[發明專利]用于天然氣旋流穩定噴嘴的液體燃料增強和方法

無效

• 申請號: 200710162228.0
• 申請日: 2007-10-08
• 公開（公告）號: CN101158479A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: W·S·齊明斯基;V·納卡尼;A·K·維
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 彭武;廖凌玲

技術領域

本發明涉及用于天然氣旋流穩定噴嘴的液體燃料增強和方法。

背景技術

燃氣輪機制造商是經常性地專心于生產新的燃氣輪機的研究和工程程序，該燃氣輪機將在高效率下工作而不會生成不希望的空氣污染排放物。通常由燃氣輪機燃燒常規的碳氫化合物燃料產生的主要空氣污染排放物是氮氧化物，一氧化碳和未燃的碳氫化合物。通常，發動機排放物分為兩類：由于高火焰溫度形成的排放物(NO_x)，和由于不允許燃料空氣完全反應的低火焰溫度形成的排放物(HC&CO)。

控制熱發動機燃燒室反應區溫度低于生成熱NO_x水平的一個優選方法，是在燃燒前預混合燃料和空氣成為稀混合物。存在于稀預混合燃燒室反應區中的過剩空氣的熱質量吸收熱量并減少燃燒產物的溫升到不生成熱NO_x的水平。

用于發電的燃氣輪機通常采用燃料噴嘴，其構造用于“雙燃料”或者“單燃氣”。“單燃氣”涉及燃燒例如天然氣的運行，而“雙燃料”涉及能夠燃燒天然氣或者液體燃料的運行能力。如果無法利用天然氣，該“雙燃料”結構通常采用作為備用燃料而使用的油。當液體燃料運行所需的噴嘴部分和所有相關設備無法滿足時，為了降低成本提供“單燃氣”結構。通常，燃料噴嘴設計成具有“雙燃料”能力，并且“單燃氣”型式是對雙燃料設計的修改，其中液體燃料部分從噴嘴中省略并且采用類似尺寸和形狀的部件來代替，但是沒有液體燃料盒的內部特征。這個替換部件被稱為“單燃氣插件”。圖1示出了常規的水/油/霧化空氣盒，包括油，霧化空氣和水的入口101，103，105和通道102，104，106。

參考圖2，旋流噴嘴式(swozzle?type)噴燃器的示例被示意性地示出。來自高壓氣室的空氣在112處進入噴燃器110，該高壓氣室除了進入燃燒室反應區的排氣端114圍繞著該裝置。

在通過入口112之后，空氣進入旋流器或者“旋流噴嘴”裝置116中。旋流噴嘴裝置包括通過多個空氣翼面形導向葉片122連接的轂118(例如中心體)和與罩120，這些導向葉片傳遞渦旋給通過預混合器的燃燒空氣。每個導向葉片122包括通過空氣翼面核心的(多條)氣體燃料供應通道124。這些燃料通道分配氣體燃料到穿透空氣翼面壁的氣體燃料噴射孔(在圖2中未示出)中。氣體燃料通過(多個)入口和(多條)環形通道126進入旋流噴嘴裝置，該環形通道供應到導向葉片通道124中。氣體燃料開始與燃燒空氣在旋流噴嘴裝置128中混合，燃料/空氣的混合在環形通道130中完成，該環形通道由中心體延伸部132和旋流噴嘴罩延伸部134形成。在離開環形通道后，燃料/空氣混合物進入燃燒室反應區，在那里進行燃燒。

發明內容

本發明提供了對于常規旋流噴嘴式噴燃器的改進，由此使得它們能夠采用液體燃料運行，而不需要提供用于消除NO_x的水噴射或者用于霧化液體燃料的專門空氣供應。

因此，本發明可以實施為用于燃氣輪機燃燒系統的噴燃器，該該噴燃器包括：外周壁；同軸地設置在所述外壁內的噴燃器中心體；和燃料/空氣預混合器，包括空氣入口、至少一個氣體燃料噴射孔、至少一個液體燃料噴射口和環形混合通道，燃料/空氣預混合器在環形混合通道中選擇地混合用于噴射到燃燒室反應區中的氣體燃料和空氣或者液體燃料和空氣，其中燃料/空氣預混合器包括在空氣入口下游的旋流噴嘴裝置，旋流噴嘴裝置包括將渦流施加給進入空氣的多個旋流噴嘴裝置導向葉片，且其中每個旋流噴嘴裝置導向葉片包括與所述至少一個氣體燃料噴射孔相連通的內氣體燃料流動通道，和引導氣體燃料進入內氣體燃料流動通道的氣體燃料入口，并且其中旋流噴嘴裝置進一步包括與所述至少一個液體燃料噴射口相連通的內液體燃料流動通道，和引導液體燃料進入內液體燃料流動通道的液體燃料入口。