CN101501401B - 具有点火极保护件的燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机燃烧器(2)，它具有点火器和安装在燃气轮机的主燃烧器(1)内的点火极(7)。由于在运输时或安装或拆卸时安装在燃烧器(2)上的点火极(7)的损坏或弯折，在工作期间可能会导致点火极(7)挠曲或断裂。按照本发明用保护件(8)保护点火极(7)免遭损坏。其结果是，当发生冲击时由保护件(8)而非点火极(7)承受载荷。

Description

具有点火极保护件的燃烧器 

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，它具有一个点火器和至少一个点火极，尤其安装在燃气轮机燃烧器内的点火极。 

背景技术

例如在EP0193838B1中介绍了一种设计为点火燃烧器的燃烧器，包括一个点火器和通向点火器的点火极。点火极固定在点火燃烧器外部并且平行于其纵轴线地延伸。燃料供给装置处于点火燃烧器内部，并终止于燃料出口处。点火极终止在燃料出口区内，并借助点火火花点燃在那里排出的燃料。点火火花通过两个点火极之间的点火电压产生，并在整个点火持续时间内形成。 

在运输或安装时损坏或弯折一个或两个装在点火燃烧器上的点火极，会对点火极的工作能力造成不良影响。因此可能有必要更换损坏或弯折的点火极。 

在下述情况下也可能有必要更换点火极，即，若电极之一严重弯曲，导致不是在电极头之间，而是在一个电极线与另一个金属构件之间发生火花放电，并因而不能点燃混合气时。 

在US2850084、US5860804和US5865651中主要说明了具有点火极的点火器，其中，点火是通过点火极基于其大电阻的加热，亦即高温实现的。这种点火方式下面称热点火。仅在US5860804中提到例如通过火花放电的电子点火或电点火的可能性。 

为了保护点火极的在其附近实施点火的区域，在US2850084、US5860804和US5865651中公开了不同的保护件或保护罩。保护罩的特征在于，它可以伸入到所形成的火焰内，以及应在点火区内保护点火极，尤其应防止可能的污染或损坏。在这里，点火极的与点火区相连的那些区域，亦即进入或离开点火区的区域，没有用相应的保护件保护。 

在US4029936、US6777650B1和US3823345中也介绍了具有点火极的 点火器。在这些文献中至少点火极的与点火区相连的那些区域，亦即进入或脱离点火区的区域，也至少局部用外壳围绕。不过这些点火器仅涉及热点火器。此外，这些点火器也不涉及燃气轮机燃烧器的点火器。 

显然，在US2850084、US5860804、US5865651、US4029936、US6777650B1和US3823345中并没有公开燃气轮机燃烧器。然而在燃气轮机燃烧器的领域内使用的并借助点火火花点燃的点火极，与热点火器的点火极相比，其工作能力受可能的挠曲的影响明显要小得多。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种包括至少一个点火极的燃气轮机燃烧器，其中不发生或仅轻度地发生上述疑难问题。本发明另一个要解决的技术问题是，提供一种具有一个有利的燃气轮机燃烧器的燃气轮机。 

上述技术问题通过一种具有权利要求1所述特征的燃气轮机燃烧器以及一种按照权利要求15所述的燃气轮机得以解决。燃气轮机燃烧器可尤其设计为点火燃烧器。 

按照本发明上述技术问题是这样得以解决的，即，燃烧器配备有至少一个在其外侧延伸的点火极，为该点火极对应配设保护件，该保护件超过燃烧器外侧和超过点火极向外突出。按照本发明的燃气轮机配备有这种燃气轮机燃烧器。 

本发明技术方案的优点在于，点火极受保护并因此可以避免在运输或在安装或拆卸点火极时被损坏。虽然在EP0193838B1中介绍了一种具有燃烧器的燃气轮机燃烧室，不过燃烧器的点火极没有配备保护件。 

在从属权利要求中给出了本发明的一些优选的扩展设计。 

按照本发明的一项优选的扩展设计，保护件与燃烧器外侧连接，以保证必要的稳定性。 

另一项有利的扩展设计在于，保护件围绕点火极，点火极被覆盖至少部分长度，从而最佳地保护所述至少一个点火极。 

此外，保护件横截面可以设计为U形以及以开口侧固定在燃烧器外侧上，从而将点火极从三侧对外保护起来。这种保护件可至少在靠近电极头的前部区内完全包围点火极。 

与之不同地，保护件可由至少一个肋构成，从而保证更便于接近点火极。肋可以平行于点火极延伸。也可以在点火极的两侧分别有至少一个肋。 

优选地，保护件用一种抗弯刚性且耐冲击的材料制成，以避免保护件变形，这种变形会导致装在内部的点火极变形。 

另一项有利的扩展设计在于，在保护件与点火极之间的距离至少如此大，即，使得在点火极上施加点火电压时，在保护件与点火极之间不发生火花放电，由此能可靠地避免在点火极与保护件之间的放电。 

此外，燃气轮机燃烧器也可以包括两个各有一个电极头的点火极。在这种情况下，点火是通过在两个点火极之间施加点火电压时在电极头处的火花放电实现。因此这种点燃不是加热造成的。虽然在US5860804和US5865651中也一般性地提及不同于热点火器的点火器，然而在这些文件中并没有说明在两个电极之间进行火花放电的点火器。已提及的另一些文件只介绍热点火器。 

可优选地为点火极的通向电极头的区域配设本发明的保护件。也就是说，在这种情况下保护件不一直伸达电极头和也不超越电极头地伸出。更确切地说，应当保护电极的沿燃气轮机燃烧器外侧延伸的那个区域，换句话说，保护通向电极头处的真正点火区的引线。 

此外，按照本发明的燃气轮机燃烧器原则上可以是旋转对称，以及所述至少一个在其外侧延伸的点火极平行于燃气轮机燃烧器的对称轴线地延伸。 

按照本发明的燃气轮机可以配备有按照本发明所述实施方案之一的燃气轮机燃烧器。 

附图说明

由下面参见附图对实施例的说明中给出本发明的其他特征、特点和优点。其中： 

图1表示具有一个点火极的燃烧器； 

图2表示具有点火极和保护件的燃烧器，保护件具有U形横截面并围绕点火极的前部区；以及 

图3表示具有点火极和保护件的燃烧器，保护件由肋构成并平行于点火极延伸。 

具体实施方式

图1中表示的燃烧装置属于本发明的优选使用领域的燃气轮机设备。然而此燃烧装置也适用于燃烧气体燃料的锅炉燃烧设备。 

燃烧装置由至少一个固定在支承板(图1未表示；见图2、图3)上起点火燃烧器作用的第一燃烧器2和起主燃烧器作用的第二燃烧器1组成，第一燃烧器2同轴地装在第二燃烧器的中央。第一燃烧器2有一个带涡旋叶片3的燃烧器端头4，以及可以用天然气E和/或热油H作为燃料工作。第一燃烧器2的端头4就燃烧器轴线而言同轴地被进气通道6围绕，该进气通道6用于将燃烧空气L的主要部分供给在燃烧器端头4下游形成的燃烧区(未表示)。由燃气轮机设备的压气机向环形空隙供入处于压力状态下的燃烧空气L。高温燃气流入到涡轮叶栅中。 

起主燃烧器作用的第二燃烧器1通过起点火燃烧器作用的第一燃烧器2互补，也就是说，当用天然气工作时，在起动和预热后，从点火燃烧器工作转换到其NOx值较低的主燃烧器工作。在这里，第一燃烧器2用于稳定火焰。 

第二燃烧器包括喷管5和进气通道6。喷管与燃料输送系统连接(未表示)，以及用于将石油、天然气或另一种气态或液态燃料与供入的燃烧空气L混合。进气通道6将燃烧空气L必要时与混合的燃料一起输送到火焰区。 

供给第一燃烧器2的空气-燃料混合物的点燃，通过包括两个点火极7的杆状或管状电极装置实现。点火极7基本上平行于第一燃烧器2的轴线延伸。不过，在点火极7穿过的支承板9的区域内，点火极7离第一燃烧器外壁的距离明显更大。在支承板的区域内点火极7彼此的距离，也要比在第一燃烧器2的外壁的区域内大。点火极7借助连接件11固定在第一燃烧器2的外侧上。 

图2表示燃烧器2作为本发明燃烧器的实施例，在其外壁上安装两个沿燃烧器2纵向延伸的点火极7。此燃烧器2可尤其用作已参见图1说明的燃烧装置中的第一燃烧器。 

燃烧器2的点火极被保护件8遮挡，在本例中它设计为U形弯曲的板件8。该板件8的边腿分别有一个折角区，它在此区域处固定在燃烧器2的外壁上。该固定10有利地借助适用的可拆卸的连接件、例如螺钉实现，由此在需要时可以接近点火极7。取代可拆卸式的连接，原则上也可以采用不可拆卸的连接，例如焊接。该U形板件至少沿点火极7前部延伸，亦即沿处于电极头12附近的部分延伸。 

板件8应当用一种耐冲击和抗弯刚性的材料制成，例如钢。板件8离点火极7的距离应至少如此大，即，使得在点火极7上施加点火电压时，不会在保护板8与点火极7之间产生火花放电。距离的具体值取决于点火极7与保护板8之间介质的击穿强度以及点火极的几何尺寸和施加点火电压时存在的温度。在以空气作为介质的本实施例中，当点火电压为5kV时，安全距离应保持不小于5mm。 

图3表示具有两个安装在其外壁上的点火极7的燃烧器2。这一燃烧器2尤其也可以用作已参见图1说明的燃烧装置中的第一燃烧器。 

在图3所示燃烧器2的点火极7的右边和右边分别延伸一个纵肋8。纵肋8从燃烧器2的表面突出超过点火极7，从而防止点火极7受冲击。纵肋8与然烧器2的壁固定连接。这种固定10可例如通过熔焊或钎焊实现。尽管也可以例如借助螺钉实施纵肋8与燃烧器2之间的可拆式连接，但在这里不可拆式的连接已经足以满足要求，因为这种结构设计基本上对接近点火极7不构成限制，因此为了能接近电极7没有必要拆卸所述纵肋8。 

如第一种实施例中的板件一样，该纵肋8用一种耐冲击和抗弯刚性的材料制成，例如钢。纵肋离点火极的距离在点火电压为5kV时应当不小于5mm，由此不会在点火极与纵肋之间发生火花放电。 

最后应当指出，在申请资料和尤其在从属权利要求中列举的全部特征，尽管形式上归诸于一项或多项特定的权利要求，但单个特征或任意组合也应得到独立保护。 

Claims (13)

1.一种燃气轮机燃烧器(2)，其包括两个各有一个电极头(12)的点火极(7)，其中，当在两个点火极之间施加点火电压时，在所述电极头处进行火花放电，以及，所述点火极(7)在所述燃烧器的外侧延伸，其特征为：为所述至少一个点火极(7)对应配设保护件(8)，该保护件超过燃烧器(2)外侧以及超过点火极(7)向外突出，保护件(8)与点火极(7)之间的距离至少如此大，即，使得在点火极(7)上施加点火电压时在保护件(8)与点火极(7)之间不发生火花放电，以及，所述距离的具体值至少取决于点火极的几何尺寸和施加点火电压时存在的温度。

2.按照权利要求1所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，所述保护件(8)与燃烧器(2)的外侧连接。

3.按照权利要求1或2所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，所述保护件(8)围绕所述点火极(7)，该点火极(7)被覆盖至少部分长度。

4.按照权利要求3所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，所述保护件(8)的横截面设计为U形以及以开口侧固定在燃烧器(2)的外侧。

5.按照权利要求4所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，保护件(8)至少在靠近电极头的前部区内围绕点火极(7)。

6.按照权利要求1或2所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，保护件(8)包括至少一个肋。

7.按照权利要求6所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，所述肋(8)平行于点火极(7)延伸。

8.按照权利要求6所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，在点火极(7)的两侧分别有至少一个肋。

9.按照权利要求1所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，保护件(8)用一种抗弯刚性的且耐冲击的材料制成。

10.按照权利要求1所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征在于，将其设计为用于燃烧装置的点火燃烧器。

11.按照权利要求1所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，为点火极(7)的通向电极头的区域配设保护件。

12.按照权利要求1所述的燃气轮机燃烧器(2)，其特征为，该燃气轮机燃烧器是旋转对称的以及所述至少一个在其外侧延伸的点火极(7)平行于燃气轮机燃烧器(2)的对称轴线地延伸。

13.一种具有按照前列诸权利要求之一所述的燃气轮机燃烧器(2)的燃气轮机。

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