[发明专利]改进燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合孔装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于改进燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合孔装置和方法，且更特别地涉及通过阻止流体流进入混合区，来改进燃烧器中空气燃料混合物均匀性的混合孔装置和方法。

背景技术

燃气轮机包括用于压缩空气的压缩机，在存在由压缩机产生的压缩空气情况下燃烧燃料来产生热气的燃烧器，和从由燃烧器产生的膨胀热气中提取功的涡轮机。公知地，燃气轮机排放不期望的氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。现有的干式低NOx燃烧器(DLN燃烧器)使得NOx，一氧化碳，和其它污染物的生成降到最低。当在较低负荷下通过让部分火焰区空气与燃料混合来避免不稳定火焰的存在和火焰喷出的可能性1时，这些DLN燃烧器供给稀燃料混合物。然而，NOx排放的要求变得更加严格，因此，本领域需要一种更低的NOx排放燃烧器。

发明内容

公开了用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的混合孔装置，混合孔装置包括多个由衬套限定的混合孔，其中多个混合孔的至少一个混合孔，是以确定尺和定位中的至少一种方式阻止流体流渗入位于燃烧器头端的主混合区中的混合孔。

还公开了一种用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的方法，该方法包括阻止流体流渗入燃料流和燃烧器的主混合区中的至少一者内。

进一步地公开了用于改进燃烧器中空气和燃料混合物均匀性的方法，该方法包括阻止来自至少多个混合孔中至少一个的流体流渗入燃料流和燃烧器头端的主混合区中，其中所述多个混合孔由包括在燃烧器中的衬套限定，且阻止是通过下面的方式实现的，即将多个混合孔设置成包括预定孔直径的尺寸，且沿着衬套按照预定位置和按照预定数目中至少一项设置所述多个混合孔。

附图说明

通过结合附图，接下来对示出的实施例进行详细描述将使得本发明前述的和其它的特征和益处更加充分地被理解，在多个附图中相同的部件采用相同的附图标记表示：

图1是燃烧器衬套的侧视图；

图2是图1中的燃烧器局部横截面图；

图3是基本上平面地示出的35兆瓦燃烧器的衬套的示意图；

图4是基本上平面地示出的80兆瓦燃烧器的衬套的示意图；

图5是进入主混合室的流型示意图；

图6是在主混合室中燃料浓度的示意图；

图7是根据本发明的一个方面，在主混合室中燃料浓度的示意图；

图8是根据本发明的一个方面，进入主混合室的流型示意图；

图9是根据混合孔装置100的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图10是表示在燃烧器衬套的头端部分中混合孔装置200的表格；

图11是根据混合孔装置300的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图12是根据混合孔装置400的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图13是根据混合孔装置500的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图14是根据混合孔装置600的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图15是根据混合孔装置700的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图16是根据混合孔装置800的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；

图17是根据混合孔装置900的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图；且

图18是根据混合孔装置900的示例性实施例，基本上平面地示出的燃烧器衬套的头端部分的示意图。

具体实施方式

参照图1和2，示出了干式低NOx燃烧器14(dry low NOx combustor)的包括头端13的衬套12(在图2中部分地示出，但是在图1中没有示出流动套筒16)。燃烧器14包括主喷嘴端15和文丘里喉管17，在上述两者之间设置有头端13。包括在燃烧器14的头端13中的衬套12限定了多个围绕着衬套12周向设置的混合孔18。相对于燃烧器14的纵向中心轴线19，孔的间距通过角度来测量(例如，两个孔18之间为24度)。孔18允许空气流过流动套筒16来渗入到主混合区20，纵向中心轴线19贯穿该区。一旦进入主混合区20，空气与燃料混合有助于燃烧。如图2所示，主混合区20设置在燃烧器14中，径向上在衬套12和中心体管22之间、轴向上在主喷嘴端15和文丘里喉管17之间。