[发明专利]通用多喷嘴燃烧系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用多喷嘴燃烧系统，并且更具体地涉及一种包括安装在支承燃料歧管中的一系列独立燃料喷嘴的燃气轮机燃烧系统。

背景技术

为先进燃气轮机设计的燃烧系统在能完成最终产品之前需要大量研发和测试。所研发的构件趋于为机器专用的，对于所有机器仅有很少或没有零件是通用的。期望的是，利用所研发的喷嘴技术来产生用于多台机器的灵活平台，该平台需要很少量的独特机器构件。

发明内容

在示例性实施例中，燃气轮机燃烧系统包括包含多个燃料喷嘴支承开口和多个燃料管线通路的支承燃料歧管，以及限定燃烧区的至少一部分的后壳体。支承燃料歧管连接到后壳体上。多个燃料喷嘴一一对应地支承在多个燃料喷嘴支承开口中，以及多条燃料管线与该多个燃料管线通路连通。该多条燃料管线经由该多个燃料管线通路将燃料输送至该多个燃料喷嘴。

在另一示例性实施例中，燃气轮机燃烧系统包括端盖和连接到端盖上的后壳体，它们一起限定燃烧区的至少一部分。支承燃料歧管夹在端盖与后壳体之间。支承燃料歧管包括多个燃料喷嘴支承开口和多个燃料管线通路。多个燃料喷嘴一一对应地支承在该多个燃料喷嘴支承开口中，以及多条燃料管线与该多个燃料管线通路连通。该多条燃料管线经由该多个燃料管线通路将燃料输送至该多个燃料喷嘴。

在又一示例性实施例中，一种定制燃气轮机燃烧系统以满足机器功率输出要求的方法包括以下步骤：确定满足机器输出要求所需的燃料喷嘴数目；构造包括多个燃料管线通路以及对应于燃料喷嘴数目的多个燃料喷嘴支承开口的支承燃料歧管；将多个燃料喷嘴一一对应地固定在燃料喷嘴支承开口中；将燃料管线连接到多个燃料管线通路上以将燃料输送至燃料喷嘴；以及通过将支承燃料歧管、多个燃料喷嘴和多条燃料管线连接到后壳体上而组装燃气轮机燃烧系统。

附图说明

图1为示例性燃料歧管的透视图；

图2为具有安装在歧管中的燃料喷嘴/喷射器的总体系统的截面视图；

图3为示出燃料喷射器的备选布置的系统的截面视图；

图4为燃料歧管的详细截面视图；

图5示出了燃料管线的进路选择(routing option)；以及

图6为示出冲击冷却选择的截面视图。

零件清单

12燃料歧管

14燃料喷嘴支承开口

16燃料管线通路

18后壳体

20衬套

22燃料喷嘴

24燃料管线

26圆顶形端盖

28燃料喷嘴锥体(cone)

30支柱

32扩散器

34衬套止挡件

36活塞环

40浮动隔热屏(heat shield)

具体实施方式

根据优选实施例，燃气轮机的燃烧系统包括安装在支承燃料歧管中的一系列小的独立燃料喷嘴。燃料喷嘴为标准设计(类似于GEAE双环对转旋流器或DACRS喷嘴)，并且对于特定的机器功率输出而言喷嘴的数目为可变的。利用此种构造，仅需要对于各特定应用场合设计独特的燃料歧管。较小的燃料喷嘴因其增强的混合能力而具有优异的排放、动态特性、燃料灵活性以及性能特征。此外，简化的喷嘴、燃料歧管以及端盖提供了对整个机器组(fleet)的巨大成本节省。

图1为示例性″酒架式″燃料歧管12的透视图，该歧管12对燃料喷嘴和对应燃料管线提供结构支承。燃料歧管12包括多个燃料喷嘴支承开口14和多个燃料管线通路16。燃料歧管12专用于各机器，且设计成用以支承对于特定机器功率输出要求的适合数目的喷嘴。

图2为利用多喷嘴燃烧器原理的燃烧喷嘴系统10的截面视图。燃料歧管12与后壳体相联，该后壳体限定燃烧区的至少一部分。衬套20沿径向设置在后壳体18内部。多个燃料喷嘴22支承在燃料歧管12的燃料喷嘴支承开口14中。燃料管线24提供成与燃料歧管12的燃料管线通路16连通。燃料管线24经由燃料管线通路16将燃料输送至燃料喷嘴22。

借助于较小的燃料喷嘴22，该系统并不需要前壳体，而是利用简单的圆顶形端盖26。圆顶形端盖26为不需要连接物的简单半球形压力容器。燃料歧管12夹在圆顶形端盖26与后壳体18之间，而燃料管线24优选为从燃料歧管12的一侧伸出，如图2中所示。

图3示出了略微改变的燃料歧管12′构造，其中，燃料歧管12′为大致碗形，从而使燃料喷嘴22的相对位置分级(staging)。即是说，弯曲的歧管12′容许中心喷嘴22的″嵌套″。这种构造改善了运转减慢(即，在较低负载下运转，同时保持排放适度(compliance))，且降低了燃烧系统的特定动态频率响应。