[发明专利]包括燃烧动力减缓系统的涡轮机燃烧室总成

说明书

背景技术

本发明涉及涡轮机领域，确切地说，涉及一种包括燃烧动力减缓系统(combustor dynamics mitigation system)的涡轮机燃烧室总成。

鉴于对燃气涡轮机排放量的要求越来越严格，满足此类要求的一个方法是使传统的火焰扩散燃烧室发展为在完全预混合操作期间使用贫燃料/空气混合物(lean fuel/air mixtures)以减少NO_x和CO等的排放量的燃烧室/燃烧装置。现有技术中已知的这些燃烧室是干式低NO_x(DLN)燃烧系统、干式低排放量(DLE)燃烧系统、或贫燃料预混合(LPM)燃烧系统。此类燃烧室通常包括安装在筒中的多个燃料喷嘴，所述筒也被称作盖腔。

由于这些燃烧室在此类贫燃料/空气比下运行，因此速率中的较小变化可导致质量流中发生较大变化，从而可能导致燃料/空气波动。这些波动可以导致放热率发生较大变化，并且导致盖腔中产生高压波动。燃料/空气波动、旋流火焰相互作用、以及不稳定的放热之间的相互作用可能导致在燃烧系统中引起动压脉冲的反馈回路机制。此压力脉冲的现象被称为热声或燃烧动力不稳定性，或者一般来说，称作燃烧动力(combustion dynamics)。高级别的燃烧动力通过对排放量减少和功率输出进行限制来限制燃烧室的运行包络。此外，燃烧动力的存在使得硬件寿命缩短。具体而言，燃烧动力可以对燃烧室部件造成损坏，这些部件将需要进行维修。维修燃烧室部件需要使涡轮机离线。因此，除了与维修燃烧室部件关联的成本之外，还存在因涡轮机运行时间损失而导致的额外成本。

发明内容

根据本发明示例性实施例的一方面，涡轮机燃烧室包括：燃烧室盖，所述燃烧室盖具有盖表面、以及围绕所述盖表面延伸以形成盖空间的壁；以及多个喷嘴构件，所述多个喷嘴构件从所述盖表面延伸。所述多个喷嘴构件包括中心喷嘴构件以及一个或多个外部喷嘴构件。燃烧室动力减缓系统布置在所述燃烧室盖中，并且包括从所述壁朝所述中心喷嘴构件延伸的多个分隔物构件。所述多个分隔物构件形成多个平行谐振器空间。所述燃烧室动力减缓系统还包括延伸到所述多个平行谐振器空间中的相应一个空间内的多个管。

其中，一个或多个喷嘴构件包括至少两个相邻的喷嘴构件，所述多个分隔物构件中的一个分隔物构件在所述至少两个相邻的喷嘴构件之间延伸。所述多个分隔物构件中的至少一个分隔物构件与所述一个或多个喷嘴构件中的一个喷嘴构件相交。所述一个或多个喷嘴构件包括至少两个相邻的喷嘴构件，所述多个分隔物构件中的至少两个分隔物构件在所述至少两个相邻的喷嘴构件之间延伸。所述多个平行谐振器空间中的每个空间大体相同；或者，其中所述多个平行谐振器空间中的至少一个空间的大小与所述多个平行谐振器空间中的其他空间的大小不同。流体流路围绕所述壁延伸，所述流体流路经配置和设置以将流体流传输到所述多个平行谐振器空间中的每个空间内。

所述多个平行谐振器空间经过大小调整以产生一个特定频率，所述特定频率经配置和设置以减缓所述燃烧室的预定固有频率；或者，其中所述多个平行谐振器空间中的每个空间经过大小调整以产生多个特定频率，所述多个特定频率经配置和设置以减缓所述燃烧室的多个固有频率。所述多个管中的每个管延伸穿过所述盖表面。所述涡轮机进一步包括：多个腔室，其经配置和设置以将压缩机空气传输到所述多个平行谐振器空间中的每个空间内，所述多个腔室中的每个腔室从所述壁延伸到所述中心喷嘴构件，并且包括流体相通地连接到所述多个平行谐振器空间中的至少一个空间的一个或多个导管。

根据本发明示例性实施例的另一方面，燃气涡轮机包括：压缩机部分；涡轮机部分，所述涡轮机部分可操作地连接到所述压缩机部分；以及燃烧室总成，所述燃烧室总成流体相通地连接到所述压缩机部分和所述涡轮机部分。所述燃烧室总成包括燃烧室盖，所述燃烧室盖具有盖表面以及围绕所述盖表面延伸以形成盖空间的壁。多个喷嘴构件从所述盖表面延伸。所述多个喷嘴构件包括中心喷嘴构件以及一个或多个外部喷嘴构件。多个分隔物构件从壁朝所述中心喷嘴构件延伸。所述多个分隔物构件形成多个平行谐振器空间。多个管延伸到所述多个平行谐振器空间中的相应一个空间中内。