[發(fā)明專利]將燃料與空氣混合物輸送到燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010149659.5
• 申請(qǐng)日: 2010-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101839487A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·B·小戴維斯;T·E·約翰遜;J·T·斯圖爾特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F23D14/48
• 分類號(hào): F23D14/48
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開(kāi)的主題涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造者和操作者期望生產(chǎn)和操作將以高效率操作、同時(shí)產(chǎn)生減少的量的政府管制的燃燒成分的燃?xì)廨啓C(jī)。由燃燒傳統(tǒng)的碳?xì)浠衔锶剂系娜細(xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的主要的受管制排氣成分是氮氧化物(“NOx”)、一氧化碳(“CO”)和未燃燒的碳?xì)浠衔?“HC”)。氮在內(nèi)燃機(jī)中的氧化取決于燃燒系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)中的最大熱氣溫度。形成氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)速率是溫度的函數(shù)。將燃燒室中的燃燒溫度控制到期望溫度將有助于控制NOx成分的形成。

將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器中的燃燒系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)的溫度控制到將會(huì)限制NOx成分的形成的水平的一種方法是在燃燒之前將燃料與燃燒空氣預(yù)混合成“貧”混合物。存在于燃燒器的反應(yīng)區(qū)中的過(guò)量空氣的熱質(zhì)量將吸熱，且會(huì)降低燃燒事件的溫度。

涉及利用燃料與空氣的貧預(yù)混合來(lái)操作的燃燒器的操作問(wèn)題包括在燃燒器反應(yīng)區(qū)的上游的燃燒器預(yù)混合區(qū)段內(nèi)存在可燃混合物。在這種情況下，由于在來(lái)自燃燒區(qū)的火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)入燃燒器的預(yù)混合區(qū)段中時(shí)可能出現(xiàn)的被稱為“逆燃”的效應(yīng)，在預(yù)混合區(qū)段內(nèi)可能會(huì)發(fā)生燃燒。因此，當(dāng)在沒(méi)有點(diǎn)火器的情況下，空氣/燃料混合物在預(yù)混合區(qū)段中的停留時(shí)間和溫度足以使燃燒啟動(dòng)的時(shí)候，就可發(fā)生自燃。在燃燒器的預(yù)混合區(qū)內(nèi)發(fā)生燃燒的結(jié)果可包括使燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能降低以及/或者使燃燒器預(yù)混合區(qū)段過(guò)熱，以及(導(dǎo)致)低于合乎需要的耐用性。

另外，離開(kāi)預(yù)混合器區(qū)段且進(jìn)入燃燒器的反應(yīng)區(qū)的燃料與空氣的混合物應(yīng)該是均勻的，以便實(shí)現(xiàn)期望的排放性能。如果在空氣/燃料流場(chǎng)中存在燃料-空氣的濃度高于其它區(qū)域中的濃度的區(qū)域，則在這些高濃度區(qū)域中的燃燒的產(chǎn)物可達(dá)到較高的燃燒溫度，而且因此，達(dá)到較高水平的NOx。或者，空氣/燃料流場(chǎng)中的燃料-空氣的濃度比其它區(qū)域中的濃度更稀薄的區(qū)域可導(dǎo)致淬滅，因?yàn)椴荒苁固細(xì)浠衔锖?或一氧化碳氧化，從而導(dǎo)致高于期望的CO和HC排放水平。

因此，合乎需要的是實(shí)現(xiàn)具有允許在具有滿意的性能和耐用性的情況下降低受管制成分的排放的特征的用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種具有噴嘴和從第一上游端延伸到第二下游端的燃燒空氣通道的噴嘴組件。燃料分配歧管盤附連到噴嘴的第一上游端上，且可包括延伸通過(guò)其中的開(kāi)口。燃燒空氣通道從第一上游端延伸到第二下游端，燃燒空氣通道對(duì)應(yīng)于噴嘴中的空氣通道且與該空氣通道對(duì)準(zhǔn)。燃料分配凹槽可形成于燃料分配歧管盤的一端中，且從開(kāi)口延伸到空氣通道。燃料回路蓋具有從第一上游端延伸到第二下游的燃燒空氣通道，該燃燒空氣通道對(duì)應(yīng)于燃料分配歧管盤中的空氣通道且與該空氣通道對(duì)準(zhǔn)。燃料回路蓋使燃料分配凹槽閉合，以限定從開(kāi)口延伸到燃燒空氣通道的燃料通道。燃料供應(yīng)導(dǎo)管與開(kāi)口和燃料通道連通，以便于將燃料輸送到空氣通道中的燃燒空氣。

根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

在說(shuō)明書結(jié)論部分處的權(quán)利要求書中特別指出和明確要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可應(yīng)用于其中的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的截面圖；

圖2是體現(xiàn)了本發(fā)明的特征的燃燒裝置組件的等距局部截面圖；

圖3是與圖2的燃燒裝置組件相關(guān)聯(lián)的噴嘴組件的等距局部分解視圖；

圖4是圖3的噴嘴組件的等距視圖；

圖5是與圖2的燃燒裝置組件相關(guān)聯(lián)的噴嘴組件的另一個(gè)實(shí)施例的等距局部分解視圖；

圖6是圖2的燃燒裝置組件的一部分的截面圖；

圖7是圖3的噴嘴組件的下游端的等距視圖；

圖8是在圓8處得到的圖7的噴嘴組件的下游端的一部分的放大視圖；以及

圖9是在圓9處得到的圖6的燃燒裝置組件的一部分的放大視圖。

參照附圖，詳細(xì)描述以實(shí)例的方式闡述了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。

部件列表：

2渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

4渦輪

6燃燒器

8壓縮機(jī)

10燃燒裝置組件

12中心部分

14燃料入口和分配歧管組件

16空氣入口和流動(dòng)調(diào)節(jié)器組件

18旋流穩(wěn)定的噴嘴組件

20出口區(qū)

22燃燒空氣

24高壓氣室

26燃燒器反應(yīng)區(qū)

28入口流動(dòng)調(diào)節(jié)器

30環(huán)形流動(dòng)通道

32圓柱形內(nèi)壁

34有孔的圓柱形外壁