CN1080383A - 降低成本的干燥的低氧化氮燃烧室罩子的主要组件 - Google Patents

Abstract

燃气轮机的燃烧室罩子组件包括一个外套(12)， 一个固定到外套筒的前端的冲击板(14)。冲击板带 有一组燃油喷嘴开口(18)和一个辅助燃油喷嘴开口 (20)。一组端部开口的喷嘴罩子(28)固定到与各主 燃油喷嘴开口(18)成直线的冲击板(14)上，并且一个 喷嘴环(32)固定到每个喷嘴罩子(28)的后端。

Description

本发明涉及到气体和液体为燃料的涡轮，尤其涉及到发电厂中使用的工业燃气轮机中的燃烧室。

燃烧室组件从单一的燃料喷嘴结构到具有双燃烧区域性能的多喷嘴的干燥的低No_X结构，已经发出了多年。燃烧元件的成本，与新式的燃烧系统的提高性能并降低排出有关的机械的复杂性成正比增加。

罩子的主喷嘴了组件的作用是，将从燃油喷嘴和端部覆盖组件而来的燃油和空气输送到燃烧室的主要区域。空气和燃烧油轴向地通过每个主喷嘴子。空气以径向向内的方向通过每个主罩子的侧壁，从而为罩子壁面提供冷却。空气也通过罩子冲击板上的多个孔，从而冷却了板子并补充了整个罩子的空气流。

现有的干燥的低No_X燃烧器罩子结构由许多板状金属和加工部件的焊接或铜焊组件而构成。该组件的缺点是：

（1）多样部件的生产成本不断增加;

（2）由于包括许多加工过程，组件成本高;

（3）制造循环时间过长，并妨碍在有限容积的车间内生产一定体积的组件。

本以明的目的是在以下的约束范围内减少干燥的低No_X燃烧室罩子组件的成本：

（1）罩子组件必须连续地空气动力学地作用而没有性能的损害;

（2）罩子的机械的整体性必须保持;

（3）罩子必须实际上象一个替换件样装配，而没有机械或性能冲击或需要变换燃气轮机燃烧系统的任何其它元件。

根据本发明的一个实施例，提供一个单个的干燥的低No_X燃烧室罩子组件，其大大地减少了每个组件的另件数量，例如对于六喷嘴罩子组件是27件代替了45件。在该实施例中，该组件包括一个以公知的方法适应于连接到燃烧室壳体上的，通常为圆柱体形的外罩套筒。该外套筒安装在它的开口前端（或下游），即最接近于燃烧室的燃烧区域端，一个圆环状盘形的冲击板带有一个滑动配合于套筒内，并且（例如通过焊接）将其固定的向前伸展的外环形环。在实施例中，冲击板也可以和围绕组件的中心轴环形排到的六个相对大的主喷嘴开口和位于板子中心的较大的辅助喷嘴开口一起形成。

每个主喷嘴开口由锥形进口部分限定，而辅助喷嘴开口由后边伸展的环形内环所限定。除了内环和外环，基本上冲击板的整个表面上构成有许多相对小的冷却孔。

带有端部开口的，锥形管状件形式的主喷嘴罩子利用在后面方向的喷嘴罩子的径向向内锥形部分，而固定到每个主喷嘴开口的后边的面对的自由边。罩子的最前边的轴向部分也带有一排冷却孔，与冲击板的锥形进口部分上的冷却孔一起形成一个基本上连续的冷却孔图案。

一个径向向外伸的环形罩子的环，固定到每个罩子的后边缘从而提供了如下描述的喷嘴环的安装凸缘。

套筒形的喷嘴环在用于邻接罩子环的环形凸缘的前端，有一个类似的径向凸缘，其环开口和罩子开口基本上在一条直线上。具轴向和径向部分的环形环的挡圈环固定到罩子环上，其径向部分与 的凸缘搭接，从而使环相对罩子固定。

因而本发明在其较广的范围描述为：具有一个包括一个外套筒的燃烧室罩子组件，一个固定到外套筒的前端的冲击板，与一组主燃油喷嘴开口和一个辅助燃油喷嘴开口一起形成的冲击板，与各个主燃油喷嘴开口成一条直线地固定到冲击板上的一组端部开口的喷嘴罩子，和固定到各个喷踊罩子后端的一组喷嘴环。

上述的结构与现有的燃烧室罩子组件结构相比较相当简单，制造成本低，但对性能没有影响。为了修理和/或替换，罩子很容易地从燃烧室中移出而不需要替换燃烧系统的其它部件。

本发明的其它目的和优点，从下面的详细描述中将变得更明显。

图1是根据本发明的实施例的套筒罩组件的侧视图;

图2是图1所示的局部视图的放大详图;

图3是图1所示的组件的后视图;

图4是图1所示组件的部分前视图。

参照附图，尤其图1和2，根据本发明的实施例燃烧室罩组件10通常包括一个圆柱形的，端部开口的罩子套筒12，其适于通过任何适当的装置，例如螺栓等连接到燃烧室壳体组件（未表示出）。

罩子套筒12在其前开口端中容纳一个包括有一个前伸的，外部的环形的环状部分16的冲击板14，该环状物用于摩擦地衔接并焊接到套筒12的内表面。在实施例中，最好从图3中可以看到，冲击板14也包括六个燃油喷嘴开口18和一个中心设置的辅助燃油喷嘴开口20。圆形的开口18相对中心轴A和圆形的辅助喷嘴开口20圆形地排列。相对每个开口或孔18，有一个向内或向后延伸的倾斜的或锥形的限定开口18的板状部分22。冲击板中心孔20具有一个焊接在其上的内 环形环24，其向内延伸，远离燃烧区域。主喷嘴的单个和辅助喷嘴安装在各个开口18和20中的这种方式，未构成本发明的部分。

包括有锥形部分22和主燃油喷嘴开口18（但不包括内圆环和外圆环16和24）之间的所有面积的冲击板14具有冷却孔26，这些孔基本上在它的整个表面分布。通过冲击板14的空气用于冷却板子并提供用于燃烧过程中的整个罩子组件的空气流。

由图1和图2中可以最好地看出，包括有端部开口的管状件的一个主喷嘴罩子28，它具有在后边方向延伸的向内的锥形表面，并被焊接到限定各个开口18的每个锥形部分22的后边面对的自由边缘25上（图2）。到每个罩子28的最后的边缘，固定（例如通过焊接）有一个径向向外延伸的罩子的环或安装环的凸缘30。与径向安装凸缘24一起形成的环状喷嘴环32对接凸缘30，并且当喷嘴32相对罩子环28恰当定向之后，借助于焊接在相应位置上的环的挡圈环36，将环固定到罩子上。环的挡圈环36分别具有轴向的和径向的部分38、40，从而部分38可以焊接到凸缘30上并且部分40径向向内延伸与环32的凸缘34搭接，从而防止了罩子28和环32的分离。

为了相对相关的主喷嘴（未示出）提供一个自动的调节度，以考虑在燃烧室的装配过程中轻微的不成直线和/或累积公差，可以在凸缘34和挡圈环32的轴向部分38之间，提供一个微小的环形间隙。

上述描述的各种元件最好通过焊接固定。实施例中的以下元件除外的所有元件，最好由0.62英寸厚的Hastalloy-X板制成。喷嘴环由403SS杆料加工制成，喷嘴环挡图是由0.45英寸厚的Hastallay-X板制成。

上述的实施例（对于六个喷嘴燃烧室）少了40%的部件（27个部件， 而在现有的所用的罩子组件中为45件），并且具有较少的18个焊点。从而，大大地节约了成本。同时，初步试验显示No_X的排放最是低的，并可能低于现有的罩子组件。

当本发明与现在被认为最实际和最佳的实施例一起描述时，可以理解本发明不限于所公开的实施例。相反，其包括了在所附权利要求的精神和范围之内的各种改进和相应的结构。

Claims (16)

1、一种燃烧室罩子组件包括：一个外套筒，一个固定到外套筒前端的冲击板，与一组主燃油喷嘴开口和单个的辅助燃油喷嘴开口一起构成的冲击板，一组端部开口的，单壁面的喷嘴罩子与相应的所主燃油喷嘴开口的其中之一成一条直线地固定到冲击板上，和一组固定到各个所述喷嘴罩子后端的喷嘴环。

2、权利要求1所述的燃烧室罩子组件，其中所述的冲击板基本上在其全部表面上带有一系列冷却孔。

3、权利要求1所述的燃烧室罩子组件，其中所述的冲击板带有绕其外圆周的一个第一个轴向延伸的环，及一个绕其辅助喷嘴开口的第二个轴向延伸的环。

4、权利要求3所述的燃烧室罩子组件，其中所述的第一个环套筒式地容纳在所述套筒的前端。

5、权利要求1所述的燃烧室罩子组件，其中每个喷嘴罩子具有一个带有一系列冷却孔的前部。

6、权利要求1所述的燃烧室罩子组件，其中每喷嘴罩子在其后端带有径向凸缘，并且每个喷嘴环带有与所述罩子径向凸缘相邻接的相应的径向凸缘。

7、权利要求6所述的燃烧室罩子组件，其中环形环以搭接的方式固定到每个罩子径向凸缘上，从而使环相对罩子固定。

8、权利要求7所述的燃烧室罩子组件，其中所述的环形的环相对罩子是可以移动的。

9、用于固定燃气轮面燃烧室壳体的一种燃烧罩子组件，罩子组件包括：一个外部的套筒，一个固定到外部的套筒的前端的冲击板，由一组主燃油喷嘴开口和一个辅助燃油喷嘴开口一起形成的冲击板，冲击板围绕其外圆周带有一个第一个轴向延伸的环，和围绕所述的辅助喷嘴开口伸展的一个第二轴向延伸的环，冲击板基本上在整个表面上带有一系列冷却口，一组端部开口的喷嘴罩子固定到限定所述主燃油喷嘴开口的冲击板的各个自由边缘，并且喷嘴环固定到每个喷嘴罩子的后端。

10、权利要求9所述的燃烧室罩子组件，其中第一环套筒式地容纳于所述的套筒的前端中。

11、权利要求9所述的燃烧室罩子组件，其中每个罩子有一个带有一排冷却孔的前面部分。

12、权利要求9所述的燃烧室罩子组件，其中每个喷嘴罩子在其后端带有一个径向凸缘，并且每个喷嘴环带有一个相应的径向凸缘与所述的罩子径向凸缘邻接。

13、权利要求12所述的燃烧室罩子组件，其中当允许环形相对所述罩子移动时，该环形环的挡圈以搭接的方式将其径向凸缘与每个罩子的径向凸缘相固定。

14、用于固定到燃气轮机的燃烧室的壳体上的一种燃烧罩子组件，罩子组件包括：一个外部的套筒，一个固定到外部套筒的前端的冲击板，由一组主燃油喷嘴开口和一个辅助燃油喷嘴开口一起形成冲击板，冲击基本上在其整个表面上带有一系列冷却孔;一组端部开口的喷嘴罩子固定到限定主燃油喷嘴开口的冲击板的各个自由边缘部分，一组喷嘴环固定到各个喷嘴罩子的后端，其中每个喷嘴罩子在其后端带有径向凸缘，并且每个喷嘴环带有一个与罩子的径向凸缘相邻接的相应的径向凸缘。

15、权利要求14的燃烧室罩子组件，其中每个喷嘴罩子具有一个带有一排冷却孔的前端。

16、权利要求14所述的燃烧室罩子组件，其中一个环形环的挡圈，以搭接的方式将其径向凸缘固定到每个罩子的径向凸缘上，从而使环相对罩子固定。

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