CN106662328A - 具有流体振荡器的用于燃气轮机的燃烧器和具有至少一个这种燃烧器的燃气轮机 - Google Patents

具有流体振荡器的用于燃气轮机的燃烧器和具有至少一个这种燃烧器的燃气轮机 Download PDF

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安德烈亚斯·博埃特赫尔
奥尔加·戴斯
托马斯·格里布
马蒂亚斯·哈泽
维尔纳·克雷布斯
帕特里克·拉普
塞巴斯蒂安·普法德勒
丹尼尔·福格曼
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Abstract

本发明涉及一种具有预混合通道(68)的燃烧器,所述预混合通道径向向外由壁限界并且在运行时用于将燃料和空气混合,其中在所述预混合通道中设置有燃烧器矛状件(72,94)和多个燃料喷射器,所述燃料喷射器从所述燃烧器矛状件(72)朝向所述壁延伸并且具有燃料喷嘴(80,80a,80b)。燃烧器实现了在运行时减少有害物质排放或者减少压力脉冲。对此燃料输送装置包括至少一个流体振荡器(85),所述流体振荡器具有交互作用室(26),其中所述交互作用室的入口(28)连接到所述燃料输送装置的燃料管道(82)上,并且所述交互作用室的第一流出管道(86)至少延伸至第一燃料喷嘴(80a)并且第二流出管道(88)至少延伸至第二燃料喷嘴(80b),其中所述流体振荡器对于每个流出管道包括反馈管路(38a,38b),其中所述反馈管路通过其一端在位于至少一个所述燃料喷嘴下游的区域中通入相应的流出管道中并且通过另一端通入所述交互作用室的流入区域(30)中。

Description

具有流体振荡器的用于燃气轮机的燃烧器和具有至少一个这 种燃烧器的燃气轮机
技术领域
本发明涉及一种用于燃气轮机的燃烧器,所述燃烧器具有中央的燃烧器轴线和至少部分地包围所述燃烧器轴线的预混合通道。预混合通道由此具有如下通道横截面,所述通道横截面围绕燃烧器轴线伸展。中央的燃烧器轴线是假想的、无限长的线。通道横截面例如能够环形地设置或者设置为围绕燃烧器轴线的整圆。换句话说,预混合通道与燃烧器轴线共轴地伸展(相同的转动轴线)。环或者整圆的直径能够沿着燃烧器轴线部段改变。特别地,预混合通道能够至少部分地构成为环形腔通道(横截面是环形的),所述环形腔通道能够过渡为预混合通道部段,所述预混合通道部段的横截面构成为整圆。
背景技术
预混合通道径向向外由壁限界。预混合通道在运行时可由压缩机空气穿流。所述预混合通道用于混合燃料和空气,其中在预混合通道中设置有燃烧器矛状件或者燃烧器毂和多个燃料喷射器。从燃烧器矛状件/毂朝向壁延伸的燃料喷射器与至少部分地被燃烧器矛状件/毂包围的燃料输送装置流体连接并且具有燃料喷嘴。燃料喷射器例如不仅能够包括用于气态燃料的燃料喷嘴而且能够包括用于油运行的燃料喷嘴。这同样适用于如下燃烧器矛状件/毂,所述燃烧器矛状件/毂替选地也能够构成为不具有燃料喷嘴。
燃烧器矛状件在本发明的范围中也能够称为燃烧器毂。
燃烧器矛状件能够中央地设置在预混合通道中。燃烧器矛状件能够从上游伸入到预混合通道中,使得通道仅部分地径向向内由燃烧器矛状件限界。在这种情况下,预混合通道在燃烧器矛状件下游例如能够具有全圆形的横截面。但是,燃烧器矛状件也能够基本上延伸直至预混合通道的出口。
作为替选方案,预混合通道能够径向向内至少部分地由中央地设置在通道中的燃烧器毂限界,所述燃烧器毂具有基本上截锥套状的表面,所述表面径向向内从上游直至毂的端部区域对预混合通道限界。预混合通道能够在毂下游过渡为横截面为全圆形的预混合区域。由此,预混合通道沿着毂具有环形的通道横截面,所述通道横截面的直径能够沿着流动方向减小。特别地,在燃烧器毂中能够设置有其它的预混合通道或者例如设置有中央的引燃器。
预混合通道在本发明的范围中也能够称为预混合管道。燃料经由燃料喷射器喷入到预混合通道中并且能够与穿流预混合通道的压缩机空气流混合直至预混合通道的设置在下游的出口,使得预混合燃烧器在其出口处提供燃料/空气混合物以排到燃烧室中。除此之外,燃料也能够经由直接设置在燃烧器矛状件上的燃料喷嘴喷入。
借助于根据本发明的燃烧器,致力于有害物质尽可能少的燃烧和在燃烧时避免热声不稳定性。特别地,预混合燃烧器在运行时虽然具有低的有害物质排放,但是对此更易于形成压力脉冲。
发明内容
本发明的目的是,提出一种用于燃气轮机的开始提出类型的燃烧器,借助于所述燃烧器在燃烧器运行时实现有害物质排放的减少或者实现压力脉冲的减小。
根据本发明,所述目的在开始提出类型的燃烧器中通过如下方式实现:燃料输送装置包括至少一个流体振荡器,所述流体振动器具有交互作用室,其中交互作用室的入口连接到燃料输送装置的燃料管道上,并且交互作用室的第一流出管道至少延伸直至第一燃料喷嘴,并且第二流出管道至少延伸直至第二燃料喷嘴,其中流体振荡器对于每个流出管道包括反馈管路,其中反馈管路借助于其一端在位于至少一个燃料喷嘴下游的区域中通入相应的流出管道中,并且借助于另一端部通入交互作用室的流入区域中。
至少第一燃料喷嘴并且至少第二燃料喷嘴或者第一组和第二组燃料喷嘴例如能够设置在共同的燃料喷射器上并且为了燃料在预混合通道中的尽可能均匀的分布而沿着径向方向分布式地设置。至少第一燃料喷嘴例如也能够设置在抽吸侧上并且至少第二燃料喷嘴例如能够设置在涡流叶片状地构成的燃料喷射器的压力侧上。第一组和第二组燃料喷嘴例如也能够设置在不同的燃料喷射器上。例如,在基本上相对置地设置在燃烧矛状件上的燃料喷射器中。
流体振荡器早已作为流体控制元件而已知,所述流体控制元件在没有昂贵的阀的情况下也是够用的。流体振荡器例如用于将空气输送到承载面的边界层中以避免边界层脱落。
流体振荡器借助于施加在其入口上的并且处于压力下的流体流运行。该流体流在交互作用室中进入振荡,使得所述室的至少一个出***替地加载有离开的射流。由此,脉冲式的流体流从流体振荡器的流出通道离开,其中流出通道交替地喷出流体。从现有技术中已知具有反馈管路的流体振荡器,所述反馈管路为了稳定交互作用室中的振荡将交互作用室的流出区域与交互作用室的流入区域连接。现有技术的反馈管路借助于其一端分别在交互作用室的出口附近通入交互作用室中并且借助于其另一端在出口上游在交互作用室的入口附近通入交互作用室中。如果相应的出口在振荡运行时加载有流体流,那么这引起反馈管路的端部处的提高的压力,所述压力通过流入区域上的管路继续引导到如下区域中,在所述区域处,流恰好贴靠在交互作用室的侧壁上。由此,振荡的流倾向于从侧壁脱离。这引起在交互作用室的流出区域和流入区域之间的压力比的、对振荡进行稳定的反馈。
根据本发明,现在提出:反馈管路不像在现有技术中那样可通入交互作用室的流出区域中,而是在各一个流出管道中通入位于至少一个燃料喷嘴或者燃料喷嘴组下游的区域中,所述流出通道延伸至所述燃料喷嘴组。这根据本发明实现:预混合通道中的压力比在直接位于燃料喷嘴上游的预混合通道区域中可一起流入反馈信号中。流出通道能够在燃料喷嘴或燃料喷嘴组下游具有端部件,反馈管道通入所述端部件中。
如果预混合通道中的静态压力在燃料喷嘴组的区域中较高,那么较少的燃料流动穿过流出管道并且流出管道中的动态压力是较低的。由此,在反馈管路的根据本发明的构成方案中,反馈信号是更低的,并且与在位于流出管道的燃料喷嘴上游的压力比相反的情况下在预混合通道中相比,燃料在流出管道中更长地流动。如果预混合管道中的静态压力在燃料喷嘴组的区域中较低,那么在对交互作用室的所属的出口进行加载时更多的燃料流动穿过所属的流出管道并且流出管道中的动态压力是更高的。因为位于流出管道的至少一个燃料喷嘴下游的所属的反馈管路通入流出管道中,所以通入流出管道的端部区域中的反馈管道中的压力是更高的并且所属的燃料射束更快地从交互作用室的流入区域中的侧壁处脱离并且对下一出口加载燃料。由此,燃料射束在交互作用室中的振荡更长时间地给如下流出管道加载燃料,所述流出管道的至少一个燃料喷嘴通入预混合通道的如下区域中,在所述区域中存在更高的压力。由此均衡如下效果:通常较少的燃料从燃料喷嘴离开,所述燃料喷嘴通入通道压力较高的区域中,或者更多的燃料被喷入到压力低的区域中。通过这种均衡,根据本发明能够在预混合通道中产生更均匀的燃料浓度。由此,燃料的喷入通过至少两个连接到流体振荡器上的燃料喷嘴组或燃料喷嘴自主调节,而不需要附加的控制设备。所产生的在预混合通道中的燃料浓度的更均匀的分布引起有害物质排放的减小。通过在时间上和地点上波动的燃料喷入,此外引起从燃料喷嘴组喷出的燃料与流过的压缩空气的良好的混合。根据本发明,由于因流体振荡器引起的波动的燃料喷入,也引起燃烧器的延迟时间曲线的增宽,由此减小燃烧器与火焰的交互作用并且减少激起热声振动。
为了阐述术语热声振动和延迟时间,应注意的是:在燃烧室中能够引起热量释放中的声振动和波动的交互作用。当处于如下频率时,这些声振动和波动能够相互增进,所述频率与燃气轮机的所谓的固有模式一致。这些固有模式与相应的燃气轮机的尺寸和构型相关。这种热声振动在燃气轮机运行时能够引起构件处的显著的损伤并且迫使设备切断。
为了避免热声振动的激发,燃烧器的在运行时所设置的延迟时间曲线能够是尽可能宽的,其中延迟时间是如下时间,所述时间是从燃料喷嘴离开的流体直至到达火焰所需要的时间。
燃烧器的通过流体振荡器供给燃料的燃料喷嘴或燃料喷嘴组由于在喷嘴的出口处的不仅在时间上而且在地点上脉冲式燃料射束而具有在流过的压缩空气中的燃料浓度曲线的波动,这由于燃烧器的增宽的延迟时间曲线而再次改进了热声稳定性——例如相对于具有传统的压力涡流喷嘴或者全射流喷嘴的燃烧器。燃料的脉冲式的喷入的频率例如能够通过交互作用室的尺寸来设置。燃烧器能够包括多个流体振荡器,所述流体振荡器分别给至少两个流出管道供给燃料,所述流出管道分别具有至少一个燃料喷嘴或燃料喷嘴组。
已知不同类型的流体振荡器,所述流体振荡器在其构造方面不同。本发明不局限于这些流体振荡器的具体类型。所有这些类型都是有共同之处的,即这些类型都具有交互作用室,处于压力下的流体射束穿过入口进入到所述交互作用室中。射束周期性地贴靠在交互作用室的不同的侧壁或侧壁区域上,使得能够称之为射束与室的侧壁的交互作用,其中激起射束的振荡,使得射束周期性地在不同的路径上流动穿过室从而在流出区域中周期性地穿过交互作用室的不同的出口离开该交互作用室或者沿着不同的方向离开交互作用室的中央出口。射束由此至少周期性地贴靠在两个相对置的侧壁区域上或者再次脱离,这由于流动的延迟而引起。
流体振荡器的工作原理是现有技术,使得流体振荡器在此仅简略阐述。在附图中此外示出一些类型的流体振荡器。本发明与流体振荡器的所使用的类型不相关。本发明优选以如下流体振荡器为出发点,所述流体振荡器由于交互作用室的流入区域中的发散的侧壁而导致激起流入的射束的振荡。特别地,本发明优选以交互作用室的基本上旋转对称的构成方案为出发点,所述交互作用室具有在室的端部处围绕转动轴线的入口和带有至少一个相对置地设置的出口的流出区域。为了激起振荡,在这类交互作用室中,交互作用室至少在室的流入区域中朝向流出区域扩散器状地扩宽。反馈管路的工作原理已经在上文中阐述。
本发明的有利的设计方案在下文和从属权利要求中说明,其特征能够单独地应用或者以彼此任意的组合的方式应用。
能够有利地提出:第一流出管道延伸直至第一组燃料喷嘴并且第二流出管道延伸直至第二组燃料喷嘴,其中反馈管路分别在位于相应组的燃料喷嘴的下游的区域中通入流出管道中。
第一组和第二组燃料喷嘴或第一燃料喷嘴和第二燃料喷嘴例如能够设置在共同的燃料喷射器中。所述燃料喷射器例如能够是涡流生成器的涡流叶片。因为在预混合通道中在叶片的抽吸侧和压力侧上存在不同的压力,所以第一燃料喷嘴或者第一组燃料喷嘴能够设置在涡流叶片的抽吸侧上并且第二组燃料喷嘴或燃料喷嘴组能够设置在涡流叶片的压力侧上。根据本发明,由此能够在叶片的两侧上喷入近似等量的燃料。
也能够视为有利的是,反馈管路在至少一个燃料喷嘴下游连接到流出管道上。
流出管道和反馈管路在此能够具有不同的直径。
也能够视为有利的是,至少第一燃料喷嘴和至少第二燃料喷嘴设置在不同的燃料喷射器中。
特别地,能够视为有利的是,这两个燃料喷射器基本上相对置地设置在燃烧器矛状件上。
由此,预混合通道中的燃料浓度可在至少这两个相对置的区域中彼此均衡,尽管在所述区域中的压力比不同。
也能够视为有利的是,至少两个燃料喷嘴或至少两个燃料喷嘴组设置在共同的燃料喷射器中并且其在预混合通道中的径向设置不同,使得尽管在预混合通道的靠近燃烧器矛状件和远离燃料矛状件的区域中的压力比不同但是燃料浓度可沿着径向方向均衡。流体振荡器能够设置在燃烧器毂中或者也能够设置在燃料喷射器中。
有利的是,此外能够提出:燃烧器包括与流体振荡器连接的、在不同的燃料喷射器中的多于两组的燃料喷嘴。
这在不同的燃料喷射器下游实现了预混合通道中的燃料浓度的均衡。
本发明的另一有利的设计方案能够提出:不同的燃料喷射器环绕地设置在燃烧器矛状件上并且相应的流出管道环绕地设置在交互作用室上。
但是也能够视为有利的是,至少一个燃料喷射器包括基体,由燃料喷射器包围的燃料喷嘴设置在所述基体上,其中基体尤其是涡流生成器的涡流叶片。
此外,能够有利地提出:交互作用室在其一个端部上包括入口而在相对置的端部上包括流出区域并且由侧壁或者侧壁区域限界,所述侧壁或侧壁区域从室的入口延伸直至包围出口的流出区域,其中至少两个相对置地设置的侧壁或者侧壁区域至少在流入区域中朝向出口发散。
处于压力下穿过入口进入到交互作用室中的燃料射束的振荡根据本发明的该设计方案通过交替地将射束施加到发散地构成的侧壁区域上来激起。在根据本发明的交互作用室中,振荡的激起基于在流入区域中通过发散的侧壁/侧壁区域引起的流动延迟。
也能够视为有利的是,至少两个相对置地设置的侧壁在交互作用室的流入区域中以相对于交互作用室的入口的流入方向成大于7.5度的角度朝向出口发散。
交互作用室的适合于激起振荡的敞开角从现有技术中已知。相对于流入方向成至少7.5度的角度已证实是尤其有利的。
能够有利地提出:交互作用室基本上旋转对称地构成,其中交互作用室至少在流入区域中朝向出口发散地扩宽。
通过流体振荡器的旋转对称的构造,得到:对在交互作用室的流出区域中开始的流出管道环绕地加载燃料。
流体振荡器例如能够中央地设置在燃烧器矛状件中并且对转动地以环绕的方式设置在燃烧器矛状件上的燃料喷射器供给燃料,其中流体振荡器的至少一个流出管道分别延伸至燃料喷射器的各一组燃料喷嘴。环绕的燃料喷射器能够共同地包括两个燃料级。对于每个级而言,设有唯一的流体振荡器。
本发明的另一目的是,提出一种具有多个燃烧器的燃烧器装置,
-其中主燃烧器设置在一个或多个彼此同心地设置的圆中,借助于所述圆,在燃烧器装置运行时实现有害物质排放的减少或者实现压力脉冲的减小。
对此,至少一个燃烧器根据权利要求1至11中任一项构成。
燃烧器例如能够燃烧器装置的是中央地设置的引燃器。根据另一实施例,作为附加方案或者替选方案,燃烧器装置的主燃烧器也能够根据权利要求1至11中任一项构成。
根据本发明的燃烧器或根据本发明的燃烧器装置尤其即使在部分负荷运行时也实现了尤其稳定的燃烧。
本发明的另一目的是,提出一种用于燃气轮机的燃烧室和一种燃气轮机,借助于所述燃烧室和所述燃气轮机,在运行时实现有害物质排放的减少或者实现燃烧室中压力脉冲的减小。
对此,燃烧室包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的燃烧器并且燃气轮机包括根据权利要求13所述的至少一个燃烧室。
附图说明
本发明的其它适宜的设计方案和优点是参考附图的图示对本发明的实施例的描述的对象,其中相同的附图标记表示起相同作用的构件。
在此示出:
图1示意性地示出现有技术的燃气轮机的纵剖图,
图2、3示意性地示出根据现有技术的两种类型的流体振荡器的纵剖图,
图4示意性地在纵剖图中示出现有技术的燃烧室10的一部分,
图5示意性地示出在图4中示出的燃烧器装置的主燃烧器的纵剖图,
图6示意性地示出根据本发明的第一实施例的根据本发明的燃烧器的纵剖图,以及
图7示意性地示出根据本发明的第二实施例的根据本发明的燃烧器的纵剖图。
具体实施方式
图1在示意性的简化视图中示出根据现有技术的燃气轮机1的剖视图。燃气轮机1在其内部中具有围绕转动轴线2旋转安装的转子3与轴4,所述转子也称为涡轮转动件。抽吸壳体6、压缩机8、具有多个燃烧室10的燃烧***9、涡轮14和废气壳体15沿着转子3依次排列,所述燃烧室分别包括具有燃烧器11的燃烧器装置、用于燃烧器的(未示出的)燃料供给***和壳体12。燃烧室10例如能够是环形燃烧室。但是燃气轮机也能够包括管式燃烧室,所述管式燃烧室例如环形地设置在涡轮入口处。
燃烧***9与例如环形的热气管道相通。在该处,多个依次连接的涡轮级形成涡轮14。每个涡轮级由叶片环形成。沿着工作介质的流动方向来观察,在由导向叶片17形成的排的热管道中排列着由转子叶片18形成的排。导向叶片17在此固定在定子19的内壳体上,而一排转子叶片18例如借助于涡轮盘安置在转子3上。(未示出的)发电机例如耦联在转子3上。
在燃气轮机运行期间,由压缩机8穿过抽吸壳体6抽吸和压缩空气。在压缩机8的涡轮侧的端部上所提供的压缩机空气L”沿着燃烧器集气室7朝向燃烧***9引导,并且在该处在燃烧器装置的区域中导入到燃烧器11中,并且在该燃烧器中与燃料混合和/或在燃烧器11的流出区域中富含燃料。燃料输送***在此给燃烧器供给燃料。混合物或压缩机空气和燃料从燃烧器11导入到燃烧室10中,并且在燃烧室的燃烧室壳体12内部的燃烧区中燃烧,以形成热的工作气流。工作气流从该处沿着热气管道在导向叶片17和转子叶片18旁流过。工作气流在转子叶片18上以传递脉冲的方式减压,使得转子叶片18驱动转子3并且该转子驱动耦联到其上的发电机(未示出)。
图2示出根据现有技术的第一类型的流体振荡器的纵剖图。
振荡器24a包括交互作用室26,所述交互作用室具有入口28,所述入口具有流入区域30,并且所述交互作用室具有相对置的设置的流出区域32,所述流出区域具有第一出口34和第二出口36。为每个出口设置相对细的反馈管路38,所述反馈管路将流入区域与流出区域连接。
侧壁区域40朝向出口发散,使得交互作用室26具有三角形的纵剖面。振荡器24a不是旋转对称地构造,而是垂直于图层具有恒定的纵剖面。
图3示出根据现有技术的第二类型的流体振荡器24b的纵剖面。振荡器24b同样不是旋转对称地构造,而是垂直于图层具有恒定的纵剖面。入口28在引导机构42的内部中心地设置在交互作用室26中,使得在压力下出现的射流正面地对准相对置的侧壁44。射流左右交替地在引导机构处流向流出区域32并且在此交替地给出口34和36加载流体,使得射流交替地通过一个出口和另一出口以如下频率从室中离开,所述频率通过交互作用室26的大小确定。
图4示意性地示出现有技术的燃烧室10的一部分,所述燃烧室在燃烧室的头端部处具有燃烧器装置48。燃烧室包括燃烧室壁,所述燃烧室壁具有包括燃烧区的火焰管50和连接到火焰管上的过渡件52,所述过渡件延伸直至燃气轮机的涡轮入口。为了使在运行时出现的热声振动衰减,将谐振器54在火焰的高度上设置在燃烧室壁上。燃烧器装置48包括中央的引燃器56,所述引燃器具有中央的引燃器矛状件58和引燃器预混合通道60。引燃器56包括沿着流动方向锥形地扩宽的导锥62。圆形的主燃烧器64围绕中央的引燃器设置。主燃烧器64分别具有燃烧器轴线66和与燃烧器轴线同轴地设置的预混合通道68,其中预混合通道68径向向外由壁70限界,并且在运行时可由压缩机空气L”穿流,并且用于混合燃料和空气L”,其中在预混合通道68中设置有中央的燃烧器矛状件72和多个燃料喷射器,所述燃料喷射器从燃烧器矛状件朝向壁70延伸,并且与由燃烧器矛状件72包围的燃料输送装置流体连接,并且具有燃料喷嘴。燃料喷射器构成为涡流生成器74的涡流叶片,其中燃料喷嘴设置在涡流叶片上。
图5示意性地示出图4的燃烧器装置的主燃烧器64的纵剖图。燃烧器64具有中央的燃烧器轴线66和至少部分地围绕燃烧器轴线的预混合通道68,其中预混合通道径向向外由壁70限界并且在运行时可由压缩机空气L”穿流并且用于混合燃料和空气。在预混合通道68中设置有中央的燃烧器矛状件72和多个燃料喷射器79。燃料喷射器79分别包括设置在预混合通道中的基体71,所述基体构成为涡流生成器74的涡流叶片76。燃料喷射器79包括燃料喷嘴80,所述燃料喷嘴在涡流叶片76的表面上朝向预混合通道68打开。燃料喷嘴80为了被供给燃料而与燃料输送装置73流体连接。燃料输送装置73包括在燃烧器矛状件中伸展的燃料管道82和燃料输送管道78,所述燃料输送管道在涡流叶片76中延伸直至相应的燃料喷嘴80。
根据本发明的第一实施例,图6示意性地示出根据本发明的燃烧器84的纵剖图。与在图5中示出的现有技术的燃烧器64不同地,燃料输送装置73具有至少一个流体振荡器85,所述流体振荡器具有交互作用室26,其中交互作用室的入口28连接到燃料输送装置73的燃料管道82上。交互作用室26具有流出区域32,所述流出区域与具有入口28的流入区域30相对置并且具有两个出口34和36。第一流出管道86从出口34延伸直至第一燃料喷射器79a中的第一组燃料喷嘴80a。第二流出管道88从出口36延伸直至在相对置设置的燃料喷射器79b中的第二组燃料喷嘴80b,其中流体振荡器85对于每个流出管道包括反馈管路38a、38b,其中反馈管路38a、38b通过其一端在由流出管道包围的燃料喷嘴80a、80b下游通入相应的流出管道86、88中,并且通过其另一端通入交互作用室26的流入区域30中。
如果流体振荡器85的入口28在燃烧器运行时借助于燃料管道82用加载有压力的燃料流供给,那么在交互作用室26中由于在流入区域30中发散的侧壁促进燃料流振荡式地贴靠在室的侧壁上从而使燃料流交替地给出口34和36供给燃料。燃料穿过流出管道86、88流至相应的燃料喷嘴组,使得脉冲式的燃料流从该燃料喷嘴组中喷入到预混合通道68中。燃料喷嘴例如能够是全射流喷嘴或者压力涡流喷嘴。反馈管路38a在燃料喷嘴80a下游连接到流出管道86上并且将存在于流出管道的端部上的压力反馈到交互作用室的流入区域30上。存在于流出管道的端部上的压力在此受预混合通道中的直接位于燃料喷嘴80a上游的压力影响,使得在该区域中的压力高的情况下与在压力低的这种情况下相比,燃料供给被更缓慢地切换到第二组燃料喷嘴80b上。由此,该组喷嘴以更长的时间将燃料喷入流过的压缩机空气流中,使得在燃烧器的出口处即使在压力比不同的情况下在燃烧器矛状件72的两侧上也设置更均匀的燃料浓度,其中在所述喷嘴上游,预混合通道中的压力是更高的。这抵消压力脉冲的激起并且减少有害物质排放的产生。
图7根据本发明的第二实施例示意性地示出根据本发明的燃烧器90。燃烧器90具有中央的燃烧器轴线66、与燃烧器轴线66同心地伸展的环形腔状的预混合通道92和中央地设置的燃烧器毂94,所述预混合通道向外由壁70限界。在预混合通道92中设置有对角栅格96,所述对角栅格为在预混合通道中流动的压缩机空气L”施加涡流。对角栅格由多个围绕毂设置的燃料喷射器98构成,所述燃料喷射器的基体为流过的压缩机空气L”施加指向通道环周方向的速度分量,所述基体设置在预混合通道中。在燃烧器毂94中伸展有至少一个燃料管道82,所述燃料管道能够在燃烧器毂的锥体中环绕地构成并且经由燃料喷射器98的燃料喷嘴80、80a、80b被供给燃料。根据所述实施例,(未示出的)流体振荡器的至少两个流出管道延伸到至少一个燃料喷射器100中。流体振荡器流体地设置在燃料管道82和至少一个第一组以及第二组燃料喷嘴之间,所述第一组以及第二组燃料喷嘴在燃料喷射器100中经由流体振荡器的(未示出的)第一和第二流出管道被供给燃料。第一组燃料喷嘴以80a表示并且在毂侧设置在燃料喷射器上,其中第二组燃料喷嘴以80b表示并且在径向上更外部地在燃料喷射器上将燃料喷入到预混合通道中。所述实施例实现:即使在预混合通道的外侧或毂侧区域中流动速度或压力比不同的情况下,也在预混合通道的出口处获得在径向方向上均匀的燃料浓度。

Claims (14)

1.一种燃烧器(56,64,84),所述燃烧器具有中央的燃烧器轴线和至少部分地围绕所述燃烧器轴线的预混合通道(60,68,92),其中所述预混合通道径向向外由壁(70)限界并且在运行时能够由压缩机空气穿流并且用于将燃料和空气混合,其中在所述预混合通道中设置有燃烧器矛状件(58,72,94)或者燃烧器毂和多个燃料喷射器(79,79a,79b,98,100),所述燃料喷射器从所述燃烧器矛状件或燃烧器毂朝向所述壁(70)延伸并且具有与燃料输送装置(73)流体连接的燃料喷嘴(80,80a,80b),所述燃料输送装置至少部分地由所述燃烧器矛状件或燃烧器毂包围,
其特征在于,
所述燃料输送装置(73)包括至少一个流体振荡器(24a,24b,85),所述流体振荡器具有交互作用室(26),其中所述交互作用室的入口(28)连接到所述燃料输送装置的燃料管道(82)上,并且所述交互作用室的第一流出管道(86)至少延伸至第一燃料喷嘴(80a)而第二流出管道(88)至少延伸至第二燃料喷嘴(80b),其中所述流体振荡器对于每个流出管道(86,88)包括反馈管路(38,38a,38b),其中所述反馈管路通过其一端在位于至少一个所述燃料喷嘴下游的区域中通入相应的所述流出管道中,并且通过另一端通入所述交互作用室(26)的流入区域(30)中。
2.根据权利要求1所述的燃烧器(56,64,84),
其特征在于,
所述第一流出管道(86)延伸直至第一组燃料喷嘴(80a),并且第二流出管道(88)延伸直至第二组燃料喷嘴(80b),其中所述反馈管路(38a,38b)分别在位于相应组的燃料喷嘴(80,80a,80b)的下游的区域中通入相应的所述流出管道中。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器,
其特征在于,
所述反馈管路(38a,38b)在至少一个燃料喷嘴(80a,80b)的下游连接到所述流出管道(86,88)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器,
其特征在于,
至少所述第一燃料喷嘴并且至少所述第二燃料喷嘴设置在不同的燃料喷射器(79a,79b)中。
5.根据上一项权利要求所述的燃烧器,
其特征在于,
这两个燃料喷射器(79a,79b)基本上相对置地设置在所述燃烧器矛状件(72)上。
6.根据权利要求4或5所述的燃烧器,
其特征在于,
所述燃烧器在不同的燃料喷射器(79a,79b)中包括与所述流体振荡器连接的、多于两组的燃料喷嘴(80a,80b)。
7.根据权利要求6所述的燃烧器,
其特征在于,
不同的所述燃料喷射器(79a,79b)环绕地设置在所述燃烧器矛状件(72)上,并且所属的所述流出管道(86,88)环绕地设置在所述交互作用室(26)上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器,
其特征在于,
至少一个所述燃料喷射器(79)包括基体(71),在所述基体上设置有由所述燃料喷射器包围的所述燃料喷嘴(80),其中所述基体尤其是涡流生成器(74)的涡流叶片(76)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器,
其特征在于,
所述交互作用室在其一端上包括入口(28)并且在其相对置的一端上包括流出区域(32)并且由侧壁或侧壁区域(40)限界,所述侧壁或侧壁区域从所述室的所述入口延伸直至包括所述出口(34,36)的所述流出区域(32),其中至少两个相对置地设置的侧壁或侧壁区域(40)至少在所述流入区域(30)中朝向所述流出区域发散。
10.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器,
其特征在于,
至少两个相对置地设置的侧壁区域(40)在所述交互作用室的所述流入区域中以相对于所述交互作用室的所述入口的流入方向成大于7.5度的角度朝向流出区域发散。
11.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器,
其特征在于,
所述交互作用室基本上旋转对称地构成,其中所述交互作用室(26)至少在所述流入区域中朝向所述流出区域扩散器式地扩宽。
12.一种燃烧器装置(48),其具有多个燃烧器,
-其中主燃烧器(64)设置在一个或多个彼此同心地设置的圆中,
其特征在于,
至少一个燃烧器(56,64)根据权利要求1至11中任一项构成。
13.一种用于燃气轮机(1)的燃烧室(10),
其特征在于,
所述燃烧室包括至少一个根据权利要求1至12中任一项的燃烧器(11,48,56,64)。
14.一种燃气轮机,其具有至少一个燃烧室,
其特征在于,
所述燃烧室根据权利要求13构成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110449309A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 中国航空发动机研究院 一种流体振荡器阵列及其频率同步方法
WO2022237223A1 (zh) * 2021-05-13 2022-11-17 中国航空发动机研究院 一种基于自激扫掠振荡燃油喷嘴的加力燃烧室结构

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3062019B1 (en) * 2015-02-27 2018-11-21 Ansaldo Energia Switzerland AG Method and device for flame stabilization in a burner system of a stationary combustion engine
US10386074B2 (en) * 2016-12-09 2019-08-20 Solar Turbines Incorporated Injector head with a resonator for a gas turbine engine
US11156162B2 (en) * 2018-05-23 2021-10-26 General Electric Company Fluid manifold damper for gas turbine engine
KR102142140B1 (ko) * 2018-09-17 2020-08-06 두산중공업 주식회사 연료 노즐, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
CN114856827B (zh) * 2022-05-12 2023-06-30 中国航发四川燃气涡轮研究院 可调节喷嘴位置及喷射方向的可拆卸扇形喷嘴
KR20240003230A (ko) 2022-06-30 2024-01-08 두산에너빌리티 주식회사 제트 노즐, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
CN117960415A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 箭牌家居集团股份有限公司 振荡器单元及出水装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6718889B1 (en) * 2002-08-30 2004-04-13 Central Boiler, Inc. Draft controlled boiler fuel nozzle
CN101988702A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 通用电气公司 用于涡轮机燃烧器的燃料喷嘴及其形成方法
CN102192504A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 通用电气公司 具有预混合主燃料喷嘴组件的燃烧器
CN102384474A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器
CN102639939A (zh) * 2009-11-30 2012-08-15 西门子公司 燃烧器装置
CN103672965A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3748852A (en) * 1969-12-05 1973-07-31 L Cole Self-stabilizing pressure compensated injector
US5456594A (en) * 1994-03-14 1995-10-10 The Boc Group, Inc. Pulsating combustion method and apparatus
JP3457907B2 (ja) * 1998-12-24 2003-10-20 三菱重工業株式会社 デュアルフュエルノズル
JP2003148710A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
US6820431B2 (en) * 2002-10-31 2004-11-23 General Electric Company Acoustic impedance-matched fuel nozzle device and tunable fuel injection resonator assembly
EP1662202B1 (de) * 2004-11-30 2016-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Brenner für eine Gasturbinenanlage
US20110173983A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 General Electric Company Premix fuel nozzle internal flow path enhancement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6718889B1 (en) * 2002-08-30 2004-04-13 Central Boiler, Inc. Draft controlled boiler fuel nozzle
CN101988702A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 通用电气公司 用于涡轮机燃烧器的燃料喷嘴及其形成方法
CN102639939A (zh) * 2009-11-30 2012-08-15 西门子公司 燃烧器装置
CN102192504A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 通用电气公司 具有预混合主燃料喷嘴组件的燃烧器
CN102384474A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器
CN103672965A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 株式会社日立制作所 燃气轮机燃烧器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110449309A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 中国航空发动机研究院 一种流体振荡器阵列及其频率同步方法
CN110449309B (zh) * 2019-08-16 2020-06-26 中国航空发动机研究院 一种流体振荡器阵列及其频率同步方法
WO2022237223A1 (zh) * 2021-05-13 2022-11-17 中国航空发动机研究院 一种基于自激扫掠振荡燃油喷嘴的加力燃烧室结构
US11913409B2 (en) 2021-05-13 2024-02-27 Aero Engine Academy Of China Afterburner structure with self-excited sweeping oscillating fuel injection nozzles

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