[发明专利]在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件

说明书

本发明涉及在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件。一种迟稀薄喷射套管组件(25/45/55)允许在过渡件(24)之前的燃气轮机衬套(23/43/53)的后部端处将燃料(13)喷射到涡轮燃烧器的燃料喷嘴(21)的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得在燃料喷嘴(21)的下游的燃料喷射能够产生二次/三次(对于燃料喷嘴(21)上游的四元喷射)燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。燃料(13)被流动套管(25/45/55)输送到一个或多个喷嘴(30/40/50)，喷嘴(30/40/50)混合燃料(13)与CDC空气，此后将其喷射到燃烧器的衬套(23/43/53)中。

本申请为2012年06月06日提交的专利申请“在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件”（申请号：201210183968.3，申请人：通用电气公司）的分案申请。

技术领域

本发明涉及涡轮，并且更具体而言，涉及将迟稀薄喷射集成到燃气轮机的燃烧衬套中以及涉及迟稀薄喷射套管组件。

背景技术

对于燃气轮机中的分级燃烧存在多种设计，但是它们大多数是由多个管路和接口构成的复杂组件。燃气轮机中的一种分级燃烧是迟稀薄喷射(“LLI”)，其中空气/燃料混合物的LLI喷射器在燃烧器中位于较远的下游处，以实现改进的NOX性能。NOX或氮氧化物是燃烧传统的烃燃料的一些燃气轮机所产生的主要的不合需要的空气污染排放中的一种。迟稀薄喷射还用作空气旁通，这用来在 “降速(turn down)”或低负荷运行期间满足一氧化碳或CO排放。

因为部件的数量和燃料通路的复杂性的原因，对于新的燃气轮机单元和现有单元的改型两者而言，当前的迟稀薄喷射组件是昂贵的且成本高。当前迟稀薄喷射组件还具有燃料泄漏到压缩机排出壳体中的高风险，这可导致自燃且是危害安全的。

发明内容

本发明涉及一种迟稀薄喷射套管组件，其将传统衬套和流动套管组件结合成具有内部燃料歧管和空气/燃料输送系统的组件。衬套和流动套管组件允许降低泄漏和改进对潜在的燃料泄漏的控制。迟稀薄喷射所需要的燃料通过流动套管凸缘中的歧管环被供应到套管。钻出通过流动套管的单个馈送孔。燃料通过流动套管中的至少一个通路被输送到喷嘴或喷射器中，喷嘴或喷射器混合燃料与压缩机排出壳体(“CDC”)空气，然后将其喷射到衬套中。优选地，该至少一个通路是在流动套管中的一个或多个沿纵向延伸的孔或管，但是还可使用具有同心地成环形的壁的流动套管来将燃料输送到喷嘴或喷射器。喷嘴/喷射器的数量和尺寸可有所变化，这取决于燃料供应要求。喷嘴/喷射器跨越流动套管和衬套组件两者，从而提供了迟稀薄喷射的中心核心，而无空气损失和潜在的燃料泄漏。

本发明还涉及一种迟稀薄喷射系统，其中，通过燃烧器组件来实现燃料的输送，其中，燃烧器的传统流动套管和衬套组件结合成具有内部燃料歧管和输送系统的单个构件。

迟稀薄喷射套管组件允许在过渡件之前的燃气轮机衬套的后部端处将燃料喷射到燃料喷嘴的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得燃料喷嘴下游的燃料喷射能够在下游在涡轮的过渡件之前产生燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。迟稀薄喷射套管组件容易改型到现有涡轮单元中且容易安装到新的单元中。这降低了燃料泄漏到CDC隔室中的风险，因为不具有任何未焊接的接口。