[发明专利]燃烧衬套冷却

说明书

本申请涉及燃烧衬套冷却。其中，本公开内容针对一种具有至少部分地限定燃烧器的热气体通路的环形衬套的燃烧器。流动套筒沿周向围绕衬套的至少一部分。流动套筒与衬套沿径向间隔开来形成其间的冷却流动环带。钝头体在流动套筒与衬套之间沿径向延伸穿过冷却流动环带。导叶设置在冷却流动环带内，且在流动套筒与衬套之间在钝头体附近延伸。

技术领域

本文公开的主题涉及用于燃气轮机的燃烧器。更具体而言，本公开内容针对一种用于冷却燃气轮机的燃烧衬套的系统。

背景技术

燃气轮机通常焚烧烃类燃料，且产生空气污染排放物，如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。燃气轮机中的分子态氮的氧化取决于位于燃烧器中的气体的温度，以及位于燃烧器内的最高温度区域中的反应物的停留时间。因此，由燃气轮机产生的NOx的量可通过将燃烧器温度保持为低于产生NOx的温度或通过限制燃烧器中的反应物的停留时间来减少。

用于控制燃烧器的温度的一种途径涉及预混燃料和空气来在燃烧之前产生贫燃料空气混合物。该途径可包括燃料喷射的轴向分级，其中第一燃料空气混合物在燃烧器的第一或主燃烧区处喷射且点燃，以产生主高能燃烧气流，且其中第二燃料空气混合物经由定位在主燃烧区下游的多个沿径向定向且沿周向间隔开的燃料喷射器或沿轴向分级的燃料喷射器喷射到主高能燃烧气流中且与其混合。沿轴向分级的喷射提高了可用燃料的完全燃烧的可能性，这又减少空气污染排放物。

在燃烧器的操作期间，所需的是冷却形成燃烧室和/或穿过燃烧器的热气体通路的一个或多个衬套或导管。衬套冷却通常通过将冷却介质如压缩空气发送穿过限定在衬套与流动套筒和/或围绕衬套的冲击套筒之间的冷却流动环带或流动通路来达成。然而，在特定构造中，一个或多个钝头体(bluff body)如沿轴向分级的燃料喷射器，或安装硬件如用于沿轴向分级的燃料喷射器的安装凸台，设置在冷却流动环带内，从而扰乱穿过冷却流动环带的冷却流。各个钝头体产生在其后方或下游的尾流区域，从而减小冷却介质的总体冷却有效性，特别是在尾流区域中。

发明内容

方面和优点在以下描述中提出，或可从描述中清楚，或可通过实施学习到。

本公开内容的一个实施例针对一种燃烧器。燃烧器包括环形形状的衬套，其至少部分地限定燃烧器的热气体通路。流动套筒沿周向围绕衬套的至少一部分。流动套筒与衬套沿径向间隔开来形成其间的冷却流动环带(cooling flow annulus)。钝头体在流动套筒与衬套之间沿径向延伸穿过冷却流动环带。导叶设置在冷却流动环带内，且在流动套筒与衬套之间在钝头体附近(proximate to)延伸。

本公开内容的另一个实施例针对一种燃烧器。燃烧器包括环形形状的衬套，其至少部分地限定燃烧器的热气体通路。流动套筒沿周向围绕衬套的至少一部分。流动套筒与衬套沿径向间隔开来形成其间的冷却流动环带。钝头体在流动套筒与衬套之间沿径向延伸穿过冷却流动环带。多个导叶设置在冷却流动环带内。多个导叶中的各个导叶在流动套筒与衬套之间在钝头体附近延伸。

另一个实施例包括一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机、涡轮和设置在压缩机下游和涡轮上游的燃烧器。燃烧器包括环形形状的衬套，其至少部分地限定燃烧器的热气体通路。流动套筒沿周向围绕衬套的至少一部分，且流动套筒与衬套沿径向间隔开来形成其间的冷却流动环带。钝头体在流动套筒与衬套之间沿径向延伸穿过冷却流动环带。至少一个导叶设置在冷却流动环带内，且在流动套筒与衬套之间在钝头体附近延伸。

技术方案1. 一种燃烧器，包括：

至少部分地限定所述燃烧器的热气体通路的环形衬套；

沿周向围绕所述衬套的至少一部分的流动套筒，其中所述流动套筒与所述衬套沿径向间隔开以形成其间的冷却流动环带；

在所述流动套筒与所述衬套之间沿径向延伸穿过所述冷却流动环带的钝头体；以及