CN106461226A - 燃烧器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧器装置(1)，其具有燃烧室(2)、多个通入燃烧室(2)中的混合通道(3)，在常规运行期间导入的燃烧空气(4)和导入的燃料(5)在所述混合通道中混合，其中混合通道(3)由混合管(6)形成，所述混合管轴向地延伸穿过环形室(7)，所述环形室被限定在管形的外壁(8)、径向与外壁(8)隔开设置的管形的内壁(9)、在上游设置的环形的端板(10)和在下游设置的环形的端板(11)之间，其中端板(10，11)设有贯通开口(12)，所述贯通开口容纳和/或延长混合管(6)，并且所述端板在径向内部以及在径向外部具有朝环形室(7)的方向延伸的环绕的边缘(13，14)，其中在下游设置的环形的端板(11)中，在边缘(13，14)中设有轴向的孔(15)，所述孔基本上平行于端板(11)的法线从环形室(7)延伸到端板(11)中，以及设有至少一个从轴向的孔(15)分出的、用于导出冷却空气(17)的开口(16)。

Description

燃烧器装置
技术领域
本发明涉及一种尤其用于燃气轮机设备的燃烧器装置。
背景技术
随着燃气轮机的发展，为了实现升高的功率和更高的效率，涡轮机入口温度越来越高。为此，必须尤其提供相应的燃烧器。
所述燃烧器也应在制造和维护方面满足最高的要求，因此尤其也存在使用寿命方面的高的要求。尤其，承受高温度或高温度梯度的部件、例如燃烧器的朝向燃烧室的端板，在运行中承受高的局部应力，所述应力尤其引起陶瓷覆层的剥落进而引起过早的构件失效。
发明内容
本发明的目的是进一步改进提到的设备，使得即使在温度和温度梯度方面的要求较高时也确保高的构件使用寿命。
本发明通过如下方式实现所述目的：本发明提出一种燃烧器装置，其具有燃烧室、多个通入燃烧室中的混合通道，在常规运行期间导入的燃烧空气和导入的燃料在所述混合通道中混合，其中混合通道由混合管形成，所述混合管轴向地延伸穿过环形室，所述环形室被限定在管形的外壁、径向与外壁隔开设置的管形的内壁、在上游设置的环形的端板和在下游设置的环形的端板之间，其中端板设有贯通开口，所述贯通开口容纳和/或延长混合管，并且所述端板在径向内部以及在径向外部具有朝环形室方向延伸的环绕的边缘，在下游设置的环形的端板中，在边缘中设有轴向的孔，所述孔基本上平行于端板的法线从环形室延伸到端板中，以及设有至少一个从轴向的孔分出的、用于导出冷却空气的开口。
由此，能以简单的方式将冷却空气运输到燃烧器的热负荷的区域中，以便在那减小在运行中的温度或引起更均匀的温度分布。所述措施减少在材料中的温度引起的应力并且延长构件的使用寿命。
在一个有利的实施方式中，至少一个开口通入腔室或冷却空气囊中，所述腔室或冷却空气囊朝向环形室敞开。由于这些腔室或冷却空气囊，减少在靠近燃烧室的区域中的物质积聚。此外，得到均匀的温度分布。由此，能够明显地减少温度引起的应力。
适宜地，多个孔通入腔室或冷却空气囊中。由此能使在腔室或冷却空气囊中的冷却效果最大化。
典型地，端板的最高热负荷位于其径向外部及其径向内部的边缘中。因此，有利的是，将孔设置在所述区域中。
在本发明的另一有利的实施方式中，开口通入长形的凹部中，所述凹部从燃烧室起朝上游在端板的边缘中延伸。通过将减荷槽引入承受热负荷的区域中，使这些部件在高负荷的部位处更柔性进而能够更好地对热膨胀作出反应，而不会使应力值过大。因此，特别有利的是，凹部在径向内部设置在内部的边缘中，因为在那构件的应力值最高。从孔中用空气的吹扫用于避免在凹部中的死角区域，在所述死角区域中保留有热空气。
为了还将端板相对于燃烧室密封而适宜的是，凹部的长度小于边缘的高度。
此外要考虑的是，当凹部的底部具有出于集合：圆形、蛋形、椭圆形的横截面轮廓时，应借助于这些措施有意义地减少在材料中的应力，使得避免提高的材料应力的源头、例如棱边。
有利地，两个孔的开口通入凹部中，使得凹部的相对置的侧能够通过冲击式冷却被冷却。
最后有利的是，在凹部中设置有朝向环形室的另外的开口。另外的开口能够用作共振器开口。通过这些附加的共振器能够减小在燃烧器侧的端板上的多个可能已经存在的共振器孔，由此增大在共振器孔之间的间距进而减小在共振器孔之间的应力。
这种端板的制造借助于电化学加工(ECM)、电火花加工(EDM)和选择性激光熔化(SLM)是可行的。
本发明的提到的实施方式以单独的方式以及以组合的方式引起应力峰值的降低进而引起端板的提高的使用寿命。通过在高的温度负荷的部位处用冷却空气冷却，在瞬态过程中均匀地加热端板并且也在静态运行中实现均匀的温度分布。这在相同的热学条件下引起较小的温度负荷。由此，其在相同的热学边界条件的情况下实现端板的显著的寿命延长。由此增大在运行时的调节范围并且也在材料和覆层方面得到成本适宜的替选方案。
附图说明
根据附图详细地示例阐述本发明。所述附图示意性地并不按比例地示出：
图1示出燃烧器装置的示意剖视图；
图2示出具有在边缘中的轴向的孔的端板；
图3示出端板的细节视图；
图4示出端板的另一细节视图；
图5示出在端板中的孔的剖视图；
图6示出具有长形的凹部的端板；
图7示出端板的内部结构图；
图8示出长形的凹部的剖视图；以及
图9示出沿着凹部的轴线的视图。
具体实施方式
附图示出根据本发明的实施方式的燃烧器装置1或所述燃烧器装置的部件。图1的燃烧器装置1包括：燃烧室2；居中设置的引燃器23；具有多个混合管6的混合管装置24，所述混合管形成通入燃烧室2中的混合通道3；多个燃料喷射器25，所述燃料喷射器伸入混合管6中直至适当的位置；和安装板26，所述安装板容纳混合管装置24并且用于将燃烧器装置1固定在未详细示出的机器壳体上。
混合管装置24包括：管形的外壁8、径向与外壁8隔开设置的管形的内壁9、设置在上游的环形的端板10和设置在下游的端板11，它们限定环形室7，混合管6沿轴向方向延伸穿过所述环形室。端板11具有在径向内部以及在径向外部朝环形室7的方向延伸的环绕的边缘13、14。此外，混合管装置24具有环形的隔板27。
设置在上游的端板10包括多个贯通开口12，所述贯通开口容纳和/或延长混合管6。在此，贯通开口12限定具有彼此不同的孔圆直径的两个孔圆，其中第一孔圆的贯通开口12和第二孔圆的贯通开口12沿径向方向彼此偏移地设置。此外，端板10具有多个在图1中未示出的空气通道，所述空气通道沿轴向方向延伸并且在端板10的环形面上分布地设置。
隔板27类似于端板10设有贯通开口28，所述贯通开口与端板10的贯通开口12沿轴向方向对齐。此外，隔板27设有多个扫气通道29，所述扫气通道在隔板27的环形面上分布地设置。
设置在下游的端板11类似于端板10和隔板27包括贯通开口12，所述贯通开口与端板10的贯通开口12和隔板27的贯通开口28轴向地对齐。此外，在端板11中构成有轴向延伸的空气通道30，所述空气通道将环形室7与燃烧室2流体连接。
在运行中，燃料5和燃烧空气4流过喷嘴、即混合管6，并且作为燃料空气混合物到达燃烧室2中。
图2示出设置在下游的环形的端板11，所述端板具有贯通开口12和在径向内部以及在径向外部的边缘13、14中的轴向的孔15。孔15基本上平行于端板11的法线从环形室7起延伸到端板11中。
在图3中能看到，设有至少一个从轴向的孔15分出的开口16，所述开口用于导出冷却空气17。
在图4中能看到，多个孔15如何通入腔室18中。图5从另一角度以及以剖面再次示出如上内容。腔室18或冷却空气囊能够由孔和铣槽的组合构成或由其他制造方法制造。尤其，在端板的内部的圆柱面和外部的圆柱面上在温度高的部位处的布置引起改善的温度分布进而引起较小的温度引起的应力。
图6示出本发明的具有长形的凹部19的一个实施方式，所述凹部从燃烧室2起朝上游在端板11的边缘13中延伸。凹部在径向内部设置在内部的边缘13中。所述凹部的长度小于边缘13的高度。
在图7中示出在端板11的边缘13的内部中的结构。在实施例中，每两个孔15与一个凹部19相关联。孔15具有用于导出冷却空气17的开口16。所述冷却空气17穿过通道31流至凹部19。开口16或通道31设置为，使得凹部19的相对置的侧21能够通过冲击式冷却被冷却。图7也示出：凹部19的底部20具有出于如下集合的横截面轮廓，所述集合为圆形、蛋形、椭圆形。此外，在图7中能看到，在凹部19中设置有朝向环形室7的另外的开口22。
图8示出同一实施例的贯穿凹部19的视图。其中可见凹部19的底部20以及来自孔15的开口16通入凹部19中的通道31以及另外的开口22，所述另外的开口从凹部19起通入环形室7中。
图9示出从燃烧室侧到边缘13上到凹部中的沿着其纵向轴线的示图。可以看见通道31的出口。
尽管本发明在细节上通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明不局限于公开的实例并且本领域技术人员能够从其中推导出其他变型方案，而不偏离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃烧器装置(1)，其具有燃烧室(2)、多个通入所述燃烧室(2)中的混合通道(3)，在常规运行期间导入的燃烧空气(4)和导入的燃料(5)在所述混合通道中混合，其中所述混合通道(3)由混合管(6)形成，所述混合管轴向地延伸穿过环形室(7)，所述环形室被限定在管形的外壁(8)、径向与所述外壁(8)隔开设置的管形的内壁(9)、在上游设置的环形的端板(10)和在下游设置的环形的端板(11)之间，其中所述端板(10，11)设有贯通开口(12)，所述贯通开口容纳和/或延长所述混合管(6)，并且所述端板在径向内部以及在径向外部具有朝所述环形室(7)的方向延伸的环绕的边缘(13，14)，其特征在于，在下游设置的环形的端板(11)中，在所述边缘(13，14)中设有轴向的孔(15)，所述孔基本上平行于所述端板(11)的法线从所述环形室(7)延伸到所述端板(11)中，以及设有至少一个从轴向的所述孔(15)分出的、用于导出冷却空气(17)的开口(16)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器装置(1)，其中至少一个所述开口(16)通入腔室(18)中，所述腔室朝向所述环形室(7)敞开。
3.根据权利要求2所述的燃烧器装置(1)，其中多个孔(15)通入所述腔室(18)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器装置(1)，其中所述孔(15)设置在所述端板(11)的径向外部的以及径向内部的边缘(14，13)中。
5.根据权利要求1所述的燃烧器装置(1)，其中所述开口(15)通入长形的凹部(19)中，所述凹部从所述燃烧室(2)中朝上游在所述端板(11)的边缘(13)中延伸。
6.根据权利要求5所述的燃烧器装置(1)，其中所述凹部(19)在径向内部设置在内部的边缘(13)中。
7.根据权利要求5或6所述的燃烧器装置(1)，其中所述凹部(19)的长度小于所述边缘(13)的高度。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的燃烧器装置(1)，其中所述凹部(19)的底部(20)具有出于如下集合的横截面轮廓，所述集合为：圆形、蛋形、椭圆形。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的燃烧器装置(1)，其中两个孔(15)的所述开口(16)通入凹部(19)中，使得所述凹部(19)的相对置的侧(21)能够通过冲击式冷却被冷却。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的燃烧器装置(1)，其中在所述凹部(19)中设置有朝向所述环形室(7)的另外的开口(22)。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106287816B (zh) * 2016-08-12 2019-01-18 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种干式低排放燃烧器
KR102178876B1 (ko) 2017-10-20 2020-11-13 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극활물질의 제조방법 및 이를 이용하는 이차전지
CN108816128A (zh) * 2018-05-22 2018-11-16 徐州腾睿智能装备有限公司 一种用于地表水径流净化植物栽培块药剂注入混合装置
CN109611891B (zh) * 2018-12-16 2020-11-06 中国航发沈阳发动机研究所 一种干低排放燃烧器
DE102020213836A1 (de) * 2020-11-04 2022-05-05 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Resonatorring, Verfahren und Brennkorb
US11719438B2 (en) 2021-03-15 2023-08-08 General Electric Company Combustion liner

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5377483A (en) * 1993-07-07 1995-01-03 Mowill; R. Jan Process for single stage premixed constant fuel/air ratio combustion
CN101008327A (zh) * 2006-01-27 2007-08-01 联合工艺公司 薄膜冷却方法和孔的制造
CN101206029A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 中国科学院工程热物理研究所 一种微型燃气轮机燃烧室喷嘴
CN101839486A (zh) * 2009-03-18 2010-09-22 通用电气公司 具有混合孔柱桩的燃烧衬套
US20100300106A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 General Electric Company System and method for thermal control in a cap of a gas turbine combustor
CN102345880A (zh) * 2010-08-03 2012-02-08 通用电气公司 带中心主体冷却系统的燃料喷嘴
CN102901125A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 株式会社日立制作所 燃烧器、燃烧嘴及燃气轮机

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4100733A (en) * 1976-10-04 1978-07-18 United Technologies Corporation Premix combustor
DE69306025T2 (de) 1992-03-30 1997-05-28 Gen Electric Konstruktion eines Brennkammerdomes
US8438853B2 (en) 2008-01-29 2013-05-14 Alstom Technology Ltd. Combustor end cap assembly
EA021650B1 (ru) 2011-08-29 2015-08-31 Геннадий Борисович Варламов Многокамерная газовая горелка трубчатого типа
US9046559B2 (en) 2012-05-09 2015-06-02 Curtis Instruments, Inc. Isolation monitor
US9562689B2 (en) * 2012-08-23 2017-02-07 General Electric Company Seal for fuel distribution plate
US9309809B2 (en) * 2013-01-23 2016-04-12 General Electric Company Effusion plate using additive manufacturing methods
US9303873B2 (en) 2013-03-15 2016-04-05 General Electric Company System having a multi-tube fuel nozzle with a fuel nozzle housing
US20150285502A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 General Electric Company Fuel nozzle shroud and method of manufacturing the shroud
US9470421B2 (en) * 2014-08-19 2016-10-18 General Electric Company Combustor cap assembly
US10024539B2 (en) * 2015-09-24 2018-07-17 General Electric Company Axially staged micromixer cap

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5377483A (en) * 1993-07-07 1995-01-03 Mowill; R. Jan Process for single stage premixed constant fuel/air ratio combustion
CN101008327A (zh) * 2006-01-27 2007-08-01 联合工艺公司 薄膜冷却方法和孔的制造
CN101206029A (zh) * 2006-12-21 2008-06-25 中国科学院工程热物理研究所 一种微型燃气轮机燃烧室喷嘴
CN101839486A (zh) * 2009-03-18 2010-09-22 通用电气公司 具有混合孔柱桩的燃烧衬套
US20100300106A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 General Electric Company System and method for thermal control in a cap of a gas turbine combustor
CN102345880A (zh) * 2010-08-03 2012-02-08 通用电气公司 带中心主体冷却系统的燃料喷嘴
CN102901125A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 株式会社日立制作所 燃烧器、燃烧嘴及燃气轮机

Also Published As

Publication number Publication date
EP3134682A1 (de) 2017-03-01
US10578305B2 (en) 2020-03-03
US20170227223A1 (en) 2017-08-10
WO2016071186A1 (de) 2016-05-12
CN106461226B (zh) 2019-06-28
EP3134682B1 (de) 2018-08-22
RU2656177C1 (ru) 2018-05-31

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