CN203907670U - 延迟贫喷射燃烧器组件及燃气涡轮发动机组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种延迟贫喷射燃烧器组件及燃气涡轮发动机组件。该延迟贫喷射燃烧器组件包括：第一内部，在该第一内部中，被供给至其中的第一燃料可燃烧；流套环，该流套环包括第二内部，在该第二内部中，被供给至其中的第二燃料可燃烧；至少一个燃料喷射器，该至少一个燃料喷射器围绕第二内部布置；以及至少一个细长预混管道，该至少一个细长预混管道围绕流套环布置并且与至少一个燃料喷射器流体连通。该至少一个细长预混管道可以与压缩机排放空气和第二燃料流体连通，使得压缩机排放空气和第二燃料在通过至少一个燃料喷射器进入第二内部之前在所述细长预混管道内预混。

Description

延迟贫喷射燃烧器组件及燃气涡轮发动机组件
技术领域
本实用新型的实施例总体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及包括延迟贫喷射(LLI)预混的燃烧器组件。 
背景技术
在燃气涡轮发动机中，燃料和气体的混合物在布置于过渡件和涡轮上游的燃烧器内燃烧。燃烧器产生高能流体，能够从所产生的高能流体获得机械能以用于产生功率和电力。高能流体继续重复使用，直到在不能获得显著水平的功率产生，在此时被排放至大气中。该排气通常包括在燃烧期间产生的污染物，例如氮氧化物(NOX)和一氧化碳(CO)。 
已作出努力来减少燃烧过程所产生的污染物的量并且包括LLI的开发。LLI涉及在位于燃烧器中的普通燃烧区域下游的位置处将可燃材料喷射至高能流体流中。该下游位置能够被限定成燃烧器内衬的部段或者被限定在过渡件的部段处。在任何情况下，在该位置处喷射的可燃材料使高能流体的温度升高并且能量增加，并且针对合理水平的LLI燃料流来说，导致对CO的消耗增加同时几乎没有NOX的显著增加。 
实用新型内容
可以通过本实用新型的某些实施例来解决一些或全部上述的需要和/或问题。根据一个实施例，公开一种LLI燃烧器组件。该LLI燃烧器组件可以包括第一内部，在该第一内部中，被供给至其中的第一燃料可燃烧。该LLI燃烧器组件还可以包括流套环，该流套环包括第二内部，在该第二内部中，被供给至其中的第二燃料可燃烧。该流套环可以流体联接第一内部和第二内部。该LLI燃烧器组件还可以包括围绕第二内部布置的至少一个燃料喷射器。该至少一个燃料喷射器被构造成向第二内部供给第二燃料。该LLI燃烧器组件还可以包括至少一个细长预混管道，该至少一个细长预混管道围绕流套环布置并且与至少一个燃料喷射器流体连通。通过该方式，该至少一个细长预混管道可以与压缩机排放空气和第二燃料流体连通，使得压缩机排放空气和第二燃料在通过至少一个燃料喷射器进入第二内部之前在细长预混管道内预混。 
根据另一个实施例，本实用新型公开一种燃气涡轮发动机组件。该燃气涡轮发动机组件可以包括燃烧器，该燃烧器具有第一内部，在该第一内部中，被供给至其中的第一燃料是可燃的。该燃气涡轮发动机组件还可以包括涡轮，该涡轮接收至少第一燃料燃烧的产物。该燃气涡轮发动机组件还可以包括流套环，该流套环包括第二内部，在该第二内部中，被供给至其中的第二燃料和第一燃料燃烧的产物可燃烧。该流套环可以流体联接燃烧器和涡轮。该燃气涡轮发动机组件还可以包括至少一个燃料喷射器，该至少一个燃料喷射器围绕第二内部布置并且被构造成向第二内部供给第二燃料。该燃气涡轮发动机组件还可以包括至少一个细长预混管道，该至少一个细长预混管道围绕流套环布置并且与至少一个燃料喷射器流体连通。通过该方式，该至少一个细长预混管道可以与压缩机排放空气和第二燃料流体连通，使得压缩机排放空气和第二燃料在通过至少一个燃料喷射器进入第二内部之前在细长预混管道内预混。 
此外，根据另一个实施例，公开一种促进LLI的方法。该方法可以包括向燃烧器的第一内部提供第一燃料。该方法还可以包括向围绕流套环布置的至少一个细长预混管道提供第二燃料。该方法还可以包括向至少一个细长预混管道提供压缩机排放空气。该方法还可以包括使第二燃料与压缩机排放空气在至少一个细长预混管道内预混。该方法还可以包括通过至少一个燃料喷射器将经过预混的第二燃料/压缩 机排放空气喷射至燃烧器的第二内部中。 
所述方法还包括预混第一燃料和压缩机排气。 
通过以下详细描述、附图、和所附权利要求，对于本领域普通技术人员而言，本实用新型的其它的实施例、方面、和特征将变得显而易见。 
附图说明
现在将参照附图，所述附图不必按比例绘制，并且其中： 
图1是具有压缩机、燃烧器、和涡轮的燃气涡轮发动机的示意性示例图。 
图2是根据实施例的燃烧器组件的一部分的横截面图。 
图3是根据实施例的方法的示例性流程图。 
具体实施方式
现在下文将参照附图对说明性实施例进行更完整的描述，所述附图中示出了一些但不是所有的实施例。本申请可以以多种不同形式实施并且不应当被理解成限于本说明书中所阐述的实施例。相似的附图标记在全部附图中表示相似的元件。 
除此以外，说明性的实施例涉及包括LLI预混的燃烧器组件。图1示出了如可以在本说明书中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。众所周知，燃气涡轮发动机10可以包括压缩机15。压缩机15可以对进入的空气流20进行压缩。压缩机15可以将压缩空气流20输送至燃烧器25。燃烧器25可以将压缩空气流20与加压燃料流30混合，并且点燃混合物以产生燃烧气体流35。尽管仅示出了单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35随后被输送至涡轮40。燃烧气体流35可以驱动涡轮40，以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功可以通过轴45驱动压缩机15和外部负荷50（例如发电机等）。 
燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气、以及/或者其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是由纽约斯卡奈塔第的通用电气公司提供的多种不同的燃气涡轮发动机中的任何一种，其中包括但不限于例如7系列或9系列重型燃气涡轮发动机等的那些燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可以具有不同的构造并且可以使用其它类型的部件。 
本说明书中也可以使用其它类型的燃气涡轮发动机。此外，本说明书中可以一起使用多种燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮机、以及其它类型的发电设备。 
图2示出了用于促进LLI预混的本实用新型的LLI燃烧器组件200的实施例。LLI燃烧器组件200可以包括第一内部202，在该第一内部202中，供给至其中的第一燃料可燃烧。例如，第一内部202可以是燃烧器的初级燃烧区域。通过该方式，第一燃料可以是被喷射至初级燃烧区域中的初级燃料。在一些情况下，初级燃料可以在被喷射至初级燃烧区域中之前、期间、或之后与压缩机排放空气预混。例如，一个或多个预混喷嘴可以将已预混的第一燃料喷射至第一内部202中。在其它情况下，第一燃料可以被直接喷射至第一内部202中。因此，第一内部202可以包括来自初级燃烧区域的初级燃烧气体流204。未详细示出第一内部202以及相关联的用于产生初级燃烧气体204的燃烧器部件。即，任何数量的燃烧器或喷嘴装置都可以用于提供初级燃烧气体204。 
仍然参照图2，在实施例中，流套环210可以连接第一内部202与过渡件212。过渡件212可以将燃烧器组件200的容纳物引导至涡轮（未示出）。在一些情况下，流套环210可以包括内衬211，从而形成用于冷却流213的通路。除此之外，冷却流可以包括压缩机排放空气216。流套环210可以包括第二内部206，在该第二内部206中，可以供给第二燃料215（已与空气混合）。例如，在某些实施例中，第二燃料215可以通过燃料歧管220以及围绕流套环210布置的相关 联的燃料管道221被供给至第二内部206。第一燃料和第二燃料可以起始于相同的源或不同的源。此外，第一燃料和第二燃料可以相同、不相似、或者其任何组合。实际上，第一燃料和第二燃料可以是任何燃料。 
在一个实施例中，一个或多个燃料喷射器214可以由流套环210结构支承。燃料喷射器214可以围绕第二内部202布置并且可以被构造成向第二内部206供给第二燃料215（已与空气混合）。燃料喷射器214可以围绕第二内部206布置在单个轴向级、多个轴向级、单个轴向周向级、多个轴向周向级等中的任何一个中。通过该方式，燃料喷射器214可以沿基本横向于流套环210的主要流的方向向第二内部206供给第二燃料215。可以使用任何数量、类型、或布置的燃料喷射器喷嘴214。 
在某些方面中，至少一个细长的预混管道208可以围绕流套环210布置。该细长预混管道208可以包括有利于燃料与空气的混合的任何通路、通道、槽、管、等。例如，在一些情况下，细长预混管道208可以形成于流套环210的内壁与外壁之间并，且可以完全或部分地沿流套环210的轴向长度延伸。 
在实施例中，细长预混管道208可以与燃料喷射器214、压缩机排放空气216、和第二燃料215流体连通。通过该方式，压缩机排放空气216和第二燃料215可以在通过燃料喷射器214进入第二内部206之前在细长预混管道208内预混。例如，燃料歧管220可以通过燃料管道221与细长预混管道208流体连通，以用于向细长预混管道208供给第二燃料215，如点划线222所示。压缩机排放空气216可以在进口218处进入细长预混管道208，使得第二燃料215和压缩机排放空气216可以在细长预混管道208内预混，由此形成如虚线224所示的空气/燃料混合物。因此，在该实施例中，流套环210的轴向长度的一部分可以用于预混第二燃料215和压缩机排放空气216。预混空气/燃料混合物随后可以通过燃料喷射器喷嘴214被引导至第二内部206 中。 
第二燃料215和压缩机排放空气216可以通过任何数量的回路布置被供给至细长预混管道208。例如，LLI燃烧器组件200可以包括与细长预混管道208流体连通的一个或多个燃料管道221（或进给部）以及/或者与细长预混管道208流体连通的一个或多个压缩机排放空气进口218（或进给部）。通过该方式，任何数量或组合的管道或通路都可以用于向细长预混管道208供给燃料215和/或空气216。此外，可以使用任何数量或组合的细长预混管道208。 
过渡件212也可以包括类似的构造以促进LLI预混。即，过渡件可以包括以与上文所描述的流套环210类似地方式围绕过渡件212布置的任何数量或组合的燃料歧管、燃料管道、空气进口、细长预混管道、燃料喷射器等。 
图3示出了用于促进延迟贫喷射的方法300的示例性流程图。在该特定实施例中，方法300可以开始于图3的方框302，在该方框302中，方法300可以包括向燃烧器的第一内部提供第一燃料。例如，第一内部可以是燃烧器的初级燃烧区域。在方框304处，方法300可以包括向围绕流套环布置的至少一个细长预混管道提供第二燃料。例如，第二燃料可以通过围绕流套环布置的相关联的燃料管道和燃料歧管被供给至细长预混管道。在方框306处，方法300可以包括向至少一个细长预混管道提供压缩机排放空气。可以通过围绕细长预混管道的任何数量的开口或槽向细长预混管道提供压缩机排放空气。例如，可以在第二燃料进入细长预混管道之前和/或之后提供压缩机排放空气。在方框308处，方法300可以包括在至少一个细长预混管道内预混第二燃料和压缩机排放空气。通过该方式，第二燃料和压缩机排放空气可以沿整个或部分流套环的轴向长度混合。在方框310处，方法300可以包括通过至少一个燃料喷射器将经过预混的第二燃料/压缩机排放空气喷射至燃烧器的第二内部中。 
尽管已使用对结构特征和/或方法动作特定的语言描述了实施例， 但是应当理解，本实用新型不必限于所描述的特定特征或动作。相反，特定的特征和动作被公开作为实现实施例的说明性形式。 

Claims (18)

1.一种延迟贫喷射燃烧器组件，所述延迟贫喷射燃烧器组件可接收第一燃料、第二燃料、和压缩机排放空气，所述延迟贫喷射燃烧器组件包括： 
第一内部，在所述第一内部中，被供给至其中的第一燃料可燃烧； 
流套环，所述流套环包括第二内部，在所述第二内部中，被供给至其中的第二燃料可燃烧，所述流套环流体联接所述第一内部和所述第二内部； 
至少一个燃料喷射器，所述至少一个燃料喷射器围绕所述第二内部布置，所述至少一个燃料喷射器被构造成向所述第二内部供给第二燃料； 
至少一个细长预混管道，所述至少一个细长预混管道围绕所述流套环布置并且与所述至少一个燃料喷射器流体连通；并且 
所述至少一个细长预混管道与压缩机排放空气和第二燃料流体连通，使得压缩机排放空气和第二燃料在通过所述至少一个燃料喷射器进入所述第二内部之前在所述细长预混管道内预混。 
2.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述延迟贫喷射燃烧器组件还包括围绕所述流套环布置的燃料歧管进口，所述燃料歧管进口与所述至少一个细长预混管道流体连通，以用于向所述至少一个细长预混管道供给第二燃料。 
3.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述延迟贫喷射燃烧器组件还包括一个或多个燃料喷射进给部，所述一个或多个燃料喷射进给部与所述至少一个细长预混管道流体连通。 
4.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述延迟贫喷射燃烧器组件还包括一个或多个压缩机排放空气进给部，所述一个或多个压缩机排放空气进给部与所述至少一个细长预混管道流体连通。 
5.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，第二燃料在压缩机排放空气之前被喷射到所述至少一个细长预混管道中。 
6.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，第二燃料在压缩机排放空气之后被喷射到所述至少一个细长预混管道中。 
7.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述至少一个燃料喷射器围绕所述第二内部布置在单个轴向级、多个轴向级、单个轴向周向级、或多个轴向周向级中的任何一个中。 
8.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述延迟贫喷射燃烧器组件还包括一个或多个预混喷嘴，以将已预混的第一燃料喷射至所述第一内部中。 
9.根据权利要求1所述的延迟贫喷射燃烧器组件，其特征在于，所述至少一个燃料喷射器沿基本横向于所述流套环的主要流的方向向所述第二内部供给第二燃料。 
10.一种燃气涡轮发动机组件，所述燃气涡轮发动机组件包括： 
燃烧器，所述燃烧器具有第一内部，在所述第一内部中，被供给至其中的第一燃料可燃烧； 
涡轮，所述涡轮接收至少第一燃料燃烧的产物； 
流套环，所述流套环包括第二内部，在所述第二内部中，被供给至其中的第二燃料和第一燃料燃烧的产物可燃烧，所述流套环流体联接所述燃烧器和所述涡轮； 
至少一个燃料喷射器，所述至少一个燃料喷射器围绕所述第二内部布置并且被构造成向所述第二内部供给第二燃料； 
至少一个细长预混管道，所述至少一个细长预混管道围绕所述流套环布置并且与所述至少一个燃料喷射器流体连通；并且 
所述至少一个细长预混管道与压缩机排放空气和第二燃料流体连通，使得压缩机排放空气和第二燃料在通过所述至少一个燃料喷射 器进入所述第二内部之前在所述细长预混管道内预混。 
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，还包括围绕所述流套环布置的燃料歧管进口，所述燃料歧管进口与所述至少一个细长预混管道流体连通，以用于向所述至少一个细长预混管道供给第二燃料。 
12.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，还包括一个或多个燃料喷射进给部，所述一个或多个燃料喷射进给部与所述至少一个细长预混管道流体连通。 
13.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，还包括一个或多个压缩机排放空气进给部，所述一个或多个压缩机排放空气进给部与所述至少一个细长预混管道流体连通。 
14.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，第二燃料在压缩机排放空气之前被喷射至所述至少一个细长预混管道中。 
15.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，第二燃料在压缩机排放空气之后被喷射至所述至少一个细长预混管道中。 
16.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，所述至少一个燃料喷射器围绕所述第二内部布置在单个轴向级、多个轴向级、单个轴向周向级、或多个轴向周向级中的任何一个中。 
17.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，还包括多个预混喷嘴，以将已预混的第一燃料喷射至所述第一内部中。 
18.根据权利要求10所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，所述至少一个燃料喷射器沿基本横向于所述流套环的主要流的方向向所述第二内部供给第二燃料。 
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