先导预混合喷嘴和燃料喷嘴组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种预混合先导喷嘴。所述预混合先导喷嘴包括喷嘴主体。喷嘴主体包括前壁、后壁、在前壁和后壁之间延伸的外围、以及从后壁向下游轴向地延伸的顶端部分。喷嘴主体还限定：燃料入口气室，其在喷嘴主体内同轴地延伸；燃料分布气室，其从燃料入口气室径向地向外被限定在喷嘴主体内且与燃料入口气室流体连通；多个预混合通道，其在燃料分布气室内围绕燃料入口气室螺旋地延伸；以及多个空气通道，其围绕所述多个预混合通道环形地布置。所述多个预混合通道中的一个或多个预混合通道与燃料分布气室流体连通。

【技术实现步骤摘要】
先导预混合喷嘴和燃料喷嘴组件
本技术大体上涉及用于燃气涡轮机燃烧器的燃料喷嘴组件。更具体而言，本技术涉及用于燃料喷嘴组件的先导预混合喷嘴。
技术介绍
随着对燃气涡轮机排放的要求变得更加严格，一种满足这样的要求的方法是从扩散火焰燃烧器发展至在完全预混合操作模式下使用贫燃料和空气混合物来减少例如NOx和CO的排放的燃烧器。这些燃烧器在本领域中通常被称为干式低NOx(DLN，DryLowNOx)、干式低排放(DLE，DryLowEmissions)或贫燃料预混合(LPM，LeanPreMixed)燃烧系统。某些DLN类型的燃烧器包括多个一级燃料喷嘴，其围绕二级或中心燃料喷嘴环形布置。燃料喷嘴被环形燃烧衬里周向地围绕。燃烧衬里限定燃烧器的上游燃烧室和下游燃烧室。上游燃烧室和下游燃烧室可以由燃烧衬里的喉部分离。在燃烧器操作期间，一级燃料喷嘴可以将燃料提供至上游燃烧室。根据操作模式，来自一级燃料喷嘴的燃料可以在上游燃烧室中燃烧，或者可以在上游燃烧室内与压缩空气预混合以在下游燃烧室中点燃。二级燃料喷嘴在燃烧器中用作几个功能，包括：将燃料和空气混合物供应至下游燃烧室以用于预混合模式操作；供应燃料和空气以用于支持一级喷嘴操作的先导火焰(pilotflame)；以及提供转变燃料，以在操作模式之间变化的期间使用。在某些燃烧器中，二级燃料喷嘴可包括设置在二级燃料喷嘴的下游端处的扩散先导喷嘴。扩散先导喷嘴将燃料和空气的流提供至第二燃烧室，并且被用于锚固(anchoring)二级火焰。然而，为了满足各种排放要求，可能减少到达先导燃料回路的燃料流量。结果，到达先导燃料回路的减少的燃料流量可能影响燃烧动力学和/或贫燃料熄火极限。
技术实现思路
本技术的方面和优点在下面的描述中提出，或者可通过描述显而易见，或者可通过实施本技术来了解。本技术的一个实施例是先导预混合喷嘴。先导预混合喷嘴包括喷嘴主体。喷嘴主体包括：前壁，其与后壁轴向地间隔开；外围，其在前壁和后壁之间延伸；和顶端部分，其从后壁向下游轴向地延伸，并且终止于下游壁处。喷嘴主体还包括：燃料入口气室，其在喷嘴主体内同轴地延伸并且由下游壁的内表面部分地限定；燃料分布气室，其从燃料入口气室径向地向外被限定在喷嘴主体内且与燃料入口气室流体连通；以及多个预混合通道，其在燃料分布气室内围绕燃料入口气室螺旋地延伸。预混合先导喷嘴还包括围绕多个预混合通道环形地布置的多个空气通道。多个预混合通道中的一个或多个预混合通道与燃料分布气室流体连通。基于上述一个实施例，本技术还提供以下技术方案：技术方案1：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述多个空气通道中的每个空气通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述后壁限定的相应的出口。技术方案2：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述多个预混合通道中的每个预混合通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述顶端部分的所述下游壁限定的相应的出口。技术方案3：根据技术方案2的预混合先导喷嘴，其中，从所述预混合通道的所述相应的出口径向地向内限定的所述下游壁的一部分沿着所述喷嘴主体的轴向中心线朝所述前壁向内微凹。技术方案4：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体包括在所述燃料入口气室内从所述下游壁的所述内表面向外突出的多个销。技术方案5：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间延伸。技术方案6：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间沿着所述外表面螺旋地延伸。技术方案7：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分为圆柱形的。技术方案8：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，每个预混合通道包括与所述燃料分布气室流体连通的相应的燃料端口。本公开的另一个实施例是燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件包括外管，该外管具有与下游端轴向地间隔开的上游端。内管在外管内轴向地延伸，并且与外管径向地间隔开，以便限定在内管和外管之间的环形空气通道。燃料喷嘴组件还包括联接到外管的下游端的预混合先导喷嘴。预混合先导喷嘴包括喷嘴主体。喷嘴主体包括：前壁，其相对于喷嘴主体的轴向中心线与后壁轴向地间隔开；外围，其联接到外管的下游端并且在前壁和后壁之间轴向地延伸。喷嘴主体还包括从后壁向下游轴向地延伸的顶端部分。顶端部分包括下游壁。喷嘴主体还包括限定燃料入口气室的燃料管，燃料入口气室在喷嘴主体内同轴地延伸并且由下游壁的内表面部分地限定。燃料入口气室与内管流体连通。喷嘴主体还限定：燃料分布气室，其从燃料入口气室径向地向外被限定在喷嘴主体内且与燃料入口气室流体连通；和多个预混合通道，其在燃料分布气室内围绕燃料入口气室螺旋地延伸。预混合先导喷嘴还包括围绕多个预混合通道环形地布置的多个空气通道。多个预混合通道中的每个预混合通道与燃料分布气室流体连通。基于上述另一个实施例，本技术还提供以下技术方案：技术方案9：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述多个空气通道中的每个空气通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述后壁限定的相应的出口。技术方案10：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述多个预混合通道中的每个预混合通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述顶端部分的所述下游壁限定的相应的出口。技术方案11：根据技术方案10的燃料喷嘴，其中，从所述预混合通道的所述相应的出口径向地向内限定的所述下游壁的一部分沿着所述喷嘴主体的轴向中心线朝所述前壁向内微凹。技术方案12：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述喷嘴主体包括在所述燃料入口气室内从所述下游壁的所述内表面向外突出的多个销。技术方案13：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间延伸。技术方案14：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间沿着所述外表面螺旋地延伸。技术方案15：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分为圆柱形的。技术方案16：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，每个预混合通道包括与所述燃料分布气室流体连通的相应的燃料端口。技术方案17：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，还包括多个燃料栓，所述多个燃料栓围绕所述外管周向地间隔开并且从所述外管径向地向外延伸。技术方案18：根据上述另一个实施例的燃料喷嘴，其中，所述燃料喷嘴安装到燃气涡轮机的燃烧器的端盖，其中，所述燃烧器包括围绕所述燃料喷嘴周向地间隔开的多个一级燃料喷嘴。通过阅读说明书，本领域的普通技术人员将更好地理解这些实施例和其它实施例的特征和方面。附图说明在说明书的其余部分中包括参考附图更具体地描述了本技术全面并使之能够实施的公开内容，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预混合先导喷嘴，其包括：喷嘴主体，其具有：前壁，其与后壁轴向地间隔开；外围，其在所述前壁与所述后壁之间延伸；顶端部分，其从所述后壁向下游轴向地延伸，其中，所述顶端部分终止于下游壁处；燃料入口气室，其在所述喷嘴主体内同轴地延伸并且由所述下游壁的内表面部分地限定；燃料分布气室，其从所述燃料入口气室径向地向外被限定在所述喷嘴主体内且与所述燃料入口气室流体连通；多个预混合通道，其在所述燃料分布气室内围绕所述燃料入口气室螺旋地延伸；以及多个空气通道，其围绕所述多个预混合通道环形地布置，其中，所述多个预混合通道中的一个或多个预混合通道与所述燃料分布气室流体连通。

【技术特征摘要】
2016.06.21 US 15/1881631.一种预混合先导喷嘴，其包括：喷嘴主体，其具有：前壁，其与后壁轴向地间隔开；外围，其在所述前壁与所述后壁之间延伸；顶端部分，其从所述后壁向下游轴向地延伸，其中，所述顶端部分终止于下游壁处；燃料入口气室，其在所述喷嘴主体内同轴地延伸并且由所述下游壁的内表面部分地限定；燃料分布气室，其从所述燃料入口气室径向地向外被限定在所述喷嘴主体内且与所述燃料入口气室流体连通；多个预混合通道，其在所述燃料分布气室内围绕所述燃料入口气室螺旋地延伸；以及多个空气通道，其围绕所述多个预混合通道环形地布置，其中，所述多个预混合通道中的一个或多个预混合通道与所述燃料分布气室流体连通。2.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述多个空气通道中的每个空气通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述后壁限定的相应的出口。3.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述多个预混合通道中的每个预混合通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述顶端部分的所述下游壁限定的相应的出口。4.根据权利要求3所述的预混合先导喷嘴，其中，从所述预混合通道的所述相应的出口径向地向内限定的所述下游壁的一部分沿着所述喷嘴主体的轴向中心线朝所述前壁向内微凹。5.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体包括在所述燃料入口气室内从所述下游壁的所述内表面向外突出的多个销。6.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间延伸。7.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间沿着所述外表面螺旋地延伸。8.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分为圆柱形的。9.根据权利要求1所述的预混合先导喷嘴，其中，每个预混合通道包括与所述燃料分布气室流体连通的相应的燃料端口。10.一种燃料喷嘴，其包括：外管，其具有与下游端轴向地间隔开的上游端；内管，其在所述外管内轴向地延伸，其中，所述内管与所述外管径向地间隔开，以限定在所述内管和所述外管之间的环形空气通道；以及预混合先导喷嘴，其联接到所述外管的所述下游端，所述预混合先导喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：NW格鲁姆斯，J哈珀，郑渊汉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国,US