[發明專利]對渦輪燃燒器燃料噴嘴中火焰穩定和回火的主動控制

無效

• 申請號: 201010176819.5
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101949540A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 嚴鐘昊;W·S·齊明斯基;C·X·斯蒂芬森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23D14/48
• 分類號: F23D14/48;F23D14/58;F23D14/82
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

有關美國聯邦資助的研究&開發聲明

本發明根據美國能源部所授予的DE-FC26-05NT42643號合同由美國政府支持完成。美國政府擁有本發明的一定權利。

技術領域

文中的主題涉及用于燃氣渦輪發動機的燃料噴嘴。更具體而言，本公開主題涉及消除與燃料噴嘴相關的回火和火焰穩定。

背景技術

燃氣渦輪發動機燃燒燃料和空氣的混合物以產生熱的燃燒氣體，該氣體繼而又驅動一個或多個渦輪。具體而言，熱燃燒氣體迫使渦輪葉片旋轉，從而驅動軸用以旋轉一個或多個負載，例如，發電機。如所了解的那樣，火焰形成在具有燃料和空氣的可燃混合物的燃燒區中。令人遺憾的是，火焰可能潛在地從燃燒區向上游傳播到燃料噴嘴中，這可導致因燃燒熱而造成破壞。此種現象通常稱為回火。同樣，火焰有時可能形成在表面上或附近，這也可導致因燃燒熱而造成破壞。此種現象通常稱為火焰穩定。例如，火焰穩定可發生在低速區域中的燃料噴嘴上或附近。具體而言，噴射燃料流到空氣流中可在燃料流的噴射點附近造成低速區域，這可能導致火焰穩定。

發明內容

下文概述了與初始要求得到專利保護的本發明的范圍相稱的一些實施例。這些實施例并非旨在限制要求得到專利保護的本發明的范圍，而是這些實施例僅意圖提供對本發明可能形式的簡要概述。實際上，本發明可包含可能類似或不同于下文所闡述的實施例的多種形式。

在第一實施例中，一種系統包括渦輪燃燒器燃料噴嘴，該燃料噴嘴包括：渦流導葉；以及噴射孔，其構造成用以響應于檢測到表示火焰在渦輪燃燒器燃料噴嘴內的狀態而在渦流導葉的下游區域中噴射流體。

在第二實施例中，一種系統包括渦輪燃燒器燃料噴嘴，該燃料噴嘴包括：空氣通路；燃料通路；燃料-空氣混合物區域，其接收來自于空氣通路的空氣和接收來自于燃料通路的燃料；以及流體噴射孔，其構造成用以響應于檢測到表示火焰在渦輪燃燒器燃料噴嘴內的狀態而在燃料-空氣混合物區域中噴射流體。

在第三實施例中，一種系統包括：燃料噴嘴火焰傳感器，其構造成用以檢測表示火焰在渦輪燃燒器燃料噴嘴內的狀態；以及燃料噴嘴火焰控制器，其構造成用以響應于來自燃料噴嘴火焰傳感器的表示該狀態的信號而控制噴射流體到渦輪燃燒器燃料噴嘴中。

附圖說明

當參考附圖研讀以下詳細描述時，將會更好地理解本發明的這些及其它特征、方面和優點，全部附圖中相似的符合表示相似的部分，在附圖中：

圖1是根據本技術的實施例的燃氣渦輪系統的示意性方框圖；

圖2是根據本技術的實施例的燃氣渦輪發動機(如圖1中所示)的剖面側視圖；

圖3是燃氣渦輪發動機(如圖2中所示)的燃燒器的剖面側視圖，顯示了根據本技術的實施例的多個燃料噴嘴；

圖4是根據本技術的實施例的燃料噴嘴(如圖3中所示)的方框圖；和

圖5是根據本技術的一些實施例的燃料噴嘴(如圖4中所示)的預混合器的透視剖視圖；以及

圖6是根據本技術的實施例的燃料噴嘴(如圖3中所示)的透視剖視圖。

零件清單

10渦輪系統

12燃料噴嘴

14燃料源

16空氣源

18稀釋劑源

20燃燒器

22箭頭

24渦輪

26軸

28壓縮機

30負載

31空氣源

32空氣進口

33排氣出口

34火焰監控器

36傳感器

38控制器

40渦輪葉片

42葉片

44頭端

46端蓋

48燃燒器帽蓋組件

50燃燒器室

52流動套筒

54襯套

56中空環形空間

58過渡件

60定向線

62倉室

64噴嘴空氣進口

66上游部分

67流體通路

68環形本體

69定向箭頭

70環形通道

72渦流導葉

73軸向方向

74徑向方向

75周向方向

76壁

78燃料隔間

80燃料噴射孔

81定向流動線

82下游部分

84流體噴射孔

86流體隔間

88環形壁

90主要空氣閥

92預混合器

94分隔件