[发明专利]对燃烧器火焰的稳定

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定燃气轮机火焰的燃烧器，它包括一个反应室和多个汇入反应室中的射流喷嘴，其中用射流喷嘴借助流体射流将流体喷入反应室中，此时，流体在反应室内燃烧成热燃气，以及本发明还涉及一种稳定燃气轮机燃烧器火焰的方法。

背景技术

与旋涡稳定的系统相比，以射流火焰为基础的燃烧系统，基于分布的放热区和没有诱发旋涡的涡流，尤其从热声学的观点看带来一些优点。通过恰当选择射流脉冲，可以产生小标度的流动结构，它们耗散声学诱发的放热波动，并因而抑制在旋涡稳定火焰时典型的压力脉动。

射流火焰通过渗混复回流的高温燃气稳定。在燃气轮机中，尤其在低的部分负荷区，通过具有中央复回流区的射流已知的环形布局，不能保证复回流区为此所需要的温度。因此，尤其在部分负荷区内为此必须注意，借助附加的稳定机构避免火焰部分或全部熄灭。因此稳定射流火焰至今仍是一项没有彻底完成的任务。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种有利的燃气轮机燃烧器，它用于稳定这种燃烧器的火焰。本发明另一个要解决的技术问题是，提供一种稳定这种燃烧器火焰的方法。

有关燃烧器的技术问题通过一种按权利要求1的燃烧器得以解决，它用于稳定燃气轮机燃烧器的火焰。有关方法的技术问题通过提供一种按权利要求16的方法得以解决。从属权利要求包含本发明其他有利的扩展设计。

在这里，按本发明的燃气轮机燃烧器包括反应室和多个汇入反应室的射流喷嘴。用射流喷嘴借助流体射流将流体喷入反应室中。接着，流体在反应室内燃烧成热燃气。

本发明认识到，以射流火焰为基础的燃烧系统，通过掺混复回流的高温燃气稳定。当然，尤其在低的部分负荷区，必须借助附加的稳定机构，以保证避免火焰部分或全部熄灭。

现在按本发明在至少一个射流喷嘴中存在一个围绕流体射流布置的环形间隙。通过它从反应室吸入部分热燃气，使热燃气逆流体流动方向流入环形间隙中。现在按本发明在射流喷嘴内部，这些热燃气与流体射流混合。由此保证按规定将热燃气掺合在射流燃烧器的一个或多个射流中，此射流燃烧器确保可靠点火并因而可靠稳定整个燃烧器。在这里掺混热燃气已在射流喷嘴内实现。按本发明，为了抽吸，利用在燃烧室/反应室与喷嘴内以高速流动的流体之间的静力学压差，流体由于高的流动速度有降低了的静压。

按优选的设计，环形间隙借助插管构成。吸入的热燃气可以有高的在有些情况下会损坏燃烧器的温度。因此优选地，插管至少部分用带有和没有涂层的优质材料制造，例如设计为具有和没有涂层的陶瓷结构。

优选地，插管有至少一个孔，以便热燃气喷入流体射流中。按优选的设计，所述至少一个孔设在上游。热燃气通过环形间隙直接吸入喷嘴内，以及通过孔喷入流体射流中。因此，这些孔加工在直接毗邻流体射流的壁内。孔的大小以及环形间隙的高度在这里设计为，能保证热燃气良好地掺合在射流喷嘴中的空气内或空气/燃料空气混合物内，以及在部分负荷区将混合物温度置于一个能确保可靠点火的值。这些孔可以设计为钻孔或缝，它们也可以成一个角度设置。

按优选的设计，插管在上游端具有一个加厚部段。若含有或不含燃料的压缩空气作为流体经过插管导向喷嘴，则由此可避免转向损失。有利地，加厚部段沿流动方向设计为扩散道。由此可促使增大燃烧室与在喷嘴内以高速流动的流体之间的静力学压差。

优选地，插管沿流体流动方向设计为扩散道。由此同样可以促使增大燃烧室与在喷嘴内以高速流动的流体之间的静力学压差。

按有利的设计，围绕插管设有第二环形通道，用于导引燃烧用空气和/或燃料。有利地，在第二环形通道内设有增强热传导的装置。它促使有效地冷却导引热燃气的插管。优选地，所述装置是波纹和/或散热片和/或翼板。当然也可以设想其他所有的冷却方案，如冲击冷却、对流冷却，此时将压缩空气或压缩空气/燃料混合物输入反应室内。按优选的设计，流过第二环形通道的冷却空气和/或燃料因而在流体流出侧冷却插管。

有利地，射流喷嘴有一个具有直径D的喷嘴出口。优选地，喷嘴出口沿流动方向相对于环形间隙错开布置。有利地，错移量为0-三倍喷嘴出口直径的一个长度。由此尤其在部分负荷运行时保证最佳抽吸。

按优选的设计，所述流体是压缩空气，它预混合、部分预混合或不预混合燃料。

有关方法的技术问题通过提供一种用于稳定燃气轮机燃烧室火焰的方法得以解决，燃烧器包括反应室和多个汇入反应室的射流喷嘴，其中用射流喷嘴借助流体射流将流体喷入反应室中，此时，流体在反应室内燃烧，由此形成热燃气。