[发明专利]低动力的燃气涡轮机燃料系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮技术领域，尤其涉及用于减缓燃烧动力的燃烧室筒。

背景技术

传统的燃气涡轮发动机中会燃烧燃料和气体的混合物，然后再利用燃烧过程中产生的高能流体生成能源和电力。而燃烧过程中产生的副产物就会被排放到大气中或通过其他方式进行处理。在这两种情况下，限制这些副产物中特定污染物的含量已变得越来越重要。具体而言，通常必须大幅度减少氮氧化物(NO_X)和一氧化碳(CO)的排放量，以符合本地和国家污染条例的规定。

当前，燃气涡轮发动机可能会使用干式低NO_X(DLN)燃烧室、干式低排放(DLE)燃烧室或贫油预混合(LPM)燃烧系统，以达到NO_X减排的目的。这些选择均涉及在完全预混合的运行模式中使用贫燃料空气混合物(例如，当量比介于0.58到0.65之间)，以减少NO_X和CO的排放量。

然而，由于这些燃烧室是在此类贫燃料/空气(f/a)比的条件下运行的，因此当速率波动发生相对较小的变化时，就会导致质量流(mass flow)和燃料空气波动发生相对较大的变化。这些波动会导致放热率发生较大变化，并且还会导致燃烧室中出现高压波动。与此同时，室声(chamber acoustics)、燃料/空气波动、旋流火相互作用(vortex-flame interactions)和不稳定的放热率(rate of heat release)之间的相互作用会导致在燃烧系统中引起动压脉冲(dynamic pressure pulsations)的反馈回路机制。此压力波动现象被称为热声或燃烧动力(dynamic)不稳定性，或者一般来说称为燃烧动力/动态(combustion dynamics)，这至少是DLN燃烧室中的一大问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供一种燃烧室，其包括：具有管状内壁的中心体；筒，其设于所述管状内壁中从而形成一个位于筒的外表面和所述管状内壁之间的外环形空间，以及具有开口端和位于开口端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于所述外环形空间内用于围封接近开口端处的所述筒，所述插入物包括具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成具有实质上与外环形空间的纵轴相对齐的纵轴的凹形轨道。

所述轨道的纵向长度与所述外环形空间的纵轴相平行。所述内环形空间用于获取通过所述开口端提供的净化空气。所述轨道和所述外环形空间用于获取扩散燃料供应或净化空气供应。所述燃料供应或所述净化空气供应在所述轨道处沿径向向内方向注入。所述筒经进一步形成为位于所述闭合端处的多个贯穿孔、至少一个筒体积、位于法兰侧的限制性上游孔和所述贯穿孔，可以让所述筒减弱由燃烧室压力波动造成的声波动。所述主体的所述后构件包括管状面、凹形面和端面，所述凹形面在所述轨道处从所述端面沿纵向凹陷，且所述管状面从所述插入物的外表面径向延伸至所述筒的所述外表面，且其中所述凹形面部分阻挡扩散燃料流并改变所述外环形空间对动压波动的声响应。所述插入物进一步包括一个头部分，所述头部分包括：与所述中心体相接的法兰；以及与净化空气回路相接的喷嘴。

根据本发明的另一方面，本发明提供具有多个喷嘴配置的干式低NOX(DLN)燃烧室，其中每个喷嘴均排列在公用中心轴周围，所述燃烧室包括：具有管状内壁的中心体；筒，其设于所述管状内壁中从而形成一个位于筒的外表面和所述管状内壁之间的外环形空间，以及具有开口端和位于开口端对面的闭合端的内环形空间；以及插入物，其设于外环形空间内用于围封接近开口端处的筒，所述插入物包括具有管状前构件和部分管状后构件的主体，所述部分管状后构件因而形成具有实质上与外环形空间的纵轴以及公用中心轴相对齐的纵轴的凹形轨道。

所述轨道的纵向长度与所述外环形空间的纵轴和所述公用中心轴平行。所述内环形空间用于获取通过所述开口端提供的净化空气。所述轨道和所述外环形空间用于获取扩散燃料供应或净化空气供应。所述扩散燃料供应或所述净化空气供应在所述轨道处沿径向向内方向注入。所述筒经进一步形成为位于所述闭合端处的多个贯穿孔。所述主体的所述后构件包括管状面、凹形面和端面，所述凹形面在所述轨道处从所述端面沿纵向凹陷，且所述管状面从所述插入物的外表面径向延伸至所述筒的所述外表面。所述插入物进一步包括头构件，所述头构件包括：与所述中心体相接的法兰；以及与净化空气回路相接的喷嘴。