（14'） 在其相應(yīng)的90°扇形內(nèi)關(guān)于至少一個(gè)其它焚燒器（14' '，14' ''，14' '''）而以不同的周長(zhǎng) (23)和/或以不同方位角（α α 2, α 3, α 4)布置在所述前面板（13)上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述預(yù)混合焚燒器（14)中的各個(gè) 均具有中心縱軸線（19)，且附接到所述前面板（13)上的所有預(yù)混合焚燒器（14)的中心縱 軸線（19)平行于彼此。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述預(yù)混合焚燒器（14)的中心 縱軸線（19)平行于所述中心燃燒器軸線（20)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，附接到所述前面板（13)上的至少 一個(gè)預(yù)混合焚燒器（14'）的中心縱軸線（19)的對(duì)準(zhǔn)不同于沿徑向方向和/或方位角方向 的至少一個(gè)其它預(yù)混合焚燒器（14' '，14' ''，14' '''）的中心縱軸線（19)的對(duì)準(zhǔn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)焚燒器（14'）的中 心縱軸線（19)關(guān)于所述燃燒器軸線（20)傾斜高達(dá)±10°。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)焚燒器（14'）的中 心縱軸線（19)關(guān)于其對(duì)角地相對(duì)的焚燒器（14'傾斜高達(dá)±20°。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的筒形燃燒器，其特征在于，附接到所述前面板（13)上的所 有焚燒器（14'，14''，14'''，14''''）具有關(guān)于所述筒（10)的中心軸線（20)相同的傾斜 角。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所有焚燒器（14'，14' '，14' "，14' ） 均具有相同大小的渦旋發(fā)生器（15)和混合管（16)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)預(yù)混合焚燒器 (14'）的所述混合管（16)的長(zhǎng)度（24)和/或直徑（26)不同于至少一個(gè)其它預(yù)混合焚燒器 (14' '，14' ' '，14' ' ' '）的所述混合管（16)的長(zhǎng)度（24)和/或直徑（26)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的筒形燃燒器，其特征在于，所有焚燒器 (14'，14''，14'''，14''''）都具有它們的混合管（16)的不同長(zhǎng)度（24)和/或不同直徑 (26)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的筒形燃燒器，其特征在于，所有安裝 的預(yù)混合焚燒器（14)引起具有相同旋轉(zhuǎn)方向的渦旋（18)，例如，順時(shí)針渦旋（18'）。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述安裝 的預(yù)混合焚燒器（14'，14' '，14' ''，14' '''）包括兩個(gè)焚燒器組，其中第一組引起具有順時(shí) 針旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流（18'），且第二組引起具有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流（18''）。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的筒形燃燒器，其特征在于，直徑方面相對(duì)的焚燒器 (14' -14' ' '，14' ' -14' ' ' '）引起具有相同旋轉(zhuǎn)方向的渦旋（18)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的筒形燃燒器，其特征在于，兩個(gè)相鄰的焚燒器 (14'，14' '，14' ' '，14' ' ' '）引起具有相同旋轉(zhuǎn)方向的渦旋（18)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的筒形燃燒器，其特征在于，一個(gè)焚燒器（14'）引起具有不同 于其它焚燒器（14''，14'' '，14'' ' '）的渦旋方向的旋轉(zhuǎn)方向的渦旋（18)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述前面板（13)為正交于所述筒 (10)的中心軸線（20)而布置的大致圓形的平面板，其中所述預(yù)混合焚燒器（14)從所述平 面板向上游延伸，且所述焚燒器出口（17)由所述平面前板支承。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述焚燒器（14)的所述混合管 (16)穿過所述前面板（13)，且所述焚燒器出口（17)突出到所述燃燒區(qū)（12)中。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述焚燒器出口（17)與所述前 面板（13)齊平。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述前面板（13)形成為圓錐，其 中所述焚燒器（14)附接到該圓錐的側(cè)向區(qū)域上。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述焚燒器（14)的所述混合管 (16)穿過所述圓錐形前面板（13)，且所述焚燒器出口（17)至少部分地突出到所述燃燒區(qū) (12)中。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述焚燒器出口（17)以一種方 式傾斜，使得它們與所述圓錐形前面板（13)齊平。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述前面板（13)由實(shí)質(zhì)上三角形 的一定數(shù)目的節(jié)段形成，且這些節(jié)段的數(shù)目等于附接到所述前面板（13)上的所述焚燒器 (14)的數(shù)目。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形燃燒器，其特征在于，具有圓錐形渦旋發(fā)生 器（15)的四個(gè)預(yù)混合焚燒器（14)附接到所述前面板（13)上，其中，一個(gè)焚燒器 (14'，14''，14'''，14''''）定位在所述前面板（13)的各個(gè)獨(dú)立90°扇形中，所述四個(gè) 焚燒器（14)在所述相應(yīng)的90°扇形中以相同的方位角（ αι，α2, α3, α4)且以相同周長(zhǎng) (ri=r2=r3= r4)定位，所述四個(gè)預(yù)混合焚燒器（14)中的各個(gè)具有中心縱軸線（19)，且所有預(yù) 混合焚燒器（14)中的中心縱軸線（19)平行于彼此，且平行于所述中心燃燒器軸線（20)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的筒形燃燒器，其特征在于，所述焚燒器 (14'，14' '，14' ' '，14' ' ' '）中的至少一個(gè)引起具有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流（18'），且所 述焚燒器（14'，14' '，14' ''，14' '''）中的至少一個(gè)引起具有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的渦旋流 (18，，）。
【文檔編號(hào)】F23R3/52GK104121601SQ201410169977
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】K.克納普, N.阿魯里, N.特蘭, U.拉斯曼恩, F.M.根恩 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司