[發明專利]燃料噴嘴被動吹掃帽流

有效

• 申請號: 201210022665.3
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102589005A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: D·M·貝利;R·羅爾森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/02
• 分類號: F23R3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及燃氣輪機，并且更具體而言，涉及用于燃氣輪機發動機的燃料噴嘴，其包括在四元(quat)燃料噴射之前對燃料噴嘴尖部使用從端帽冷卻流供應的被動吹掃流的冷卻回路。

背景技術

傳統的四元燃料噴射系統利用與四元燃料混合的CdC空氣來進行被動吹掃供應。在被動吹掃供應中存在燃料會提高被動吹掃腔體中和燃料噴嘴尖部內的攏焰的風險。使用沒有四元燃料的端帽吹掃供應來提供用以吹掃燃料噴嘴尖部和消除設計中的攏焰風險的備選手段將是合乎需要的。

發明內容

在一個示例性實施例中，一種用于燃氣輪機中的燃料噴嘴的冷卻回路包括：接收壓縮機排出空氣的環帶；包括燃料通道的四元帽，四元燃料通過該燃料通道而噴射向燃料噴嘴；以及形成于四元帽中且接收來自環帶的壓縮機排出空氣的空氣通道。空氣通道定位在燃料通道的上游，使得壓縮機排出空氣不與四元燃料混合。燃料噴嘴中的吹掃通道接收來自空氣通道的壓縮機排出空氣。吹掃通道將壓縮機排出空氣引導到燃料噴嘴，以進行尖部冷卻。

在另一個示例性實施例中，一種冷卻燃氣輪機中的燃料噴嘴的方法包括以下步驟：(a)在環帶中接收壓縮機排出空氣；(b)將來自環帶的壓縮機排出空氣引導到形成于四元帽中的空氣通道，其中，空氣通道定位在四元燃料通道的上游，使得空氣通道中的壓縮機排出空氣不與四元燃料混合；以及(c)在燃料噴嘴中的吹掃通道中接收來自空氣通道的壓縮機排出空氣，吹掃通道將壓縮機排出空氣引導到燃料噴嘴，以進行尖部冷卻。

在又一個示例性實施例中，一種用于燃氣輪機中的燃料噴嘴的冷卻回路包括：接收來自渦輪的壓縮機的被動吹掃流的端帽腔體；以及設置在旋流嘴護罩中的燃料噴嘴旋流嘴，其對進入的燃料和空氣施加旋流。吹掃槽口形成于旋流嘴護罩中且通過燃料噴嘴旋流嘴而與端帽腔體處于流體連通。吹掃槽口定位在四元燃料噴射通道的上游，并且被動吹掃流進入燃料噴嘴的燃料噴嘴尖部腔體，以提供尖部冷卻和尖部吹掃體積，而不混合被動吹掃流與四元燃料。

附圖說明

圖1是燃氣輪機的簡化的截面；

圖2是顯示了燃燒器的燃料噴嘴的截面圖；

圖3和4是外部燃料噴嘴的截面圖；以及

圖5和6是中心燃料噴嘴的截面圖。

部件列表：

10燃氣輪機

12壓縮機

14燃燒器

16渦輪

20冷卻回路

22噴嘴尖部端

24環帶

26四元帽

27燃料通道

28旋流嘴組件

30空氣通道

32吹掃通道

34噴嘴尖部冷卻通道

具體實施方式

圖1示出了典型的燃氣輪機10。如所顯示的那樣，燃氣輪機10大體包括在前部處的壓縮機12、在中部的周圍的一個或多個燃燒器14和在后部處的渦輪16。壓縮機12和渦輪16典型地共用共同的轉子。壓縮機12逐漸地壓縮工作流體，并且將壓縮工作流體排到燃燒器14。燃燒器14將燃料噴射到壓縮工作流體流中，并且點燃混合物而產生具有高的溫度、壓力和速度的燃燒氣體。燃燒氣體離開燃燒器14，并且流到渦輪16，在渦輪16中，燃燒氣體膨脹而產生功。

外殼包圍各個燃燒器14，以容納來自壓縮機12的壓縮工作流體。噴嘴布置在端蓋中，例如，外部噴嘴沿徑向布置在中心噴嘴的周圍。來自壓縮機12的壓縮工作流體在外殼和襯套之間流動到外部噴嘴和中心噴嘴，外部噴嘴和中心噴嘴混合燃料與壓縮工作流體，并且混合物從外部噴嘴和中心噴嘴流入上游室和下游室中，在上游室和下游室中發生燃燒。

如提到的那樣，現有設計使用四元混合的CdC空氣來為燃料噴嘴尖部供應被動吹掃。但是，在被動吹掃供應中存在燃料會提高被動吹掃腔體中和燃料噴嘴尖部內的攏焰的風險。參照圖2-6，描述的實施例將沒有四元燃料的端帽吹掃供應用作用以吹掃燃料噴嘴尖部的備選手段。在吹掃供應沒有四元燃料的情況下，從設計上消除了攏焰風險。

圖2是顯示了外部燃料噴嘴和中心燃料噴嘴的截面圖。該組件包括冷卻回路20。在使用中，必須冷卻噴嘴的部件(包括噴嘴尖部端22)，因為它們暴露于熱的燃燒氣體。燃燒器包括接收來自壓縮機的壓縮機排出空氣的環帶24。四元帽26包括燃料通道27，四元燃料通過燃料通道27而噴射向燃料噴嘴。四元燃料噴射到旋流嘴組件28中，旋流嘴組件28包括設置在旋流嘴護罩中的燃料噴嘴旋流嘴。旋流嘴組件28對進入的燃料和空氣施加旋流。