專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的可移動(dòng)燃燒裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)的燃燒器，尤其涉及到在運(yùn)轉(zhuǎn)期間用于移動(dòng)燃燒噴嘴并改變?cè)谌細(xì)廨啓C(jī)燃燒器的文丘利管區(qū)內(nèi)的間隙來(lái)改變?nèi)紵鞯男阅芘c穩(wěn)定性并減少NOX排放量的裝置和方法。
現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)制造和燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要目標(biāo)之一是減少氮氧化合物(NOX)排放量。已經(jīng)提出了許多不同的原理并用于減少這些排放物，例如，借助于降低火焰溫度和氣體在峰值溫度下的停留時(shí)間，或借助于將水或蒸汽引入火焰中。然而，實(shí)用上考慮，妨礙了這些建議中的許多被采用。例如，當(dāng)采用這些建議時(shí)，常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，高昂的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用以及其它性能參數(shù)的下降。
早己發(fā)現(xiàn)文丘利管的形狀可用于穩(wěn)定燃燒火焰。在這些結(jié)構(gòu)方案中，減少NOX排放量是借助于燃燒燃料與空氣的稀薄均勻混合物通過(guò)降低峰值火焰溫度來(lái)達(dá)到的。在預(yù)混合工況中，將燃料供給主、副噴嘴二者(主要地在主噴嘴中)，并在文丘利管上游的預(yù)混合室內(nèi)混合。然后該預(yù)混合氣體在點(diǎn)燃之前流過(guò)文丘利管間隙，并在文丘利管間隙的下游產(chǎn)生燃燒。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，文丘利管間隙對(duì)預(yù)混合工況中的排放有影響。尤其是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以預(yù)混合工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，較小的間隙，引起排放量減少。然而認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)，也意味著已認(rèn)識(shí)到燃料噴嘴、套和各種輔助部件通常均剛性固定于燃燒器內(nèi)，在這些部件之間，無(wú)故意的或預(yù)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般情況下，這些部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)于燃燒器的運(yùn)行只是伴隨的，即僅僅是熱膨脹的結(jié)果。這樣，已經(jīng)知道，在以預(yù)混合工況運(yùn)行期間，希望不僅改變間隙，而且相對(duì)于燃燒器端板和間隙移動(dòng)輔助燃料噴嘴。
因此，按照本發(fā)明，提供了一種在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器內(nèi)可移動(dòng)的燃燒裝置，其中文丘利管上游的燃燒器中心體可軸向移動(dòng)以改變文丘利管和中心體之間的間隙范圍和軸向移動(dòng)輔助燃料噴嘴，在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，所有的位移是有意和故意的。為了這一點(diǎn)，燃燒器的中心體支承在軸向可移動(dòng)的支承件或管上，后者還支承輔助燃料噴嘴，并把燃料輸送到那里。該管子以其穿過(guò)燃燒器蓋的端部連接于外螺紋中心體支承件，最好是一個(gè)套，以便和固定于蓋外側(cè)并從蓋外側(cè)可及的螺紋件配合。該支承件固定于蓋，以防止中心體軸向移動(dòng)期間它產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，借助于轉(zhuǎn)動(dòng)，蓋外側(cè)的內(nèi)螺紋件，支承輔助燃料噴嘴的中心體支承件，以及包括內(nèi)套、旋流器葉片和其它構(gòu)件的輔助構(gòu)件均相對(duì)于蓋、文丘利管和主燃料噴嘴軸向移動(dòng)。這樣，中心體的下游端相對(duì)于文丘利管獲得軸向調(diào)節(jié)，借此，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間文丘利管和中心體端部之間的間隙以及輔助燃料噴嘴的位置可得到調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器組件，它包括一個(gè)具有一外套，一支承內(nèi)套和蓋的中心體，并圍繞軸線布置的燃燒器本體;在燃燒本體內(nèi)由所述組件支承的用于供應(yīng)燃料的裝置;在燃料室本體內(nèi)用于供應(yīng)空氣的裝置;構(gòu)成文丘利管的裝置;包括一部分與文丘利管構(gòu)成間隙的中心體的裝置。還提供了在燃燒器本體外部并連接于中心體以便軸向移動(dòng)中心體來(lái)改變文丘利管間隙大小的裝置。
在本發(fā)明的另一優(yōu)先實(shí)施例中，提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室組件，它包括一個(gè)具有一外套，一支承內(nèi)套和蓋的中心體的燃燒器本體;在燃燒器本體內(nèi)包括一燃料噴嘴用于供應(yīng)燃料的裝置;及燃燒室本體外連接于燃料噴嘴用于軸向移動(dòng)燃料噴嘴以便相對(duì)于燃燒器本體改變?nèi)紵龂娮燧S向位置的裝置。
在本發(fā)明的又一優(yōu)先實(shí)施例中，提供了一種操作燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法，其中燃燒器具有一個(gè)燃料/空氣預(yù)混合室，一個(gè)在預(yù)混合室下游的燃燒室及一個(gè)文丘利管，該方法包括下列步驟使燃料/空氣混合物經(jīng)由文丘利管的一固定面和一可移動(dòng)面形成的間隙流入燃燒室，并借助于相對(duì)于固定面移動(dòng)可移動(dòng)面來(lái)改變間隙的大小。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，提供了一種操作燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的方法，其中，燃燒器在靠近燃燒器前端具有一固定的主燃料噴嘴，在主燃料噴嘴的軸向下游處有一可移動(dòng)的輔助燃料噴嘴，該方法包括如下步驟在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，相對(duì)于主燃料噴嘴軸向移動(dòng)輔助燃料噴嘴。
因此，本發(fā)明的主要目的是要提供各種用于在運(yùn)轉(zhuǎn)中移動(dòng)燃燒器中心體、借此相對(duì)于蓋移動(dòng)輔助燃燒噴嘴、從而按照在不用水的低NOX的燃?xì)廨啓C(jī)中所希望那樣來(lái)改變文丘利管中間隙的新穎與改進(jìn)了的裝置及方法。
當(dāng)參照下面的說(shuō)明書(shū)、附加的權(quán)利要求書(shū)和附圖時(shí)，本發(fā)明的這些與其它的目的與優(yōu)點(diǎn)便會(huì)變得更加明顯。


圖1為燃?xì)廨啓C(jī)部分燃燒器的破碎橫剖視圖，僅表示燃燒器的上半部分，燃燒器的中心體處在其最前端位置上;
圖2為類似于圖1的視圖，表示燃燒器的中心體處在其它充分軸向移動(dòng)處的最后端位置上。
現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，本發(fā)明的一個(gè)例子表示在這些附圖里。
現(xiàn)在參照這些附圖，表示了燃?xì)廨啓C(jī)一系列環(huán)形燃燒器中的一個(gè)燃燒器的一部分，其中僅表示了總的以10表示的一個(gè)燃燒器的上半部分，下半部分是上半部分的鏡形。因此，多個(gè)燃燒室和預(yù)燃室沿圓周配置在燃燒器內(nèi)。燃燒室10包括一個(gè)外套12，一個(gè)總的以14表示的中心體。外套12在其后端連接于形成文丘利管或縮徑部18的錐壁16。外套12的前端，包括在燃燒器內(nèi)通常有的未示出的輔助結(jié)構(gòu)，經(jīng)適當(dāng)?shù)闹С袚螚U20連接于燃燒室端板或蓋22。該蓋裝有多個(gè)主燃料噴嘴24，后者將燃料分布在外套12和中心體14之間的室內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，空氣流入燃燒室是用普通的方法完成的，例如沿圖1中的套12的外側(cè)自右向左流動(dòng)，然后在套12和26內(nèi)自左向右流動(dòng)，并在軸套28內(nèi)圍繞管42自左至右流動(dòng)，如箭頭所示。
按照本發(fā)明，中心體14借助于下述的中心體支承結(jié)構(gòu)相對(duì)于蓋22，外套12和輔助支承結(jié)構(gòu)可軸向移動(dòng)。參照?qǐng)D1便會(huì)理解，中心體14包括一個(gè)內(nèi)套26，一個(gè)適當(dāng)開(kāi)孔能使空氣通過(guò)軸套28的中心軸套或支承結(jié)構(gòu)28，在其前部位置連接內(nèi)套26和軸套28的多個(gè)翼30，以及連接內(nèi)套26和靠近文丘利管18的軸套28的下游端的旋流器葉片32。彈簧密封裝置34配置于中心體14尤其是它的內(nèi)套26和外套12的靜止元件之間。中心體14還包括具有一連串用于把燃料分配到輔助區(qū)和調(diào)節(jié)裝置噴嘴的幅條形燃料管40的輔助燃料噴嘴38。輔助噴嘴38安裝在支承件或管42上，其中的燃料被輸送到輔助燃料噴嘴38和調(diào)節(jié)裝置噴嘴。管42在其下游端經(jīng)多個(gè)沿圓周間隔分布的旋流器葉片44由軸套28支承。管42的前端固定在制有外螺紋的支承元件46內(nèi)。元件46終止于具有適當(dāng)螺栓孔的擴(kuò)大的突緣48的內(nèi)端。支承環(huán)50用螺釘連接于突緣48的內(nèi)側(cè)與自突緣48徑向向外和軸向向后伸出以便和軸套48連接的多個(gè)撐桿52上。因此，可以理解，當(dāng)支承元件46位移時(shí)，中心體14和輔助噴嘴38兩者隨支承元件48一起軸向移動(dòng)。元件46通過(guò)未示出的裝置固定在蓋22上，因此元件46能軸向移動(dòng)，但不能旋動(dòng)。
為了軸向移動(dòng)支承元件46，裝有內(nèi)螺紋旋轉(zhuǎn)外套或螺母54，它通過(guò)螺紋和外螺紋支承元件46嚙合。外套54在其外側(cè)端具有一整體突緣56。一環(huán)形元件58固定在套54的內(nèi)端，在端板60的突緣56的相反側(cè)。端板60通過(guò)未示出的裝置固定在蓋22上，防止轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)形元件58和端板60之間裝有墊片62，而在突緣56和端板60之間裝有類似的墊片64。可以理解，例如當(dāng)使用一扳手使外套54轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支承元件46會(huì)向內(nèi)擰進(jìn)或向外擰出螺絲，從而沿相反方向軸向移動(dòng)。因此，中心體14可在如圖1和2中所示的二板端位置之間軸向移動(dòng)，并保持在它們之間的任何經(jīng)軸向調(diào)節(jié)過(guò)的位置上。
比較圖1和2可以知道，通過(guò)擰外支承套54使中心體14朝蓋22向前移動(dòng)，并移到圖1中所示的最前端位置，中心體14末端和文丘利管18之間的間隙“a”展開(kāi)到最大程度。另外，由管42支承的輔助燃料噴嘴38處在如圖1中所示的最前端位置。當(dāng)希望改變文丘利管和中心體之間的間隙并重新定位輔助噴嘴時(shí)，操作者可使用扳手?jǐn)Q動(dòng)套54。由于轉(zhuǎn)動(dòng)套54，螺紋作用移動(dòng)支承元件46，從而移動(dòng)中心體14，沿軸向向后方向移動(dòng)到某一調(diào)節(jié)過(guò)的位置。如圖2中所示，當(dāng)把中心體14移動(dòng)到軸向最后的位置時(shí)，中心體14的末端可閉合到最小的間隙“b”。同樣地，燃料噴嘴38隨中心體14同時(shí)被推進(jìn)到其最后端的位置。可以理解，輔助燃料噴嘴的位置及所述間隙的大小，就上述裝置來(lái)說(shuō)是同時(shí)改變的，因此，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)以預(yù)混合工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，中心體末端和文丘利管之間的間隙可以改變來(lái)選擇軸向調(diào)節(jié)位置，以便在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間調(diào)節(jié)燃燒室，使排放量減至最少。
盡管連同目前被認(rèn)為是最實(shí)際和最優(yōu)先的實(shí)施例一起敘述了本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)明了，本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而卻卻相反，是要覆蓋包括在所附權(quán)利要求書(shū)的精度和范圍內(nèi)的種種變型與等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器組件，包括一個(gè)具有一外套、一支承內(nèi)套與蓋的中心體的并圍繞某一軸線布置的燃燒器件；在燃燒體內(nèi)由所述組件支承用于供給燃料的裝置；在燃燒器體內(nèi)用于供給空氣的裝置；確定文丘利管的裝置；包括一部分中心體的確定和文丘利管之間間隙的裝置；在燃燒器體外部并連接于中心體用于沿軸向移動(dòng)中心體以改變文丘利管間隙尺寸的裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于包括一個(gè)由燃燒器體支承的主燃料噴嘴和由所述移動(dòng)裝置支承以便跟其一起軸向移動(dòng)的輔助燃料噴嘴。
3.按權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于所述移動(dòng)裝置包括一個(gè)經(jīng)所述蓋延伸并支承輔助燃料噴嘴的支撐元件，以及用于軸承移動(dòng)所述支撐元件來(lái)和中心體一起移動(dòng)輔助燃料噴嘴的裝置。
4.一種操作具有一個(gè)燃料/空氣預(yù)混合室、一個(gè)在預(yù)混合室下游的燃燒器燃燒室和一個(gè)文丘利管的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法，其特征在于包括下列步驟將燃料/空氣混合物經(jīng)由文丘利管的固定表面和一可移動(dòng)表面之間形成的間隙引入燃燒室;相對(duì)于固定表面移動(dòng)可移動(dòng)表面來(lái)改變所述間隙的大小。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于改變間隙的步驟是在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間進(jìn)行的。
6.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述燃燒器具有一固定的主燃料噴嘴和一可移動(dòng)的輔助燃料噴嘴，該方法包括沿軸向相對(duì)于文丘利管移動(dòng)輔助燃料噴嘴的步驟。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于包括沿軸向同時(shí)移動(dòng)輔助燃料噴嘴和改變間隙大小的步驟。
8.按權(quán)利要求4所述的方法，其中燃燒器具有一個(gè)包括可移動(dòng)表面的中心體，其特征在于該方法包括軸向移動(dòng)中心體來(lái)移動(dòng)可移動(dòng)表面的步驟。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于燃燒器具有一固定的主燃料噴嘴和一可移動(dòng)的輔助燃料噴嘴，該方法包括相對(duì)于文丘利管軸向移動(dòng)中心體來(lái)軸向移動(dòng)輔助燃料噴嘴的步驟。
10.一種操作燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法，其中燃燒器具有一個(gè)靠近燃燒器前端的固定主燃料噴嘴和一個(gè)在主燃料噴嘴軸向下游的可移動(dòng)輔助燃料噴嘴，其特征在于包括在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間相對(duì)于主燃料噴嘴軸向移動(dòng)輔助燃料噴嘴的步驟。
全文摘要
可移動(dòng)燃燒系統(tǒng)包括一個(gè)確定文丘利管的外套和一個(gè)包括終止于旋流器葉片，確定中心體最后端與文丘利管之間間隙的內(nèi)套的中心體。輔助燃料噴嘴處于中心體內(nèi)，中心體安裝于燃燒器蓋以便自蓋外側(cè)某個(gè)位置上軸向作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，并在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間軸向移動(dòng)輔助燃料噴嘴并改變中心體與文丘利管之間的間隙。
文檔編號(hào)F23R3/28GK1058262SQ9110458
公開(kāi)日1992年1月29日 申請(qǐng)日期1991年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月10日
發(fā)明者約翰·E·福特, 艾伯特·邁爾斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司