[發明專利]用于在渦輪發動機中使用的燃料噴射組件及其組裝方法

無效

• 申請號: 201210523995.0
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103244966A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 嚴鐘昊;T.E.約翰遜
• 申請（專利權）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: 李強;譚祐祥

聯邦調查聲明

本發明是根據由能源部（DOE）授予的合同No.DE-FC26-05NT42643在政府支持下進行的，并且政府在本發明中具有某些權利。

技術領域

本發明中所公開的主題大體涉及渦輪發動機，并且更具體地，涉及用于在渦輪發動機中使用的燃料噴射組件。

背景技術

至少一些已知的渦輪發電機用于熱電聯產設施（cogeneration?facilities）和電廠中。這種發動機可能對每單元質量流量的比功和功率具有高要求。為了提高操作效率，至少一些已知的渦輪發動機（例如燃氣渦輪發動機）在升高的燃燒溫度下操作。在至少一些已知的燃氣渦輪發動機中，隨著燃燒氣體溫度上升，發動機效率提高。

然而，在較高溫度下操作還可能使例如氮氧化物（NO_X）的污染排放物的產生增加。在使這種排放物的產生減少的嘗試中，至少一些已知的渦輪發動機包括改進的燃燒系統設計。例如，許多燃燒系統可以使用預混技術，所述預混技術包括管組件或微型混合器，所述管組件或微型混合器有利于將例如稀釋劑、氣體、和/或空氣的物質與燃料混合，以產生用于燃燒的燃料混合物。預混技術還可以包括被稱為摻氫（hydrogen?doping）的過程。在摻氫過程中，氫氣（H₂）與燃料混合，使得燃料和氫氣混合物被引導至管組件。已經證實摻氫能夠使排放物水平降低，并且有助于減少燃燒器貧油熄火（LBO）。

然而，在高氫氣水平下操作可能實際上增加NO_X水平，并且/或者可能引入大于1kHz的刺耳音頻。這種刺耳頻率范圍可能造成火焰行為，該火焰行為能夠造成燃燒組件內的噴嘴之間、以及/或者噴嘴的部件（例如管）之間的聯接相互作用（coupling?interaction）。這種火焰行為可能使燃燒組件內的溫度大幅上升，并且/或者可能在整個燃燒組件和相關聯的硬件部件上引起振動。此外，引入燃燒系統中的溫度上升和振動可能使燃燒器以及相關聯的部件的磨損增加，并且/或者可能縮短燃燒系統的使用壽命。

發明內容

在一個實施例中，本發明提供一種用于在渦輪發動機中使用的燃料噴射組件。該燃料噴射組件包括多個管組件，其中多個管組件中的每一個管組件都包括多個管。至少一個噴射系統聯接至多個管組件中的至少一個管組件。該噴射系統包括流體供給構件，流體供給構件相對于管組件定位在上游的預定距離處。流體供給構件包括第一部分，該第一部分包括至少一個第一開口，以用于朝向管組件輸送流體，從而在渦輪發動機操作期間減少燃燒器內的動壓振蕩、和/或減少燃燒器內的NO_X排放物。

所述至少一個噴射系統進一步包括燃料輸送管道，所述流體供給構件基本包繞所述燃料輸送管道的至少一部分，所述至少一個流體供給構件包括外部表面和相對的內部表面，所述內部表面基本包繞所述燃料輸送管道的至少一部分，所述至少一個第一開口從所述外部表面延伸至所述內部表面。所述至少一個噴射系統包括：第一噴射系統，所述第一噴射系統聯接至第一管組件并且包括第一流體供給構件，所述第一流體供給構件相對于所述第一管組件定位在上游的第一預定距離處；第二噴射系統，所述第二噴射系統聯接至第二管組件、并且包括第二流體供給構件，所述第二流體供給構件相對于所述第二管組件定位在上游的第二預定距離處；以及第三噴射系統，所述第三噴射系統聯接至第三管組件、并且包括第三流體供給構件，所述第三流體供給構件相對于所述第三管組件定位在上游的第三預定距離處，其中所述第一預定距離、所述第二預定距離、和所述第三預定距離基本彼此不同。所述多個管組件中的所述每一個管組件都是燃料噴嘴。

所述第一部分包括：上游部分；下游部分，所述下游部分聯接至所述上游部分，使得至少一個通道被限定在所述上游部分與所述下游部分之間，其中所述至少一個第一開口延伸通過所述下游部分；以及外部，所述外部從所述上游部分延伸至所述下游部分。所述第一部分包括沖擊板，所述沖擊板聯接在所述上游部分與所述下游部分之間，使得所述至少一個通道包括被限定在所述上游部分與所述沖擊板之間的第一通道、和被限定在所述沖擊板與所述下游部分之間的第二通道。所述第一部分包括至少一個第二開口，所述至少一個第二開口延伸通過所述沖擊板。所述燃料噴射組件進一步包括聯接至所述流體供給構件的流體源，其中所述流體源包含朝向所述至少一個管組件輸送的燃料、稀釋劑、惰性氣體、和空氣中的至少一種。