CN103822232A - 交叉火焰管吹扫装置以及交叉火焰管吹扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种交叉火焰管吹扫装置以及交叉火焰管吹扫方法。所述交叉火焰管吹扫装置包括交叉火焰管，所述交叉火焰管从燃烧室附近延伸到相邻燃烧室附近，以使所述燃烧室与所述相邻燃烧室流体相通。所述交叉火焰管吹扫装置还包括压缩空气供应装置，所述压缩空气供应装置用于将压缩空气选择性地输送到所述交叉火焰管，所述压缩空气供应装置包括调节部件，所述调节部件用于控制所述压缩空气到所述交叉火焰管的输送。

Description

交叉火焰管吹扫装置以及交叉火焰管吹扫方法

技术领域

本说明书公开的本发明涉及涡轮机系统且更具体地涉及一种交叉火焰管吹扫装置以及一种交叉火焰管吹扫方法。

背景技术

通常，燃气涡轮发动机的相邻燃烧器由交叉火焰管连接，以便确保燃气涡轮发动机的所有燃烧室中均是实质同时点火并且压力均衡。常见的是，并非所有燃烧室都包括点火部件用以点燃火焰。在这种布置中，交叉火焰管允许火焰从一个燃烧室传送到相邻燃烧室。也可要求交叉火焰管在介于预混操作状况与稳态操作状况之间的点火操作状况中将火焰从燃烧室的经点火的预混区域传送到未点火的预混区域。在预混状况中，交叉火焰管所连接的燃烧室的区域没有火焰并且用于将燃料与空气预混，然而，在点火操作状况中，这一相同区域具有火焰。

当交叉火焰管并未使用时，抵制从邻接燃烧室非所需地传递来自燃烧的热气或预混区中未燃烧的燃料，因为这会导致交叉火焰管熔融或燃烧室的预混区重新点燃。通过将吹扫空气引入交叉火焰管中即可强制执行这种抵制操作，然而，并非需要在所有操作状况中、如点火过程中进行持续吹扫，所述点火过程导致点火状况，这就要求火焰从一个燃烧室传递到另一燃烧室。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种交叉火焰管吹扫装置包括交叉火焰管，所述交叉火焰管从燃烧室附近延伸到相邻燃烧室附近，以便使所述燃烧室与所述相邻燃烧室流体相连通。还包括了一种压缩空气供应装置，所述压缩空气供应装置用于将压缩空气选择性地输送到所述交叉火焰管，所述压缩空气供应装置包括调节部件，所述调节部件用于控制所述压缩空气到所述交叉火焰管的输送。

根据本发明的另一方面，一种交叉火焰管吹扫装置包括交叉火焰管，所述交叉火焰管包括彼此可操作地连接并由管壳环绕的第一部分和第二部分。还包括了一种压缩空气供应装置，所述压缩空气供应装置包括一个或多个管，所述一个或多个管延伸通过所述管壳到达与沿着所述交叉火焰管的一部分设置的环状歧管紧密接近的位置。进一步地包括与所述压缩空气供应装置连通的调节部件，所述调节部件用于控制压缩空气到所述环状歧管的输送，其中在第一操作状况中将所述压缩空气输送到所述环状歧管、并且在第二操作状况中限制所述压缩空气。

根据本发明的又一方面，提供一种交叉火焰管吹扫方法。所述方法包括在第一操作状况中将压缩空气输送到所述交叉火焰管以便吹扫所述交叉火焰管。还包括了在第二操作状况中限制所述压缩空气到所述交叉火焰管的流动。

结合附图，通过以下描述将更清楚这些和其他优点及特征。

附图说明

本说明书所附权利要求书中具体指出并且明确主张作为本发明的主题。结合附图，通过以下详细描述可以清楚本发明的上述和其他特征及优点，在附图中：

图1是燃气涡轮机系统的示意图解;

图2是燃气涡轮机系统中的交叉火焰管吹扫装置的示意图解；以及

图3是示出一种交叉火焰管吹扫方法的流程图。

详细描述参照附图借助实例说明本发明的实施例以及优点和特征。

具体实施方式

参照图1，示意性地示出根据本发明的示例性实施例构造的燃气涡轮发动机10。燃气涡轮发动机10包括压缩机12和布置在环管阵列中的多个燃烧器组件，其中一个燃烧器组件以14指示。如图所示，燃烧室组件14包括端盖组件16，所述端盖组件密封并且至少部分限定燃烧室18。多个喷嘴20至22由端盖组件16支撑，并且延伸到燃烧室18中。喷嘴20至22通过公共燃料入口（并未示出）接收燃料，并且从压缩机12接收压缩空气。将燃料和压缩空气通到燃烧室18中并且点燃以便形成高温、高压燃烧产物或者气流，用以驱动涡轮机24。涡轮机24包括多个级26至28，所述级通过压缩机/涡轮机轴30（也会称作转子）可操作地连接到压缩机12。

在操作中，空气流入压缩机12中并且压缩行程高压气体。高压气体被供应到燃烧器组件14上并且在燃烧室18中与燃料混合，所述燃料例如天然气、燃油、过程气体和/或合成气体（合成气）。点燃燃料/空气可燃混合物以形成高压、高温燃烧气流。在任何情况中，燃烧器组件14都将燃烧气流引入涡轮机24，以将热能转化成机械转动能。

现在参照图2，如在上文指出，燃烧器组件的环管阵列是以周向间隔方式围绕燃气涡轮发动机10的轴向中线布置。为了清楚说明，示出环管阵列局部视图并且图中包括燃烧室18和相邻燃烧室32。燃烧室18和相邻燃烧室32是与交叉火焰管布置34中的交叉火焰管33流体相通，其中交叉火焰管33固定在燃烧内衬38和/或环绕燃烧内衬38的套筒40附近的第一尾端36处。交叉火焰管33固定在邻近燃烧内衬44和/或环绕邻近燃烧内衬44的邻近套筒46附近的第二尾端42处。交叉火焰管33通常包括可操作地彼此连接的第一部分48和第二部分50。在一个实施例中，第一部分48称作突出部分，其与第二部分50可伸缩地配合，所述第二部分称作凹入部分，用于接收第一部分48。

交叉火焰管33包括外表面52和内表面54，其中内表面54限定内部区域56，所述内部区域使燃烧室18与相邻燃烧室32流体相通，从而允许火焰从燃烧室18传递到相邻燃烧室32，反之亦然。在燃气涡轮发动机10的燃烧器组件的点火过程中，这种导通是需要的，并且允许使燃烧器组件几乎同时点燃或者重新点燃。

交叉火焰管布置34还会包括管壳58，所述管壳径向向外与交叉火焰管33间隔开，并且可以帮助支撑交叉火焰管33，然而，将第一尾端36和第二尾端42固定就可足以实现制成目的。交叉火焰管33和管壳58由足以承受在燃气涡轮发动机10的操作过程中施加在材料上的温度的材料制成，并且通常包括金属，所述金属具有高到足以在高温操作过程中起作用的熔融温度。

压缩空气供应装置60包括管或管道配置，以便通常经由压缩机排气壳体区域（并未示出）将来自压缩机12的压缩空气62从压缩机12间接运送、并且输送到交叉火焰管33上。压缩空气供应装置60中的管或管道配置能以多种配置进行布置，其中所示配置仅是单个实例。如图所示，压缩空气供应装置60包括主要供应线路64，所述主要供应线路将来自压缩机12或压缩机排气壳体区域的压缩空气62运送到交叉火焰管布置34附近的位置，并且更具体地说是管壳58附近。压缩空气供应装置60可以分开将压缩空气62输送到多个位置，并且在一个示例性实施例中，第一线路68和第二线路70从主要供应线路64接收压缩空气62以将其输送到不同位置。应当了解，可以采用另外线路输送压缩空气62到另外位置上。另外，可以采用包括主要供应线路64的单个线路或仅采用其延伸线路将压缩空气62输送到单个位置。

无论压缩空气供应装置60是否精确配置，线路中的一或多者均会延伸通过管壳58到达交叉火焰管33附近的位置处，以便输送压缩空气62。在所示实施例中，第一线路68和第二线路70与主要供应线路64在管壳58外的结点72处相遇，然而，替代实施例中包括介于管壳58与交叉火焰管33之间的结点72。压缩空气供应装置60将压缩空气62输送到围绕交叉火焰管33周向延伸的环状歧管74上，以便实现压缩空气62到内部区域56中相对均匀的流分布，从而将流体吹扫出交叉火焰管33。环状歧管74可以包括一个或多个成角度设置的喷射器76，用于引导压缩空气62使其紧密接近交叉火焰管33的内表面54。由于任何流体都将集中在内表面54上，因此沿内表面54引导压缩空气62会使吹扫增强。或者，当与一个或多个成角度设置的喷射器76组合，至少一个隔板78可以沿着交叉火焰管33设置在环状歧管74附近以重新引导压缩空气62使其紧密接近内表面54。

在所示实施例中，第一线路68将压缩空气62输送到沿着交叉火焰管33的第一部分48的位置上，而第二线路70将压缩空气62输送到沿着第二部分50的位置处。应当了解，两个位置包括环状歧管74，这样，就不必对每个位置中的环状歧管74进行重复描述。

压缩空气供应装置60包括调节部件80，所述调节部件用于主动控制被供应到交叉火焰管33上的压缩空气62流率。确切地说，调节部件80经配置用于在一个或多个操作状况中选择性地输送压缩空气62，同时在其他操作状况中限制或者中止压缩空气62流向交叉火焰管33。例如，调节部件80包括任何合适计量部件，所述计量部件能够允许、限制以及中止压缩空气62的流动，所述计量部件如阀。调节部件80可以设置在主要供应线路64中，以便控制压缩空气供应装置60的所有下游区域上的流，其中所述包括压缩空气供应装置各种线路、如第一线路68和第二线路70。或者，多个调节部件可以设置在不同线路上，以便控制每个线路。

当需要在整个交叉火焰管33上传送流体或者火焰时，强制限制或者完全中止压缩空气62。燃烧室18和相邻燃烧室32点火或重新点燃过程中存在这种状况。在这种操作状况中输送压缩空气62将会抑制燃烧系统完全点火能力，这样，主动控制就有利地允许在这个状况中停止吹扫。例如，在稳态状况中和在预混操作状况中输送压缩空气63是有利的。在预混操作状的情况中，吹扫交叉火焰管33使得燃烧系统能够在液体燃料（例如，燃油）操作上实现可靠并有效的操作，从而减少对用来抑制NO_X排放物的水的需要。

如图3的流程图所示，并且参照图1和2，本发明还提供一种交叉火焰管吹扫方法100。之前已经描述燃气涡轮发动机10以及交叉火焰管装置34和压缩空气供应装置60，并且指定结构部件无需进一步地详细描述。所述交叉火焰管吹扫方法100包括：在第一操作状况中将压缩空气输送到交叉火焰管以便吹扫所述交叉火焰管102；以及在第二操作状况中限制所述压缩空气流向所述交叉火焰管104。更确切地，压缩空气62是被输送到环状歧管74，并且对压缩空气62的限制是通过调节部件80、如阀而来进行控制。

尽管本发明是仅仅结合有限数量的实施例进行详细描述，但应易于了解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，本发明可经修改以并入在此之前并未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化、更改、替换或等效布置。另外，尽管已对本发明的各实施例进行描述，但应了解，本发明的方面可以仅仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受到前述描述限制，而仅受到所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种交叉火焰管吹扫装置，所述交叉火焰管吹扫装置包括：

交叉火焰管，所述交叉火焰管从燃烧室附近延伸到相邻燃烧室附近，以使所述燃烧室与所述相邻燃烧室流体相通；以及

压缩空气供应装置，所述压缩空气供应装置用于将压缩空气选择性地输送到所述交叉火焰管，所述压缩空气供应装置包括调节部件，所述调节部件用于控制所述压缩空气到所述交叉火焰管的输送。

2.如权利要求1所述的交叉火焰管吹扫装置，其进一步包括管壳，所述管壳从所述交叉火焰管向外间隔开，并且环绕所述交叉火焰管。

3.如权利要求2所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述压缩空气供应装置延伸通过所述管壳到达所述交叉火焰管附近位置，以便输送所述压缩空气。

4.如权利要求1所述的交叉火焰管吹扫装置，其进一步包括环状歧管，所述环状歧管设置在所述交叉火焰管的一部分附近，以将所述压缩空气分布到所述交叉火焰管的内部区域。

5.如权利要求4所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述环状歧管包括至少一个成角度设置的喷射孔，所述至少一个成角度设置的喷射孔用于引导所述压缩空气到贴近所述交叉火焰管的内表面的位置。

6.如权利要求4所述的交叉火焰管吹扫装置，其进一步包括至少一个重新定向部件，所述至少一个重新定向部件用于引导所述压缩空气到贴近所述交叉火焰管的内表面的位置。

7.如权利要求1所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述压缩空气供应装置将所述压缩空气输送到接近所述交叉火焰管的多个位置。

8.如权利要求7所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述多个位置包括所述交叉火焰管的第一部分以及所述交叉火焰管的第二部分，其中所述第一部分与所述第二部分可操作地相连接。

9.如权利要求1所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述调节部件包括有阀，所述压缩空气供应装置经配置用于在第一操作状况中输送所述压缩空气、并且在第二操作状况中限制所述压缩空气。

10.如权利要求9所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述第一操作状况包括稳态状况，并且所述第二操作状况包括点火状况。

11.如权利要求9所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述第一操作状况包括燃料-空气预混状况。

12.一种交叉火焰管吹扫装置，所述交叉火焰管吹扫装置包括：

交叉火焰管，所述交叉火焰管包括彼此可操作连接、并且由管壳环绕的第一部分和第二部分；

压缩空气供应装置，所述压缩空气供应装置包括一个或多个管，所述一个或多个管延伸通过所述管壳，进而到达与沿着所述交叉火焰管的一部分设置的环状歧管贴近的位置；以及

与所述压缩空气供应装置连通的调节部件，所述调节部件用于控制压缩空气到所述环状歧管的输送，其中在第一操作状况中将所述压缩空气输送到所述环状歧管，并且在第二操作状况中限制所述压缩空气的输送。

13.如权利要求12所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述环状歧管包括至少一个成角度设置的喷射孔，所述至少一个成角度设置的喷射孔引导所述压缩空气到贴近所述交叉火焰管的内表面的位置。

14.如权利要求12所述的交叉火焰管吹扫装置，其进一步包括至少一个重新定向部件，所述至少一个重新定向部件设置成相对地邻近所述环状歧管，用于引导所述压缩空气进入到贴近所述交叉火焰管的内表面的位置。

15.如权利要求12所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述压缩空气供应装置将所述压缩空气输送到接近所述交叉火焰管的多个位置。

16.如权利要求15所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述多个位置包括靠近所述交叉火焰管的所述第一部分的第一位置、以及靠近所述交叉火焰管的所述第二部分的第二位置。

17.如权利要求12所述的交叉火焰管吹扫装置，其中所述第一操作状况包括稳态状况，并且所述第二操作状况包括点火状况。

18.一种交叉火焰管吹扫方法，所述方法包括：

在第一操作状况中将压缩空气输送到交叉火焰管以便吹扫所述交叉火焰管；以及

在第二操作状况中限制所述压缩空气到所述交叉火焰管的流动。

19.如权利要求18所述的方法，其中将所述压缩空气输送到所述交叉火焰管的步骤包括将所述压缩空气输送到设置在所述交叉火焰管附近的环状歧管，以便将所述压缩空气喷射到所述交叉火焰管的内部区域中。

20.如权利要求18所述的方法，其中限制所述压缩空气到所述交叉火焰管的流动的步骤包括使用设置在压缩空气供应装置中的阀来控制所述流动。

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