[發(fā)明專利]用于在渦輪發(fā)動機中使用的燃料噴射組件及其組裝方法

有效

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• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103453554B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設計）人: J.D.貝里;嚴鐘昊;T.E.約翰遜;W.D.約克
• 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,譚祐祥

聯(lián)邦政府研究申明

本發(fā)明是根據(jù)能源部(DOE)授予的合同號DE-FC26-05NT42643利用政府資助作出，且政府對本發(fā)明擁有一定的權利。

技術領域

本文所公開的主題大體上涉及渦輪發(fā)動機，并且更具體地涉及一種用于在渦輪發(fā)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(fā)動機在聯(lián)合發(fā)電設施和發(fā)電廠中使用。此類發(fā)動機可具有較高的每單位質量流的比功和比功率要求。為了提高操作效率，至少一些已知的渦輪發(fā)動機，如燃氣渦輪發(fā)動機可以以升高的燃燒溫度操作。大體上，在至少一些已知的燃氣渦輪發(fā)動機中，發(fā)動機效率隨燃燒氣體溫度升高而提高。

然而，以較高的溫度操作已知的渦輪發(fā)動機還可增加污染排放物如氮氧化物(NO_X)的生成。為了減少此類排放物的生成，至少一些已知的渦輪發(fā)動機包括改進的燃燒系統(tǒng)設計。例如，許多燃燒系統(tǒng)可使用預混技術，預混技術包括管組件或微混合器，管組件或微混合器便于將物質如稀釋劑、氣體和/或空氣與燃料相混合來生成燃料混合物以用于燃燒。預混技術還可允許氫摻雜。在氫摻雜過程中，在將燃料混合物導送到燃料噴嘴中之前，氫氣(H₂)與燃料混合。氫摻雜已顯示出降低了排放水平且有助于減小燃燒器貧燃熄火(LBO)的可能性。然而，氫摻雜的使用可受限。

在至少一些已知的燃燒系統(tǒng)中，燃料噴射組件的下游端和/或后板暴露于燃燒室。燃燒室中的燃料混合物的燃燒可將熱應變給予燃料噴射組件的下游端和/或后板上。此外，帶有氫摻雜使用的燃料噴射組件內的導管和/或管也暴露于高溫。在一定時間內，繼續(xù)暴露于高溫和熱應變可損害和/或縮短燃料噴射組件中的一個或多個構件的壽命。

發(fā)明內容

一方面，提供了一種用于在渦輪發(fā)動機中使用的燃料噴射組件。燃料噴射組件包括端罩、端罩下游的端蓋組件、從端罩延伸至端蓋組件的流體供應室，以及定位在端蓋組件處的多個管組件。多個管組件中的每一個均包括：具有限定于其中的燃料壓室和冷卻流體壓室的殼體，冷卻流體壓室在燃料壓室下游且由中間壁與其分開；通過殼體延伸的多個管，多個管中的每一個均與流體供應室和管組件下游的燃燒室流連通；以及冷卻流體壓室下游端處的后板，后板包括限定為穿過其間的至少一個孔口，以便于將來自于冷卻流體壓室和多個管的流體混合且便于后板的冷卻和溫度保持中的至少一個。燃料噴射組件還包括至少一個燃料輸送管道，其聯(lián)接到多個管組件中的至少一個上以用于將燃料供應給燃料壓室。

在另一方面，提供了一種用于結合渦輪發(fā)動機使用的燃燒器組件。燃燒器組件包括燃燒室和與所述燃燒室定位在一起的燃料噴射組件。燃料噴射組件包括端罩、端罩下游的端蓋組件、從端罩延伸至端蓋組件的流體供應室，以及定位在端蓋組件處的多個管組件。多個管組件中的每一個均包括：具有限定于其中的燃料壓室和冷卻流體壓室的殼體，冷卻流體壓室在燃料壓室下游且由中間壁與其分開；從殼體延伸的多個管，多個管中的每一個均與流體供應室和管組件下游的燃燒室流連通；以及冷卻流體壓室下游端處的后板，后板包括限定為穿過其間的至少一個孔口，以便于將來自于冷卻流體壓室和多個管的流體混合且便于后板的冷卻和溫度保持中的至少一個。燃料噴射組件還包括至少一個燃料輸送管道，其聯(lián)接到多個管組件中的至少一個上以用于將燃料供應給燃料壓室。

在又一方面，提供了一種用于組裝結合渦輪發(fā)動機使用的燃料噴射組件的方法。該方法包括提供端罩和端罩下游的端蓋組件、在端罩與端蓋組件之間延伸的流體供應室。該方法還包括將多個管組件聯(lián)接在端蓋組件處，其中多個管組件中的每一個均包括具有限定于其中的燃料壓室和冷卻流體壓室的殼體，冷卻流體壓室在燃料壓室的下游且由中間壁與其分開；延伸穿過殼體的多個管，多個管中的每一個均與燃料供應室和管組件下游的燃燒室流連通；以及在冷卻流體壓室的下游端處的后板，后板包括限定為穿過其間的至少一個孔口，以便于來自于冷卻流體壓室和多個管的流體混合且便于后板的冷卻和溫度保持中的至少一個。該方法還包括將至少一個燃料輸送管道聯(lián)接到多個管組件中的至少一個上以將燃料輸送至燃料壓室。

附圖說明

圖1為示例性渦輪發(fā)動機的示意性截面視圖。

圖2為結合圖1中所示的渦輪發(fā)動機使用的示例性燃料噴射組件的一部分的示意性截面視圖。

圖3為可結合圖2中所示的燃料噴射組件使用的示例性管組件的一部分的放大示意性截面視圖。

圖4為可結合圖2中所示的燃料噴射組件使用的備選管組件的一部分的示意性截面視圖。