[发明专利]燃烧室

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种燃烧室。

背景技术

燃烧室通常用于工业生产和发电操作中，用以点燃燃料，以产生高温高压的燃烧气体。各种竞争性的考虑因素影响燃烧室的设计和操作。例如，较高的燃烧气体温度通常会提高燃烧室的热力效率。然而，较高的燃烧气体温度也会促发逆燃(flashback)或火焰稳定(flame holding)条件，在这些条件下，燃烧火焰朝由喷嘴供给的燃料移动，从而可能在相对较短时间内对喷嘴造成严重损坏。另外，较高的燃烧气体温度通常会提高双原子氮的分解速率，从而增加氮氧化物(NO_X)的产量。相反，与燃料流减小和/或部分负载运行(关闭)相关的较低燃烧气体温度通常会降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物的产量。

在特定的燃烧室设计中，端帽可径向延伸穿过燃烧室的一部分，并且多个管可径向布置在端帽中，以提供穿过端帽、并进入燃烧室的流体连通。工作流体和燃料通过管进行供给，以在工作流体和燃料到达燃烧室之前增强两者之间的混合。增强的混合可实现较高工作温度下的较稀薄燃烧(leaner combustion)，同时防止逆燃或火焰稳定，并且控制不需要的排放物。然而，供给各管的一些燃料会在燃烧室中产生振动，所述振动可能导致有害的燃烧动态(combustion dynamics)。燃烧动态会减少一个或多个燃烧室部件的使用寿命。作为替代或补充，燃烧动态可在各管、和/或燃烧室内产生压力脉冲，所述压力脉冲影响燃烧火焰的稳定性，减少逆燃或火焰稳定的设计余量，并且/或者增加不需要的排放物。除燃烧动态之外，燃烧室中的其他常见振动源可归因于转子振动、旋转叶片频率以及与涡旋脱落(vortex shedding)相关的由流产生的振动。

人们已做出各种努力来减小由穿过端帽的流体流产生的振动。例如，已开发各种结构和方法来防止或避免燃烧室内产生谐波频率。作为替代或补充，燃烧室的容积或几何形状可通过调整以改变燃烧室内部件的固有或共振频率；然而，容积或几何形状的改变可能会对燃料和工作流体之间的混合产生不利影响。作为替代或补充方法，提高燃烧室内端帽的固有或共振频率可用于避免燃烧室内产生谐波频率、以及相关不需要的燃烧室动态。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

本发明的一项实施例为一种燃烧室，其包括外壳，所述外壳围绕所述燃烧室的至少一部分，并且包括位于所述燃烧室一端的端盖。与所述端盖轴向分离的端帽经配置以径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，并且包括与下游表面轴向分离的上游表面。多个管从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通。帽罩从所述端盖轴向延伸，并且周向围绕且支撑所述端帽。

所述帽罩包括位于所述端盖和所述端帽之间的多个开口，以便流体跨流过位于所述端盖和所述端帽之间的所述帽罩。所述燃烧室进一步包括从所述端盖轴向延伸到所述端帽的导管，其中所述导管提供从所述端盖到所述端帽的流体连通；位于所述端盖和所述端帽之间的所述导管内的柔性连接件；或者，位于所述导管和所述端盖之间的柔性密封件。所述的燃烧室进一步包括挡板，所述挡板在所述端帽内、在所述上游表面和所述下游表面之间径向延伸，从而在所述端帽内至少部分形成燃料室和稀释剂室。

所述燃烧室还进一步包括穿过所述多个管的多个燃料口，其中所述多个燃料口提供从所述燃料室进入所述多个管的流体连通；穿过所述帽罩的多个稀释剂口，其中所述多个稀释剂口提供进入所述稀释剂室的流体连通。所述燃烧室还进一步包括在所述端帽内从所述上游表面轴向延伸到所述下游表面的分隔物，其中所述分隔物对所述多个管进行分隔以形成多个管束；以及从所述端盖轴向延伸穿过所述端帽的燃料喷嘴。

本发明的另一项实施例为一种燃烧室，其包括外壳，所述外壳围绕所述燃烧室的至少一部分。与所述端盖轴向分离的端帽经配置以径向延伸穿过所述燃烧室的至少一部分，并且包括与下游表面轴向分离的上游表面。帽罩周向围绕所述上游表面和所述下游表面的至少一部分。多个管从所述上游表面延伸穿过所述下游表面，以提供穿过所述端帽的流体连通。多个支撑件连接到所述端帽，并且每个支撑件在所述端帽和所述外壳之间径向延伸，以支撑所述端帽。