[发明专利]燃气涡轮发动机中的环形燃烧室以及其操作方法

摘要

本发明涉及机械和动力工程、运输和其他领域，尤其涉及喷气式涡轮发动机和固定式燃气涡轮设备中的低排放环形燃烧室的设计，该设计基于预先制备且燃烧贫燃料和空气的混合物的低排放燃烧器，并且采用有效的操作方法。本发明的概述如下‑环形燃烧室的燃气涡轮发动机包括具有多孔构件的双回路低排放燃烧器的两个同轴的环。燃烧器被安装在火焰管的前壁上。燃烧器的端部位于一个平面中。燃烧器的内通道仅供应有引燃燃料。燃料的扩散燃烧在备用火焰中进行。外通道供应有主燃料和来自压缩机后面的压缩空气。借助第一阶段的、空气横流中的主燃料的喷射供应和第二阶段的、通过多孔结构多孔主体的微通道的得到的随后的贫燃料和空气混合物的传递，优质的贫燃料和空气混合物被预先制备。使用备用火焰保持贫燃料和空气混合物的动力燃烧；‑内环的内燃烧器通道被聚集在内环形引燃燃料歧管中，而燃烧器的环形燃料接收器被聚集在内环形主燃料歧管中；‑当燃烧器中的旋流方向从每个环中的一个燃烧器转换到另一个邻近的燃烧器时，使用轴向叶片旋流器将燃烧器中的旋流方向替换为反向，以形成覆盖两个燃烧器的周期性的成对旋流，两个燃烧器的其中之一与燃烧室的外环相关，而另一个与燃烧室的内环相关；‑在启动模式和过渡模式中，当负载增加到接近空转功率时，主燃料和引燃燃料到内环形燃烧器的供应通过关闭内主燃料和引燃燃料歧管的上游的、主燃料和引燃燃料供应管路中的阀被断开，这允许两倍地减少在外环的燃烧器中的过量空气系数；‑通过保持主燃料和引燃燃料的特定的总消耗量和特定的总过量空气系数，在使用被安装于主燃料和引燃燃料管路中的燃料调节器来供最小的氧化氮的排放的前提下，在所有燃烧器中的相关的引燃燃料消耗被减少，同时保持贫燃料和空气的混合物的燃烧稳定性。上述的和一些其他的提出的技术解决方案允许减少全压损失、提高环形燃烧室的燃气涡轮发动机的操作的可靠性、使得贫燃料和空气混合物的稳定燃烧的范围变宽并且提供了在径向和圆周方向上的温度场的更好的均匀性，同时减少氧化氮和氧化碳的排放，这提供了与燃烧室和其原型的操作方法相比的、提出的环形燃烧室的益处。权利要求包括两个独立权利要求和五个从属权利要求。描述包括五个附图。

主权项

一种燃气涡轮发动机中的环形燃烧室，其包含多个燃烧器，使用至少两个同轴的环在燃烧室的前壁上的一个平面中将燃烧器间隔开，其特征在于，在每个环中安装相同的且偶数数量的低排放燃烧器；内环的燃烧器相对于外环的燃烧器被圆周地以半节距间隔设置；所有燃烧器都是双通道的，燃烧器的内通道设置为仅用于引燃燃料供应，而外通道供应有来自压缩机后面的压缩空气和具有贫燃料和空气混合物的主燃料；每个燃烧器的外通道都具有进口导向叶片，进口导向叶片具有在其壁中切开的孔，以将燃料供应到空气横流，叶片旋流器被安装在通道出口，并且具有梯度孔隙率的多孔构件被安装在进口导向叶片和叶片旋流器之间；当燃烧器中的旋流方向从每个环中的一个燃烧器转换到另一个邻近的燃烧器时，使用叶片旋流器将燃烧器中的旋流方向替换为反向，每个燃烧器还提供了环形燃料接收器，其位于进口导向叶片上方；内燃烧器环和外燃烧器环的内通道被分别地聚集在内引燃燃料歧管和外引燃燃料歧管中，而内环的燃烧器和外环的燃烧器的环形燃料接收器被分别地聚集在内主燃料歧管和外主燃料歧管中；并且引燃燃料管路和主燃料管路在进口各自具有燃料调节器，在供应燃料管路中，在内引燃燃料歧管和内主燃料歧管各自的进口的上游都安装了一个阀。