[发明专利]带有稀释套筒的燃烧器过渡件和相关方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮燃烧技术，并且更具体地说，涉及一种过渡件构造，其促进流经过渡件到涡轮的热气体的均匀冷却。

背景技术

众所周知，空气污染排放通常在燃烧常规烃燃料的燃气涡轮中产生。那些排放通常为氮氧化物、一氧化碳和未燃烧的烃。还众所周知的是，分子态氮的氧化取决于由涡轮燃烧器产生的热气体的温度，该热气体流经过渡件到第一级喷嘴。反应物在这种高温温度下的停留时间也是产生不期望排放的因素。

已经提出和利用许多概念来保持反应区温度低于形成热的NO_x处的水平，或者通过缩短在高温下的停留时间从而使得不具有足够的时间以进行NO_x形成反应，或这两者。降低燃烧器中的反应物的温度的一种方法是在燃烧之前提供燃料与空气的稀混合物。因此，通常在燃烧衬套内提供稀释空气(dilution air，或称掺混空气)以便吸热和使温升降低到不形成热的NO_x的水平。但是，在许多情况下，并且即使利用稀的预混合燃料和空气，温度足以产生不期望的排放。

先前已经在燃烧器与第一级喷嘴之间的过渡件中提供了稀释空气。举例而言，在一种现有技术构造中，稀释孔设置在过渡件的两端。但是，不期望的排放仍是问题，并且因此，需要提供一种过渡件设计，其促进在涡轮燃烧器与涡轮的第一级之间流动的燃烧气体的更有效和均匀的冷却。

发明内容

 根据一示例性但非限制性的实施例，一种适于在延伸于燃气涡轮燃烧室与燃气涡轮的第一级之间的热气通路中传送燃烧气体的燃气涡轮过渡件包括：中空管道，其具有适于连接至燃烧器衬套的前端以及适于连接至第一级喷嘴的后端；一个或多个稀释气孔(dilution air hole，或称掺混气孔)，其靠近前端并且彼此基本上均等地间隔，该一个或多个稀释孔的其中每一个配备有中空套筒，该中空套筒穿透到中空管道内的热气通路中，该中空套筒适于供给冷却空气到热气通路中。

在另一非限制性的方面，一种适于在延伸于燃气涡轮燃烧室与燃气涡轮的第一级之间的热气通路中传送燃烧气体的燃气涡轮过渡件包括：中空管道，其具有适于连接至燃烧器衬套的基本上圆柱形的前端以及适于连接至第一级喷嘴的后端；一个或多个稀释气孔，其靠近前端并且彼此基本上完全相对，稀释孔各自配备有基本上圆柱形的中空套筒，该基本上圆柱形的中空套筒穿透到中空管道内的热气通路中，该基本上圆柱形的中空套筒在其出口端处具有渐缩的边缘。

在还有另一非限制性的方面，本发明提供了一种促进在燃气涡轮燃烧室与燃气涡轮的第一级之间延伸的燃气涡轮过渡件中的温度均匀性的方法，该过渡件包括中空管道，该中空管道具有适于连接至燃烧器衬套的前端以及适于连接至第一级喷嘴的后端，该方法包括：在过渡件中提供一个或多个冷却空气稀释孔；以及，将套筒插入该一个或多个冷却空气稀释孔的其中每一个中，每个套筒穿透到中空管道的内部空间中，因而在使用中允许冷却空气与热气体在中空管道内更均匀地混合，从而提供过渡件中提高的温度均匀性。

附图说明

图1是包括过渡件的纵截面的燃气涡轮的一部分的简化局部分解组装图，该过渡件包括根据一示例性实施例的稀释套筒；

图2是图1中所示的稀释套筒的放大细节；以及

图3是沿着图1的线3-3得到的截面，但增加了第二稀释套筒。

项目清单

燃烧器衬套           10

衬套的后端           12

过渡件               14

第一级               16

前端                 18

过渡件的后端         20

气孔                 22，24

稀释套筒             26

套筒入口端           28

套筒出口端           30

入口端斜角部(bevel)  32

渐缩或倾斜的边缘     34

内表面               36

湍流器圈             38

具体实施方式