[发明专利]用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置

说明书

本发明涉及用于制止燃烧不稳定的、用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置。更具体而言，本发明涉及具有用于抑制燃烧室中的压力波动的至少一个谐振器的、用于低排放燃烧器的宽带阻尼装置的设计。本发明的目标是提供带有具有宽带特性的四分之一波长阻尼器的阻尼装置。根据本发明的用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置包括限定谐振器容积(6)的外壳(3)，用于允许谐振器容积(6)和燃烧室(8)之间的流体连通的、在外壳(3)的正面处的孔(7)，外壳(3)具有参数使得其充当四分之一波长阻尼器(2)，其特征在于谐振器容积(6)由外壳(3)的背面(11)和至少一个侧面(14)限制，从而至少一个侧面(14)在内侧配备有一个或更多个腔(9)，并且背面(11)配备有用于将吹扫流体给送到谐振器容积(6)中的至少一个给送孔(10)。优选凹槽形侧腔使能量耗散的垂直流13开始。

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置。更具体地，本发明涉及具有至少一个用于抑制燃烧室中的压力波动的谐振器的低排放燃烧器的宽带阻尼装置的设计。

背景技术

燃气涡轮已知包括至少一个燃烧器，其中燃料和空气燃烧成生成在涡轮中膨胀而执行功的高压热燃烧气体。大体上，燃烧可在围绕燃气涡轮的纵轴线周向地定位的一定数量的燃烧器中，或在带有其上游端处的一定数量的焚烧器的环形燃烧室中发生。

在燃烧器的操作期间，各种频率下的显著压力振荡可发生。如果这些频率中的一种对应于构件或系统的本征频率，则对燃气涡轮设备的构件的结构损坏可导致限制其操作状况。

为了燃烧动力的衰减，燃气涡轮燃烧器通常设有阻尼装置，特别是亥姆霍兹谐振器，以抑制压力振荡。

亥姆霍兹谐振器广泛地用于本技术领域中。它们的使用在许多现有技术公布中公开。通常多个谐振器在燃烧器的上游端处和/或在下游在其衬套处联接于燃烧器，与燃烧器的内部流动连通。

常规的亥姆霍兹谐振器的缺陷是所需的空间。亥姆霍兹阻尼器要求相对高的容积，但是燃烧器周围的区域中的可用空间通常是有限的。结果是对安装此类阻尼装置的设计约束。另一个重要的设计约束是构件重量，亥姆霍兹谐振器为相对重的。

EP2402658公开了一种用于燃气涡轮的具有贫燃烧和低排放的燃烧器，其要求声阻尼器的小安装空间，该小安装空间可实现尺寸减小。为了实现该目的，根据第一方面，燃烧器包括声阻尼器，其包括与内燃烧室连通的声阻尼器谐振空间。声阻尼器提供成沿着燃烧器壳体在与燃烧器的轴向方向相交的方向上延伸。因为阻尼器沿着壳体提供成在与燃烧器的轴向方向相交的方向上延伸，所以声阻尼装置在周向方向上广泛地设置，而不集中在燃烧器的在其周向方向上的特别区段中。因此，阻尼装置被防止朝向壳体的外周突出，并且在燃烧器外侧所需的空间可减小。

用于抑制由燃烧动力引起的压力振荡的不同途径是应用四分之一波长阻尼器。四分之一波长阻尼器包括限定长度L的谐振器管。四分之一波长阻尼器调节至声振荡的波长的四分之一。四分之一波长阻尼器的谐振频率是

f＝c₀/4L，

其中c₀是谐振器管中的声速，并且L是谐振器管的长度。

因此，四分之一波长阻尼器可吸收对应于管长度L四倍的波长的频率。

图1以概略示意方式显示了连接于燃烧器或至燃烧室的燃料或空气供应管线的四分之一波长阻尼器2的主要特征。阻尼器2包括外壳3，其通常设计为管，固定于燃烧器衬套4或者燃料或空气供应管线，管3具有长度5并且限定谐振器容积6。经由其正面处的开口7，谐振器容积6与其中待抑制的压力振荡可发生的燃烧室8流动连通。主要限定抑制的频率的阻尼器参数是管长度5。因此，这些几何特征必须根据燃烧器的燃烧动力来确定。

根据现有技术的四分之一波长阻尼器的基本特征是它们提供高阻尼性能，但是仅在位于阻尼器的谐振频率周围的窄频率带中。该行为对于燃气涡轮燃烧器中的使用而言是根本缺点。