[发明专利]燃气涡轮机燃烧室

说明书

本发明涉及一种提供燃烧室，其尤其地被提供用于在燃气涡轮机中使 用。更确切地说，本发明涉及压缩空气的空气引导，该压缩空气被输送到燃 烧室。

在下文中未对早已公知的由压缩机区域、燃烧室区域、以及涡轮区域构 成的燃气涡轮机的典型设计进行详细描述。提供给燃烧室的压缩空气在燃烧 过程期间引入了焰管中，并且还用于冷却燃烧室。由于法规的结果，燃气涡 轮机领域的研发工作的目标在于不断减少燃气涡轮机的污染物排放。这里的 重点在于NO_x、CO₂和CO污染物，以及未燃烧的碳氢化合物。例如，可通 过燃料-空气混合物的贫混合(eine magere Mischung)，即必须向燃料-空气混合 物中加入较多压缩空气，或通过在焰管中的最佳温度分布，来减少燃气涡轮 机的燃烧过程期间的污染物。

在该经济背景下，期望的是例如通过较高的温度，来提高燃气涡轮机的 效率。材料技术在此表明了涡轮机设计的极限，所以冷却燃烧室的部件以便 在燃烧过程期间实现较高温度是在现有技术中所广泛使用的手段。

EP 0 732 546 B1公开一种现有技术中的目的在于满足这些要求的设计。 从涡轮机的压缩机区域提供给燃烧室的压缩空气被分成了两条支流。一条支 流用于焰管中的燃烧，而另一条则用于冷却燃烧室的外壁，冷却空气随后进 入后一次燃烧区。

该设计的缺点在于压缩气流中仅有先前限定的部分提供成用于冷却。也 就是说，燃气涡轮机的低污染物越多，可用的冷却空气就越少。因此，燃气 涡轮机的效率必须保持较低，以便促进较低的污染排放。

另一现有技术文献EP 0 896 193 B1试图通过在燃烧之后经由混合区域 提供用于冷却的压缩空气来弥补所述缺点。为此，冷却空气必须从燃烧室的 下游侧沿焰管的整个管壁流动。因而此类冷却的冷却效率较低。

因此，根据EP 0 896 193 B1的现有技术所具有的缺点在于没有直接的 冷却经由后一次燃烧区或二次区的壁中的开口提供在焰管内部。该现有技术 因此不能实现最佳的冷却效率，并且受其燃气涡轮机的工作方式的限制。

考虑到所述现有技术，因此本发明的目的在于提供一种满足高环境标准 同时还实现提高效率的燃气涡轮机的燃烧室及燃气涡轮机。

该目的是通过本发明的独立权利要求而实现的。从属权利要求提供了本 发明的有利实施例。

本发明提供了一种用于燃气涡轮机的燃烧室。燃烧室的焰管在流动方向 上至少分成了用于将燃料与空气混合以形成燃料-空气混合物的混合区、一 次燃烧区或一次区，以及后一次燃烧区或二次区。在形成在燃烧器附近的混 合区的区域中，通常提供了穿过燃烧器管路而进入焰管内部的至少一个开 口。在后一次燃烧区的区域中，同样提供了称为混合开口的至少一个开口。 该至少一个开口或混合开口用于冷却燃烧过程。先前在燃气涡轮机的压缩机 区域中受到压缩的压缩空气穿过所述开口而进入焰管中。压缩空气被提供于 冷却焰管，并且部分地穿过所述开口而进入混合区中，以及进入后一次燃烧 区中。

通过带有在燃烧后被供应的空气的焰管冷却，用于燃烧的空气在较高温 度下进入到燃烧室的燃烧器。由于燃烧温度以此方式上升，故可用较少的燃 料运行燃气涡轮机，同时仍然达到相同的温度。因此，这种方式提高了燃气 涡轮机的效率。此外，新的布置有可能使燃烧气体也在后一次燃烧区中受到 冷却。此外，将空气提供给燃烧过程可产生变化，这是因为理论上所有压缩 空气都可提供给燃烧过程。

在下文中，根据由附图所示的实施例来更为详细地阐述了本发明。

该图示出了根据本发明的燃烧室的示意性截面图。

附图标号1表示根据实施例的燃烧室，其具有焰管3以及设置在焰管径 向外面上的筛板2(Prallgitter)。燃烧室1为使用气体和/或液体燃料运行的燃 气涡轮机(未示出)的部件。焰管的构造大致为圆柱形。压缩空气经由压缩机 风管而流到筛板上。从压缩机，即从涡轮机的压缩机区域，流向燃烧室的压 缩空气通过筛板上的开口4而分成了许多单独的气流。