[发明专利]具有火焰管端部区域的管式燃烧室和燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机的管式燃烧室以及管式燃烧室的壳体部件。壳体部件构成为管式燃烧室端部区域。

背景技术

燃气轮机在最简单的情况下包括用于提供压缩空气的压缩机、至少一个燃烧室和涡轮机。

燃烧室为了将燃料导入到燃烧室内部中而包括至少一个燃烧器。导入到燃烧室中的燃料在与由压缩机提供的燃烧空气反应的情况下在燃烧室的至少一个燃烧区中转换成热的工作气体。

借助热的工作气体，将涡轮机置于转动中，使得轴被驱动。传递给轴的旋转能的一部分用于驱动压缩机。旋转能的剩余部分能够用于驱动工程机械、尤其发电机。

燃烧室的直接包围燃烧室内部的内壳体尤其在至少一个燃烧区的区域中承受高的热量输入。

本发明涉及一种具有燃烧室顶端部的管式燃烧室，在所述燃烧室顶端部上设置有燃烧器设备。管式燃烧室包括从燃烧室顶端部延伸至过渡区域的基本上构成为圆柱形的、具有圆柱形的端部区域的火焰管。圆柱形的端部区域也能够称作为“冷却环(Cooling Ring)”。火焰管基本上包围燃烧设备的燃烧区。管式燃烧室能够包括其他的燃烧器装置，所述燃烧器装置将燃料导入到布设在下游的燃烧区中。圆柱形的火焰管端部区域伸入到管式燃烧室壳体的构件部件中，所述构件部件用于将从火焰管中流出的热气转移至涡轮机并且包括布设在上游的入口区域和布设在下游的出口区域，其中转移件的入口区域通常能够具有圆形的横截面并且转移件的出口区域能够匹配于环区段的轮廓。在本发明的范围中，用“过渡装置(Transition)”表示转移件。火焰管也能够称作“篮(Basket)”。从现有技术中已知：火焰管的圆柱形的端部区域设有冷却空气通道，因为所述端部区域承受燃烧器火焰的尤其高的热量输入。冷却空气通道基本上平行于圆柱形的端部区域的侧表面伸展，即在火焰管端部区域的内部中伸展。冷却空气通道的伸展方向例如能够平行于火焰管的纵轴线或主流动方向指向。冷却空气通道的进入开口位于火焰管的外侧。冷却空气通道的排出开口设置成，使得将冷却空气导入到燃烧室的内部中。特别地，排出开口能够位于火焰管的内侧或者端部区域的布设在下游的端侧上。提高流动穿过圆柱形的火焰管端部区域的冷却空气量改进该构件的冷却。但是，这引起不利地提高NOx的有害物质排放，因为冷却空气不能够用作为燃烧空气并且引起CO不利的提高，因为出自冷却空气通道中的冷的空气引起在燃烧室中的冷的束，使得减缓在该区域中的CO燃耗反应(Ausbrandreaktion)。通常这称作CO燃耗反应的“抑制(Quenching)”。

本发明基于类型相关的管式燃烧室，所述管式燃烧室在燃烧室顶端部处包括至少一个燃烧器设备，具有基本上圆柱形地构成的火焰管(所述火焰管围住第一燃烧区并且包括圆柱形的火焰管端部区域)，和

-转移通道，其中圆柱形的火焰管端部区域伸入到转移通道中并且转移通道将火焰管与能设置在涡轮机入口区域上的燃烧室出口流体地连接，-其中圆柱形的火焰管端部区域包括多个冷却通道，多个所述冷却通道基本上平行于火焰管端部区域的侧表面在火焰管端部区域的内部中伸展。

发明内容

本发明的目的是：提出一种类型相关的管式燃烧室，借助所述管式燃烧室能够降低有害物质排放。

根据本发明，所述目的在类型相关的管式燃烧室中通过如下方式实现：冷却通道在火焰管端部区域中构成和/或设置为，使得与火焰管端部区域的承受较高热负荷的区域相比，承受较低热负荷的区域平均由更少的冷却空气穿流。

冷却环的根据本发明的构造实现节约冷却空气，所述冷却空气因此提供用于降低作为燃烧空气的NOx。同时，燃烧室的内部中的较冷的区域还不必借助来自冷却环的冷却空气进一步冷却，使得根据本发明也引起降低CO有害物质排放。因为仅在冷却环的承受较低热负荷的区域中节约冷却通道的数量或冷却空气量，所以尽管降低冷却空气量而能够确保构件的充分冷却。

在下面的描述中说明本发明的有利的设计方案，其特征能够单独地并且以彼此间任意的组合应用。

能够有利地提出：燃烧器装置在燃烧室顶端部上包括多个燃烧器，所述燃烧器沿着燃烧室的环周环形地设置，使得在运行期间分别在一个燃烧器的下游构成火焰管的沿流动方向变宽的、承受较高热负荷的区域，所述承受较高热负荷的区域延伸至火焰管端部区域中，其中所述承受较高热负荷的区域之间的区域承受较低热负荷。