用于將稀釋空氣摻合至熱氣流的混合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電廠的燃燒器布置，根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，其包括至少一個(gè)燃燒室、用于將稀釋介質(zhì)或空氣摻合至離開(kāi)燃燒室的熱氣流的至少一個(gè)混合器，其中混合器適于在于燃燒室下游延伸的熱氣流路徑中引導(dǎo)燃燒氣體，其中混合器包括從混合器的側(cè)壁指向內(nèi)的多個(gè)噴射管，用于摻合稀釋介質(zhì)或空氣以冷卻離開(kāi)燃燒室的熱氣流。
[0002]作為優(yōu)選，本發(fā)明涉及包括單個(gè)燃燒器或連續(xù)的燃燒器布置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。連續(xù)燃燒布置包括以流體流連接按順序布置的第一焚燒器、第一燃燒室、用于將稀釋氣體摻合至在操作期間離開(kāi)第一燃燒室的熱氣體的混合器、第二燃燒室?；旌掀鬟m于在于第一燃燒室與第二焚燒器之間延伸的熱氣流路徑中引導(dǎo)燃燒氣體，該第二焚燒器包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有適于連接于第一燃燒室的上游端部處的入口，以及適于連接于第二燃燒室的下游端部處的出口。
[0003]此外，例如，操作布置的構(gòu)件涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的筒形燃燒器。此外，操作布置還涉及可經(jīng)受燃燒的所有其它發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004]作為一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明涉及具有圍繞旋轉(zhuǎn)輪廓設(shè)置的若干筒形燃燒器的型式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0005]筒形燃燒器是整裝的圓柱形燃燒室。各個(gè)〃筒形燃燒器〃均具有其自身的燃料噴射器、點(diǎn)火器、襯套和外殼。來(lái)自壓縮機(jī)的主空氣引導(dǎo)到各個(gè)獨(dú)立的筒形燃燒器中，其中，其減速，與燃料摻合，并且接著點(diǎn)燃。二次空氣也來(lái)自壓縮機(jī)，其中，其給送到襯套外(其內(nèi)是發(fā)生燃燒的地方)。二次空氣接著通常通過(guò)襯套中的縫隙給送到燃燒區(qū)中以經(jīng)由薄膜冷卻來(lái)冷卻襯套。
[0006]此外，多個(gè)筒形燃燒器圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸線布置，并且它們共同的排氣給送至(多個(gè))渦輪。筒形燃燒器由于它們的設(shè)計(jì)和測(cè)試的容易(人們可測(cè)試單個(gè)筒，而非必須測(cè)試整個(gè)系統(tǒng))而最廣泛地用于早期的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。筒形燃燒器容易維護(hù)，因?yàn)閮H單個(gè)筒需要除去，而非整個(gè)燃燒區(qū)段。
[0007]聚焦的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、壓縮機(jī)下游的若干筒形燃燒器，而筒形燃燒器的熱氣體被允許進(jìn)入渦輪，而筒形燃燒器基于筒形燃燒器構(gòu)架操作。
[0008]此外，另一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、壓縮機(jī)下游的第一筒形燃燒器布置，而第一筒形燃燒器布置的熱氣體被允許進(jìn)入第一渦輪或第二筒形燃燒器布置，而第二筒形燃燒器布置的熱氣體被允許進(jìn)入第二渦輪或隨后的蒸汽循環(huán)，而至少一個(gè)筒形燃燒器布置基于筒形燃燒器構(gòu)架操作。
[0009]此外，至少一個(gè)筒形燃燒器包括一個(gè)或更多個(gè)設(shè)置的預(yù)混焚燒器或半預(yù)混焚燒器。第一渦輪連接成從第一筒形燃燒器布置接收工作氣體，第二筒形燃燒器布置連接成從第一渦輪接收排出的工作氣體，并且將工作氣體輸送至第二渦輪，其中第二筒形燃燒器布置包括形成沿流動(dòng)方向從第一渦輪的出口延伸至第二渦輪的入口的燃燒空間的環(huán)形導(dǎo)管，以及用于將燃料引入到第二筒形燃燒器布置中用于自動(dòng)點(diǎn)燃燃燒的器件。
[0010]此外，本發(fā)明的設(shè)備的操作使用還優(yōu)選涉及又一種類型的燃燒器，S卩，環(huán)形燃燒器。類似于筒形燃燒器，筒環(huán)形燃燒器具有容納在具有它們自身的燃料噴射器的單獨(dú)的襯套中的分離的燃燒區(qū)。不同于筒形燃燒器，所有燃燒區(qū)共用公共的環(huán)形(環(huán)帶)外殼。各個(gè)燃燒區(qū)不再必須用作壓力容器。燃燒區(qū)還可經(jīng)由襯套孔或連接管子或管與彼此〃連通〃，這允許一些空氣沿周向流動(dòng)。來(lái)自環(huán)形燃燒器的離開(kāi)流大體上具有更均勻的溫度曲線，其對(duì)于渦輪區(qū)段而言更好。其還消除了各個(gè)室具有其自身的點(diǎn)火器的需要。一旦在一個(gè)或兩個(gè)筒形燃燒器中點(diǎn)火，則火可容易擴(kuò)散至并且點(diǎn)燃其它筒形燃燒器。
[0011]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器包括至少一個(gè)預(yù)混焚燒器，這些應(yīng)當(dāng)優(yōu)選由根據(jù)文獻(xiàn)EP0321809A1和/或EP0704657A2的燃燒過(guò)程和目的形成，其中這些文獻(xiàn)形成了本說(shuō)明書(shū)的組成部分。具體而言，所述預(yù)混焚燒器可利用所有類型的液體和/或氣體燃料操作。因此，可能容易提供獨(dú)立筒內(nèi)的不同燃料。這還意味著預(yù)混焚燒器還可以以不同燃料同時(shí)操作。
【背景技術(shù)】
[0012]由于由非穩(wěn)定的可再生源如風(fēng)或太陽(yáng)光的增加的發(fā)電，故基于現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪的發(fā)電廠日益用于平衡功率需求和穩(wěn)定電網(wǎng)。因此，需要改進(jìn)的操作靈活性。這隱含了燃?xì)鉁u輪通常在低于基本負(fù)載設(shè)計(jì)點(diǎn)的負(fù)載下操作，即，在較低燃燒器入口和點(diǎn)火溫度下。
[0013]同時(shí)，排放極限值和總體排放許可變得更嚴(yán)格，以使需要在較低排放值下操作，還在部分負(fù)載操作下和在瞬變期間保持低排放，因?yàn)檫@些也認(rèn)為對(duì)累積的排放極限有價(jià)值。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)水平的燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)成例如通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)入口質(zhì)量流或控制不同焚燒器、燃料級(jí)或燃燒器間的燃料分流來(lái)應(yīng)對(duì)操作條件中的某些可變性。然而，這不足以滿足新的要求。
[0015]為了進(jìn)一步減少排放和操作靈活性，在DE10312971A1中提出了連續(xù)燃燒。取決于操作條件，特別是第一燃燒室的熱氣體溫度，可必要的是在熱氣體被允許進(jìn)入第二焚燒器(也稱為連續(xù)焚燒器)之前冷卻熱氣體。該冷卻可有利于允許燃料噴射和噴射燃料與第一燃燒器的熱煙道氣體在第二焚燒器中的預(yù)混。
[0016]常規(guī)冷卻方法需要換熱器結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)致主要熱氣流中的高壓降或提出了從側(cè)壁的冷卻介質(zhì)的噴射。為了從側(cè)壁噴射冷卻介質(zhì)，需要高壓降，其不利于以此類燃燒器布置操作的燃?xì)鉁u輪的效率，并且整個(gè)流動(dòng)的受控冷卻為困難的。
[0017]參照W02014/063835A1，連續(xù)燃燒器布置包括以流體流連接按順序布置的第一焚燒器、第一燃燒室、用于將稀釋氣體摻合至在操作期間離開(kāi)第一燃燒室的熱氣體的混合器、第二焚燒器，以及第二燃燒室。混合器適于在于第一燃燒室與第二焚燒器之間延伸的熱氣體流動(dòng)路徑中引導(dǎo)燃燒氣體，該第二焚燒器包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有適于連接于第一燃燒室的上游端部處的入口，以及適于連接于第二焚燒器的下游端部處的出口?；旌掀靼ǘ鄠€(gè)噴射管，其從混合器的側(cè)壁指向內(nèi)，用于摻合稀釋氣體以冷卻離開(kāi)第一燃燒室的熱煙道氣體。
[0018]此外，W02014/063835A1描述了一種用于操作燃?xì)鉁u輪的方法，該燃?xì)鉁u輪具有至少一個(gè)壓縮機(jī)、燃燒器布置，以及渦輪，該燃燒器布置包括以流體流連接按順序布置的第一焚燒器、第一燃燒室、用于將稀釋氣體摻合至在操作期間離開(kāi)第一燃燒室的熱氣體的混合器、第二焚燒器，以及第二燃燒室?；旌掀鬟m于在于第一燃燒室與第二焚燒器之間延伸的熱氣體流動(dòng)路徑中引導(dǎo)燃燒氣體，該第二焚燒器包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有適于連接于第一燃燒室的上游端部處的入口，以及適于連接于第二焚燒器的下游端部處的出口?；旌掀靼ǘ鄠€(gè)噴射管，其從導(dǎo)管的側(cè)壁指向內(nèi)，用于摻合稀釋氣體以冷卻離開(kāi)第一燃燒室的熱煙道氣體。稀釋氣體摻合到混合器的截面的不同區(qū)域中，或者稀釋氣體通過(guò)噴射孔和/或第二噴射管和第一噴射管噴射，以便將稀釋氣體引入到混合器的截面的不同區(qū)域中。
[0019]此外，通過(guò)利用亥姆霍茲阻尼器的燃燒動(dòng)力的衰減由燃?xì)鉁u輪領(lǐng)域中運(yùn)營(yíng)的所有公司廣泛地使用，并且提交了若干發(fā)明公開(kāi)。出現(xiàn)的技術(shù)水平聚焦于將阻尼器應(yīng)用于筒環(huán)形燃燒器上。采用圍繞筒形燃燒器的亥姆霍茲阻尼器可在以下文獻(xiàn)中看到:
[0020]US2005/0166596A1描述了一種通流諧振器，其在置于具有燃燒器系統(tǒng)的流動(dòng)路徑內(nèi)的最高聲壓振幅的點(diǎn)處或附近時(shí)，有效地阻尼聲能的不穩(wěn)定性，同時(shí)在諧振器的一部分集成至具有超過(guò)大約0.10英寸的厚度的系統(tǒng)的區(qū)段時(shí)避免繞過(guò)系統(tǒng)的質(zhì)量空氣流增大。諧振器的聲阻尼性能可按照聲導(dǎo)率表示，其限定為穿過(guò)下游一組孔的體積速度的同相分量除以諧振器的下游面處的壓力振蕩的幅度。聲導(dǎo)率的高值指示了高阻尼性能。因此，諧振器的聲導(dǎo)率越高，則系統(tǒng)如燃?xì)鉁u輪內(nèi)所需的獨(dú)立諧振器越少，以使?jié)撛诘負(fù)p壞的燃燒振蕩最小化，或者相對(duì)于此類燃燒振蕩的出現(xiàn)的可能性越大。
[0021 ] US2011/0220433A1提供了以下解決方案:本目的的第一方面為一種燃燒器，其包括限定其中的燃燒區(qū)域的圓柱形本體，以及包括具有與燃燒區(qū)域連通的消聲器諧振空間的聲學(xué)部分的消聲器。聲學(xué)部分沿圓柱形本體提供，以便沿橫穿圓柱形本體的軸向方向的方向延伸。根據(jù)該方面，由于具有消聲器諧振空間的聲學(xué)部分沿圓柱形本體提供以便沿橫穿圓柱形本體的軸向方向的方向或周向方向延伸，故