[發明專利]燃燒噴嘴及其相關方法

無效

• 申請號: 201310157714.9
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103375818A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: U.O.伊達霍薩;K.R.麥芒努斯;A.R.布蘭德;H.凱林;M.J.休斯
• 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: 肖日松;曾祥夌

技術領域

本發明一般地涉及燃燒器，更具體地涉及用于將空氣-燃料混合物噴射到燃燒器內的燃燒區中的燃燒噴嘴。

背景技術

燃燒器是發動機進行燃燒的部件或區域。在燃氣渦輪發動機中，例如，壓縮機將高壓空氣供應至燃燒器或燃燒室。然后燃燒器在恒定壓力下加熱空氣以及燃料。在燃燒之后，產生的排出氣體從燃燒器經由噴嘴導葉被傳送至渦輪機。在燃氣渦輪機電廠或聯合循環電廠中采用的這種發動機例如經操作而在更高的溫度和更高的壓力條件下實現更高的操作效率，并且趨于增大排出氣體流中的排放（例如NOx）。盡管已知產生NOx的各種因素，但是主要的一個因素是燃燒器中的火焰溫度。NOx排放量與燃燒器中的火焰溫度成比例。

增大燃燒區內的湍流強度將減小NOx排放量。在更高的湍流程度下由于增強火焰區中產物的混合，從而有效地降低燃燒區中的局部火焰溫度，所以減少NOx。增加湍流的一種方式是增大噴射的速度。在這種方案中，湍流的程度直接與噴射速度相關。

發明內容

根據本發明的一個實施例，公開了一種示例性燃燒噴嘴。燃燒噴嘴包括具有混合部段和出口部段的至少一個通道。混合部段包括空氣入口和燃料入口。混合部段具有第一長度和第一直徑。出口部段具有第二長度和第二直徑，第二長度不同于第一長度，第二直徑不同于第一直徑。

根據本發明的另一示例性實施例，公開一種燃氣渦輪機。該燃氣渦輪機包括壓縮機、具有示例性燃燒噴嘴的燃燒器以及渦輪機。

根據本發明的另一示例性實施例，一種方法包括使空氣和燃料在燃燒噴嘴的混合部段內混合以產生空氣-燃料混合物。混合部段具有第一長度和第一直徑。該方法還包括使空氣-燃料混合物經過燃燒噴嘴的出口部段噴射到設置在燃燒噴嘴下游的燃燒區。出口部段具有第二長度和第二直徑，第二長度不同于第一長度，第二直徑不同于第一直徑。該方法還包括在燃燒區中產生空氣-燃料混合物的湍流。

根據本發明的另一示例性實施例，一種方法包括在燃燒噴嘴中形成至少一個通道。一個通道具有混合部段和出口部段。混合部段包括空氣入口和燃料入口。混合部段具有第一長度和第一直徑。出口部段具有第二長度和第二直徑，第二長度不同于第一長度，第二直徑不同于第一直徑。

附圖說明

當參照附圖閱讀下文詳細的描述時，將更好地理解本發明的這些和其他特征、方面和優點，附圖中相同的符號表示各附圖之間相同的部件，其中：

圖1是根據本發明的示例性實施例的具有示例性燃燒器的燃氣渦輪發動機的圖示；

圖2是根據本發明的示例性實施例的具有示例性燃燒噴嘴的燃燒器的圖示；

圖3是根據本發明的示例性實施例的燃燒噴嘴的圖示；

圖4是根據本發明的示例性實施例的燃燒噴嘴的出口部段的圖示；

圖5是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；

圖6是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；

圖7是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；

圖8是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；

圖9是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；

圖10是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示；和

圖11是根據本發明的示例性實施例的示例性燃燒噴嘴的圖示。

具體實施方式

根據本發明的實施例，公開了燃燒噴嘴。示例性燃燒噴嘴包括具有混合部段和出口部段的至少一個通道。混合部段具有第一長度和第一直徑，出口部段具有第二長度和第二直徑，第二長度不同于第一長度，第二直徑不同于第一直徑。空氣和燃料在混合部段中被混合，出口部段在燃燒器的燃燒區中產生空氣-燃料混合物的湍流。換言之，混合部段中燃料/空氣混合的程度與進入燃燒器的燃燒區的湍流強度級別沒有關聯。這樣產生的湍流程度，特別是在燃燒器中的更高火焰溫度下，有助于減少NOx排放。可以基于噴嘴出口部段的長度-直徑比來控制用于減少NOx的湍流程度。此外，混合部段的直徑和長度可以被獨立地設計，以優化空氣/燃料的混合，從而相比于空氣和燃料未混合的方案進一步減少NOx。