CN1245276A - 运行内燃机器的燃烧器和方法 - Google Patents

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Abstract

一个燃烧器,具有至少两个空心截断的半个圆锥状体,它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差,并至少围闭两个切向的空气进气槽,还围闭一个空心的圆锥空间,具有一个将液态高热值的燃料喷入空心圆锥空间的喷嘴布置,喷嘴布置位于空心圆锥空间的最小的内部直径区域。在每个切向进气槽的上游,沿着燃烧空气入口气流的方向,分别安装一个喷射器。喷射器喷射燃料进入进气槽并具有平行于燃烧入口气流的流动方向。

Description

运行内燃机器的燃烧器和方法
本发明涉及运行内燃机器的燃烧器，燃气轮机组的燃烧室或点火装置，具有至少两个空心截断的半个圆锥状体，其中它们以这样的方式组装在一起，即它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差，和至少围闭两个切向的进气槽以进入燃烧入口气流并且还围闭一个空心的圆锥空间，喷嘴的布置位于空心圆锥空间的最小的内部直径区域。此外，本发明涉及一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的方法。
一个属于如上述提及的通用类型的燃烧器，例如，欧洲专利EP0 321 809 B1是众所周知的，这种燃烧器已成功地应用在燃气轮机的点火装置中。这种类型的燃烧器被认为是用于设计用来点燃具有大约35到50MJ/kg的高热值的气体或液体燃料的燃烧器的初始成功型号。其中，液体燃料通过一个与空心圆锥空间中心配合布置的喷嘴，以一个圆锥形燃料喷雾的形状被引入。圆锥形燃料喷雾被一个切向流入空心圆锥空间的旋转燃烧空气气流所包围并且使其稳定。只有在涡旋塌陷区域，即，在所谓的回流区区域，在其横截面上达到最佳的均匀的燃料浓度，以便在此区域点燃燃料混合物。气体燃料从两个沿着燃烧器进气槽布置的管道，通过与进入气流横向的一排孔被喷入。
由双圆锥结构所规定的燃烧器内部和外部形状被认为是以点燃高热值液体燃料为视点进行最优化的燃烧器的全面优化过程的最终产品。
在欧洲专利EP 0 321 809 B1中所述概念的成功的燃烧器的基础上，寻求允许燃烧低或中等热值的燃料的成功希望的解决方案是适宜的。
于是，本发明的一个目的是对一个上述通用类型的燃烧器进行新的进一步改进，即其空间结构是对高热值的液体或气体燃料的燃烧进行特定优化。这样就可以在不破坏原燃烧器的外形和结构及不降低排放指标的情况下，能够燃烧具有低或中等热值的燃料。为此目的所采取的措施应尽可能适合于现有燃烧器的改进并且具有简单的结构。对燃烧器本身所需作的改动应尽可能的小，以便使用单独一个型号的燃烧器可以燃烧低、中等和高热值的燃料。最后，提供了一个运行燃烧器的方法，可以燃烧低、中等和高热值的燃料并具有稳定或低的排放指标。此外，也应能够不困难地燃烧具有高氢含量的燃料。
本发明的上述目的可通过下列技术方案而达到。即，本发明提出了一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的一个燃烧器，具有至少两个空心截断的半个圆锥状体，其中它们以这样的方式组装在一起，即它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差，并至少围闭两个切向的进气槽以进入燃烧入口气流，还围闭一个空心的圆锥空间，还具有一个将液态高热值的燃料喷入空心圆锥空间的喷嘴布置，喷嘴布置位于空心圆锥空间的的最小的内部直径区域，其特征在于，在每个切向进气槽的上游，沿着燃烧空气入口气流的方向，安装一个燃料喷射器，喷射器喷射燃料进入进气槽并具有平行于燃烧空气入口气流方向的流动方向。
上述喷射器可喷射具有与燃烧入口空气气流相同的运动动力学性能的燃料。
单个喷射器可通过一个整体的支架经由进气槽被连接在一起，并且形成一个统一的能够被固定在燃烧器上的组件。
上述组件能够被安置和固定在燃烧器上。
上述喷射器可具有一个线性延伸的燃料供应线，燃料供应线通过一个相对于喷嘴出口区域被限制的供应管道与喷嘴出口区域连接在一起。
上述喷嘴出口区域可具有沿着进气槽的整个长度上伸出一个开槽喷嘴的结构。
上述喷射器可具有多个单独的喷射嘴，在进气槽的整个长度上产生大致均匀的燃料喷射。
上述喷射器适合于中等或低热值的燃料。
燃料所具有的热值可在5到50MJ/kg之间。
本发明还提出了一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的一个燃烧器，具有至少一个与燃烧室切向布置的空气进气槽，燃烧空气入口气流通过进气槽流入燃烧室，和具有一个将液体、高热值的燃料喷入燃烧室的喷嘴布置，其特征在于，在每个切向进气槽的上游，沿着燃烧空气入口气流的方向，分别安装一个燃料喷射器，喷射器喷射燃料进入进气槽并具有平行于燃烧空气入口气流方向的流动方向。
本发明还提出了一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的方法，具有至少两个空心截断的半个圆锥状体，其中它们以这样的方式组装在一起，即它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差，并至少围闭两个切向的空气进气槽以进入燃烧入口气流，其特征在于，具有低或中等热值的气体燃料，在入口气流进入进气槽之前或同时，平行于燃烧入口气流的流动方向，被加入到燃烧入口气流之中。
燃料能够以相同的运动动力学加入燃烧空气入口气流之中。
根据本发明，在每个进气槽的上游布置一个喷射器，其将燃料喷入进气槽以引入燃烧入口气流中，并平行于燃烧空气入口气流的流动方向。平行的燃料供给避免在燃烧进气气流中出现紊流以形不成干扰的涡旋，其将干扰局部燃料的浓度并使点火失控。
具体来说，喷嘴布置使从其出口出来的燃料速度大约等于被引入进气槽的燃烧空气入口气流的速度。由于具有相同动力学的入口质量流动，可避免任何动态压力差，同样也可排除干扰涡旋的形成。
在上述燃烧器系统的情况下，具有两个进气槽，根据本发明的喷嘴布置具有两个喷射器，分别安装在各自的进气槽的上游。两个喷射器通过构架永久地连接在一起，并且可以通过相应的连接元件被牢固地可拆卸地固定在燃烧器上。每个分别安装的喷射器在进气槽的整个长度上伸长，并且其中具有最佳的平直的燃料供应线，其通过限定供应管道连接到喷嘴出口部分。
限定供应管道可以是沿着燃料供应管分布的多个单独的孔，也可以是在喷射器整个长度伸出一个连续的供应开槽。喷嘴出口部分优选是在喷射器整个长度伸出一个连续的槽通道并且具有一个管道长/宽比，其将燃料喷射方向几乎平行伸展，此外还具有如上所述的一个与燃烧空气进气流动匹配的流动速度。
以下描述了一个对本发明更加完善的评价，而不使用一个实施例限制一般的发明概念，并且当通过参考以下的详细描述和本发明的附图时，将更容易得到很多本发明的附加优点，其中：
图1：表示一个布置在一个空气进气槽上游的喷射器的截面示意图。
图2：表示根据本发明带喷射器的燃烧器的一个示意侧视图。
现在参考附图，其中相同的参考数字代表图中同一个或相应的部件。图1表示一个经过燃烧器空气进气槽1的截面示意图(没有更加详细的表示)。在一方面，进气槽1被一个第一截断圆锥形体2的外壁和第二截断圆锥形体3的内壁所限界。在燃料入口流6的流动方向，在进气槽1的上游安装有一个喷射器7，它提供一个平行于它的纵轴线的燃料供应线8，燃料供应线8通过一个限定供应管道9与喷射器7的喷嘴出口区域连接。限定供应管道9可以具有多个单独的相互紧邻的孔或者具有在喷射器整个长度伸出一个连续的开槽的结构。在一方面，限定供应管道9减弱在燃料供应管道8中来自喷嘴出口区域10的可能产生的声波震荡。在另一方面，限定供应管道9导致在燃料供应管道内沿着喷嘴出口区域方向存在一个工作压力节流。喷嘴出口区域具有与燃料的压力和流动的关系相配合的长度和宽度，通过这样的方式特定产生一个燃料流动区域13，其可以作为一个具有相同速度的二维流动场大致引入在进气槽1中的燃料供应流6。
图2表示根据本发明的放大的燃烧器的侧视示意图。这个燃烧器由第一截断圆锥形体2和第二截断圆锥形体3组成。两个截断圆锥形体包围了两个空气进气槽，图2中示出了进气槽1。一个喷射器7与燃烧器的一个底板10牢固地并且可拆卸地连接(至少在一末端)在一起，并安装在进气槽的上游。喷射器7通过最佳是环形结构的支架12和与其相对的在燃烧器上的喷射器连接在一起(在图2的尾部)。
根据本发明的喷射器可以在现有燃烧器系统之上被指导安装并且以适宜的方式牢固地连接在燃烧器上。喷射器应当被看作是附加的要求改进的组件。
明显的是根据以上所述可能对本发明进行多次修改和变化。因此，要了解附加权利要求的范围，本发明可能是实用的，而不是其中特定的描述。
                     符号说明
1    进气槽
2    第一截断圆锥形体
3    第二截断圆锥形体
4    气体燃料管道，沿着燃烧器布置
5    一排与进入气流孔横向的孔
6    燃烧入口气流
7    喷射器
8    燃料供应管道
9    限定供应管道
10   喷嘴出口区域
11   底板
12   支架
13   燃料流动区域

Claims (12)

1.一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的一个燃烧器，具有至少两个空心截断的半个圆锥状体(2、3)，其中它们以这样的方式组装在一起，即它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差，并至少围闭两个切向的进气槽(1)以进入燃烧入口气流(6)，还围闭一个空心的圆锥空间，还具有一个将液态高热值的燃料喷入空心圆锥空间的喷嘴布置，喷嘴布置位于空心圆锥空间的的最小的内部直径区域，其特征在于，在每个切向进气槽(1)的上游，沿着燃烧空气入口气流(6)的方向，安装一个燃料喷射器(7)，喷射器(7)喷射燃料进入进气槽(1)并具有平行于燃烧空气入口气流方向的流动方向。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中，喷射器(7)喷射具有与燃烧入口空气气流相同的运动动力学性能的燃料。
3.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，其中，单个喷射器通过一个整体的支架(12)经由进气槽(1)被连接在一起，并且形成一个统一的能够被固定在燃烧器上的组件。
4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，其中，组件能够被随后安置和固定在燃烧器上。
5.如权利要求1到4之一所述的燃烧器，其特征在于，其中，喷射器(7)具有一个线性延伸的燃料供应线(8)，燃料供应线(8)通过一个相对于喷嘴出口区域(10)被限制的供应管道(9)与喷嘴出口区域(10)连接在一起。
6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，其中，喷嘴出口区域(10)具有沿着进气槽(1)的整个长度上伸出一个开槽喷嘴的结构。
7.如权利要求1到5中之一所述的燃烧器，其特征在于，其中，喷射器(7)具有多个单独的喷射嘴，在进气槽(1)的整个长度上产生大致均匀的燃料喷射。
8.如权利要求1到7中任何之一所述的燃烧器，其特征在于，其中，喷射器(7)适合于中等或低热值的燃料。
9.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，其中，燃料所具有的热值在5到50MJ/kg之间。
10.一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的方法，具有至少两个空心截断的半个圆锥状体(2、3)，其中它们以这样的方式组装在一起，即它们的对称的纵轴线伸展以使它们在径向相互偏差，并至少围闭两个切向的空气进气槽(1)以进入燃烧入口气流(6)，其特征在于，具有低或中等热值的气体燃料，在入口气流进入进气槽(6)之前或同时，平行于燃烧入口气流的流动方向，被加入到燃烧入口气流(6)之中。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，其中，燃料以相同的运动动力学加入燃烧空气入口气流(6)之中。
12.一种运行内燃机器、燃气轮机组的燃烧室或点火装置的一个燃烧器，具有至少一个与燃烧室切向布置的空气进气槽(1)，燃烧空气入口气流(6)通过进气槽(1)流入燃烧室，和具有一个将液体、高热值的燃料喷入燃烧室的喷嘴布置，其特征在于，在每个切向进气槽(1)的上游，沿着燃烧空气入口气流(6)的方向，分别安装一个燃料喷射器(7)，喷射器(7)喷射燃料进入进气槽(1)并具有平行于燃烧空气入口气流方向的流动方向。
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