[發明專利]具有帶有人字形肋的燃料噴嘴襯套的燃燒器

無效

• 申請號: 201210087735.3
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102692036A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: M·A·肯尼;R·基拉;V·納卡尼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/36
• 分類號: F23R3/36
• 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

本發明總體涉及燃氣渦輪發動機和其它類型的渦輪機械，并且更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機的燃燒器，該燃燒器中具有帶有人字形肋(chevron?like?ribs)的燃料噴嘴，從而促進良好的燃料/空氣混合。

背景技術

在燃氣渦輪發動機中，操作效率通常隨著燃燒流的溫度的增加而提高。但是，較高的燃燒流溫度可以產生較高水平的氮氧化物(“NO_X”)和其它類型的排放物。這些排放物可以同時受到美國聯邦和國家規定的制約，并且還受到國外類似的規定的制約。因此，在高效溫度范圍中對燃氣渦輪發動機進行操作的同時還保證NO_X的輸出以及其它類型的規定排放物保持在強制水平以下之間需進行平衡動作。

若干類型的已知的燃氣渦輪發動機設計(例如那些使用干式低NO_X(“DLN”)燃燒器的設計)通常對反應區或燃燒區上游的燃料流和氣流進行預混合，以便通過多個預混合燃料噴嘴降低NO_X排放物。這樣的預混合易于降低總體燃燒溫度并且因此降低NO_X排放物等。

但是，預混合還可能有若干操作問題，例如火焰穩定、回火、自動點火等。當使用高活性燃料時，這些問題尤其是值得考慮的。例如，在具有任何顯著部分的氫或其它類型的燃料時，火焰可以出現在燃料噴嘴上游的燃燒器的頭部端。因此，任何類型的富含燃料的凹部(pocket)都可以維持火焰并且對燃燒器以及相關部件造成損壞，或者至少減少其壽命。

因此，需要一種改進的燃燒器設計，其具有改進的燃料/空氣混合，從而避免這些已知的操作問題，同時繼續限制不希望的排放物。這樣的燃燒器設計優選地能夠以安全并且高效的方式容納不同類型的燃料。

發明內容

本發明以及所得到的專利因此提供一種用于在燃燒器內混合氣流和燃料流的燃料噴嘴。該燃料噴嘴可以具有用于氣流的一個或多個空氣通道、用于燃料流的一個或多個燃料樁以及與空氣通道相連通并且包繞燃料樁(fuel?pegs)的襯套。襯套可以在其上包括多個肋，從而促進氣流和燃料流在其中混合。

所述燃料噴嘴包括次級燃料噴嘴。所述燃料噴嘴進一步包括氣體主體，所述氣體主體具有與所述一個或多個燃料樁相連通的一個或多個內部通路。所述氣體主體和所述襯套在其之間限定了預混合區域。所述多個肋延伸到所述預混合區域中。所述氣流和所述燃料流在所述預混合區域中形成混合流。所述燃料噴嘴進一步包括圍繞所述襯套定位的渦流器。所述多個肋包括所述襯套上的人字形圖案；所述多個肋包括第一列肋、第二列肋和兩者之間的偏移。所述一個或多個燃料樁包括一個或多個旋流噴嘴葉片。

本發明以及所得到的專利進一步提供一種用于預混合燃料噴嘴中的氣流和燃料流的方法。該方法可以包括以下步驟：使氣流通過一個或多個空氣通道進入預混合區域；使燃料流通過一個或多個燃料通道進入預混合區域；將多個肋定位在預混合區域中；沿多個肋在氣流和燃料流中產生湍流；以及使氣流和燃料流混合。

將所述多個肋定位在所述預混合區域中的步驟包括將所述多個肋定位在人字形圖案中；及將所述多個肋定位在其間具有偏移的第一列和第二列中。所述方法進一步包括產生所述氣流和所述燃料流的混合流的步驟，和使所述混合流通過渦流器的步驟。

本發明以及所得到的專利進一步提供一種用于混合氣流和燃料流的燃燒器。該燃燒器可以包括多個初級燃料噴嘴以及次級燃料噴嘴。次級燃料噴嘴可以包括用于氣流的一個或多個空氣通道、用于燃料流的一個或多個燃料樁以及襯套。襯套可以在其上包括多個肋，從而促進氣流和燃料流在其中混合。

所述燃料主體和所述襯套在其之間限定了預混合區域，所述多個肋延伸到所述預混合區域中。所述多個肋包括所述襯套上的人字形圖案；所述多個肋包括第一列肋、第二列肋以及兩者之間的偏移。

通過閱覽本說明書結合若干附圖和所附權利要求的詳細說明，本發明的這些以及其它的特征和改進對于本領域技術人員而言將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是已知的燃氣渦輪發動機的示意圖。

圖2是干式低NO_X燃燒器的橫截面圖。

圖3是可以在本說明書進行描述的燃燒器的次級燃料噴嘴的橫截面圖。

圖4是具有以假想線示出的襯套的圖3的次級燃料噴嘴的局部透視圖。

圖5是圖3的次級燃料噴嘴中所使用的人字形肋的透視圖。

圖6是可以在本說明書中用作燃料樁(fuel?peg)的旋流噴嘴(swozzle)葉片的透視圖。

具體實施方式