[發(fā)明專利]氣動力燃料噴嘴

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210179234.8
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102809176A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·M·海恩斯
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及燃氣渦輪發(fā)動機，且更特別地涉及一種帶有用于延遲稀薄噴射和調(diào)低(turndown)的三級旋流器的氣動力燃料噴嘴。

背景技術(shù)

干燥低NOx技術(shù)可以用于利用環(huán)形燃燒系統(tǒng)等的工業(yè)燃氣輪機中的氣體燃料燃燒的排放控制。這些已知的干燥低NOx燃燒系統(tǒng)提供了燃料和空氣的預(yù)混，用于具有相對恒定的反應(yīng)區(qū)溫度的大體一致的燃燒速度。通過精細的空氣管理，這些反應(yīng)區(qū)溫度可以被優(yōu)化以產(chǎn)生非常少的氮氧化物(“NOx”)，一氧化碳(“CO”)，未燃烴(“UHC”)，以及其他類型的不期望的排放物。具體地說，當(dāng)改變進入渦輪的燃料輸入時，中心預(yù)混燃料噴嘴的調(diào)節(jié)通過允許外噴嘴的燃料-空氣比和對應(yīng)的反應(yīng)速度保持相對恒定而可以擴大操作范圍。

燃料分級允許具有均衡放熱的更高的渦輪入口溫度。軸向分級的系統(tǒng)通常采用沿燃燒器流道的多個燃料噴射平面。雖然在材料和傳熱方法方面有進步，但對于在滿負荷條件下產(chǎn)生低的氮氧化物排放，當(dāng)前的燃燒器設(shè)計仍然受到挑戰(zhàn)。同樣地，部分負荷條件下的一氧化碳排放在降低燃燒點火溫度方面形成挑戰(zhàn)。通過僅僅點燃選定的噴嘴，鄰近的未點燃噴嘴可能抑制該反應(yīng)并產(chǎn)生一氧化碳。該點燃的噴嘴也可能導(dǎo)致燃燒器襯套中的顯著熱應(yīng)力從而縮短元件壽命。

因此存在對于改進的燃料噴嘴和燃燒器設(shè)計和/或分級其中的燃料的方法使得降低燃料溫度峰值的需求。此類改進的設(shè)計應(yīng)該以氮氧化物、一氧化碳和其他類型排放物的對應(yīng)低產(chǎn)量而保持充足的系統(tǒng)輸出和效率。

發(fā)明內(nèi)容

因此本申請以及所得到的專利提供了一種用于渦輪發(fā)動機的燃燒器。該燃燒器可以包括多個燃料噴嘴，且燃料噴嘴的一個或更多包括一種旋流器組件。該旋流器組件可以包括多個級，這些級具有多個供給燃料的結(jié)構(gòu)和多個不供給燃料的結(jié)構(gòu)。

本申請以及所得到的專利還提供了操作一種用于延遲稀薄噴射的燃燒器的方法。該方法可以包括以下步驟：提供空氣流至燃料噴嘴，提供燃料流通過旋流器組件的一個或多個供給燃料的結(jié)構(gòu)，使通過旋流器組件的多個級的空氣流和燃料流旋流，形成用于低排放的燃料噴嘴周圍的主回流區(qū)，以及形成用于高溫的燃料噴嘴下游的輔回流區(qū)。

本申請以及所得到的專利還提供了一種用于與燃燒器一起使用的旋流器組件。該旋流器組件可以包括多個級，多個葉片，以及多個塊。每一級都可以包括一個或更多葉片和/或塊。

當(dāng)結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求查看以下具體實施方式后，本申請和所得到的專利的這些和其他特征以及改進對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得明顯。

附圖說明

圖1是已知燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。

圖2是已知燃燒器的示意性剖面圖。

圖3是圖2的燃燒器的端蓋和燃料噴嘴組件的示意性正視圖。

圖4是具有可如本文描述的旋流器的燃料噴嘴的部分側(cè)面剖視圖。

圖5是具有可如本文描述的旋流器的備選實施例的燃料噴嘴的部分側(cè)面剖視圖。

圖6是圖4的燃料噴嘴的旋流器的徑向?qū)嵤├恼娓┮晥D。

圖7是圖4的燃料噴嘴的旋流器的塊實施例的示意圖。

圖8是圖7的旋流器的塊實施例的部分側(cè)視圖。

部件列表

10燃氣渦輪發(fā)動機

15壓縮機

20空氣流

25燃燒器

30燃料流

35燃燒氣體流

40渦輪

45軸

50負載

55外殼

60端蓋

65外噴嘴

70中心噴嘴

75燃燒區(qū)

80外殼

85流套筒

90流道

95過渡件

100燃燒器

110燃料噴嘴

120中心燃料噴嘴

130旋流器組件

140級

150第一級

160第二級

170第三級

180軸向方向

190周向方向

200徑向葉片

210塊

220固定塊

230活動塊

240噴射口

245供給燃料

250不供給燃料

260富集回流區(qū)

270稀薄回流區(qū)

具體實施方式