具有预混合火焰稳定器的燃料喷嘴组件制造技术

一种用于在燃气涡轮中使用的燃料喷嘴组件包括中心本体、至少部分地包围中心本体的外部管、沿径向限定在中心本体和外部管之间的预混合流道，以及在预混合流道内设置在中心本体和外部管之间的多个燃料端口。燃料喷嘴组件还包括挡板，挡板跨过燃料喷嘴组件的下游端部部分从中心本体沿径向向外延伸到外部管。挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道。通道提供从预混合流道通过挡板的流体流。

Fuel nozzle assemblies with premixed flame stabilizers

For use in gas turbine fuel nozzle assembly includes an external center body, at least partially surrounds the central body tube, along the radial flow between the central limit of pre mixed body and the outer tube, and a pre mixing passage is arranged between the center tube body and a plurality of external fuel port. The fuel nozzle assembly also includes a baffle which extends across the downstream end of the fuel nozzle component from the center body in the radial direction to the external tube. The baffle consists of an upstream side and a plurality of channels which are axially spaced along the downstream side. The channel provides a fluid flow from a premixed channel through a baffle.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有预混合火焰稳定器的燃料喷嘴组件
本专利技术大体涉及用于在燃气涡轮的燃烧器中使用的燃料喷嘴组件。更特别地，本专利技术涉及燃料喷嘴组件，其具有挡板以用于使燃料喷射位置下游的火焰稳定。
技术介绍
典型的燃气涡轮包括入口区段、压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。入口区段清洁和调节工作流体(例如，空气)且将工作流体供应到压缩机区段。压缩机区段使工作流体的压力逐渐升高且将压缩工作流体供应到燃烧区段。压缩工作流体和燃料在燃烧区段内混合，并且在燃烧室中燃烧以产生具有高的温度和压力的燃烧气体。燃烧气体沿着热气路径传送到涡轮区段中，燃烧气体在涡轮区段中膨胀以产生功。例如，燃烧气体在涡轮区段中膨胀可使连接到发电机的轴旋转以产生电。燃烧区段大体包括一个或多个燃烧器，其环形地布置和设置在压缩机区段和涡轮区段之间。各种参数会影响燃烧器的设计和操作。例如，燃气涡轮制造商定期会有在不产生不合需要的空气污染排放的情况下提高燃气涡轮效率的任务。典型地由燃烧传统烃燃料的燃气涡轮产生的主要空气污染排放是氮化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃烧的烃(UHC)。吸气式发动机(诸如燃气涡轮)中的分子态氮的氧化以及因此NOx的形成是温度的指数函数。燃烧气体的温度越高，不合需要的NOx排放的形成率就越高。降低燃烧气体的温度因此控制NOx的形成的一种方式是使用预混合类型的燃料喷射器或燃料喷嘴组件，诸如旋流器或旋流喷嘴(swozzle)类型的燃料喷嘴组件，以使燃料和空气在燃烧室内的燃烧反应区的上游预混合。在此类燃料喷嘴组件中，燃料喷射到限定在燃料喷嘴组件内的环形流或预混合通道内的压缩空气流中。燃料和压缩空气在环形通道内混合，然后从燃料喷嘴组件的下游端传送到燃烧室中。在燃烧期间，在富含空气或燃料稀薄的燃烧混合物中存在的多余空气的热容量或热容会吸收燃烧室中的热，因此降低燃烧气体的温度，从而减少或防止NOx排放的形成。离开预混合通道且在喷射点处进入燃烧室的稀薄可燃混合物的流场应当是均匀或对称的，以便降低火焰保持的可能性以及实现期望排放性能。因此，当前燃料喷嘴组件技术的不断改进将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在下面在以下描述中阐述，或者可从该描述清楚，或者可通过实践本专利技术认识到。本专利技术的一个实施例是一种用于燃气涡轮的燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括中心本体、至少部分地包围中心本体的外部管、沿径向限定在中心本体和外部管之间的预混合流道，以及在预混合流道内设置在中心本体和外部管之间的多个燃料端口。燃料喷嘴组件还包括挡板，挡板跨过燃料喷嘴组件的下游端部部分从中心本体沿径向向外延伸到外部管。挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道。通道提供从预混合流道通过挡板的流体流。本专利技术的另一个实施例是一种用于燃气涡轮的燃烧器。该燃烧器大体包括限定在燃烧器内的燃烧室和设置在燃烧室上游的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件包括与燃料喷嘴组件的轴向中心线同轴地对齐的中心本体、与中心本体同心且至少部分地包围中心本体的外部管、沿径向限定在中心本体和外部管之间的预混合流道，以及设置在预混合流道内的多个燃料端口。与中心本体同心的环形歧管包括多个燃料端口，其与燃料喷嘴组件的燃料回路流体连通。燃料喷嘴组件进一步包括挡板，挡板跨过燃料喷嘴组件的下游端部部分沿径向且沿周向延伸。挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道。各个通道具有沿着上游侧限定的入口和沿着下游侧限定的出口。各个通道提供从预混合流道通过挡板且到燃烧室中的流体流。本专利技术的另一个实施例包括燃气涡轮。该燃气涡轮大体包括压缩机、设置在压缩机下游的燃烧器，以及设置在燃烧器下游的涡轮。燃烧器包括联接至外部壳的端盖和限定在外部壳内的燃烧室。燃料喷嘴组件在端盖的下游延伸且在燃烧室的上游终止。燃料喷嘴组件包括中心本体、至少部分地包围中心本体的外部管、限定在中心本体和外部管之间的预混合流道，以及在预混合流道内设置在中心本体和外部管之间的多个燃料端口。多个燃料端口与预混合通道流体连通。燃料喷嘴组件进一步包括挡板，挡板跨过燃料喷嘴组件的下游端部部分沿径向且沿周向延伸。挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道。各个通道具有沿着上游侧限定的入口和沿着下游侧限定的出口。各个通道提供从预混合流道通过挡板且到燃烧室中的流体流。在阅读说明书之后，本领域普通技术人员将更好地理解这样的实施例和其它实施例的特征和方面。附图说明本专利技术的完整和能够实施的公开在说明书的其余部分(包括对附图的参照)更具体地阐述，包括对本领域普通技术员的其最佳模式，其中：图1是在本专利技术的范围内的示例性燃气涡轮的功能框图；图2是可结合本专利技术的各种实施例的示例性燃烧器的简化截面侧视图；图3是根据本专利技术的至少一个实施例的示例性燃料喷嘴组件的透视图；图4是根据本专利技术的至少一个实施例的如图3中显示的示例性燃料喷嘴组件的剖开透视图；图5是根据本专利技术的至少一个实施例的如图3中显示的示例性燃料喷嘴组件的剖开透视图；图6是根据本专利技术的一个实施例的如图3中显示的示例性燃料喷嘴组件的示例性挡板的一部分的放大剖开侧视图；图7是根据本专利技术的一个实施例的如图3中显示的示例性燃料喷嘴组件的示例性挡板的一部分的放大截面侧视图；以及图8是如图3中显示的燃料喷嘴组件的剖开部分的下游透视图，并且提供根据本专利技术的至少一个实施例的燃料喷嘴组件的一部分的操作流示意图。具体实施方式现在将详细参照本专利技术的实施例，在附图中示出实施例的一个或多个示例。详细描述使用数字和字母名称来表示图中的特征。图和描述中的相似或类似名称用来表示本专利技术的相似或类似部件。如本文使用的用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个构件与另一个构件区分，并且不意在表示独立的构件的位置或重要性。用语“上游”、“下游”、“沿径向”和“沿轴向”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指的是流体流出的方向，而“下游”指的是流体流往的方向。类似地，“沿径向”指的是基本垂直于流体流的相对方向，且“沿轴向”指的是基本平行于流体流的相对方向。用语“沿周向”指的是围绕特定构件的轴向中心线延伸的相对方向。各个示例以解释本专利技术而非限制本专利技术的方式提供。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下对本专利技术作出修改和改变。例如，被示为或描述成一个实施例的一部分的特征可用在另一个实施例上以产生又一个实施例。因此，意在使本专利技术覆盖落在所附权利要求和它们的等同物的范围内的这样的修改和改变。现在参照附图，其中相同标号贯穿图指示相同元件，图1提供了可结合本专利技术的各种实施例的示例性燃气涡轮10的功能框图。如图所示，燃气涡轮10大体包括入口区段12，入口区段12可包括一系列过滤器、冷却盘管、水分分离器和/或用以净化和以别的方式调节进入燃气涡轮10的工作流体(例如，空气)14的其它装置。工作流体14流到压缩机区段，在那里压缩机16逐步对工作流体14施加动能以产生处于高度激励状态的压缩工作流体18。压缩工作流体18与来自燃料供应系统22的燃料20混合以在一个或多个燃烧器24内形成可燃混合物。可燃混合物燃烧以产生具有高的温度和压力的燃烧气体26。燃烧气体26流过涡轮区段的涡轮28以产生功。例如，涡轮28可连接至轴30，使得涡轮28的旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷嘴组件，包括：中心本体；至少部分地包围所述中心本体的外部管；沿径向限定在所述中心本体和所述外部管之间的预混合流道；在所述预混合流道内设置在所述中心本体和所述外部管之间的多个燃料端口；以及挡板，其跨过所述燃料喷嘴组件的下游端部部分从所述中心本体沿径向向外延伸到所述外部管，其中，所述挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道，其中，所述通道提供从所述预混合流道通过所述挡板的流体流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料喷嘴组件，包括：中心本体；至少部分地包围所述中心本体的外部管；沿径向限定在所述中心本体和所述外部管之间的预混合流道；在所述预混合流道内设置在所述中心本体和所述外部管之间的多个燃料端口；以及挡板，其跨过所述燃料喷嘴组件的下游端部部分从所述中心本体沿径向向外延伸到所述外部管，其中，所述挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道，其中，所述通道提供从所述预混合流道通过所述挡板的流体流。2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述上游侧包括多个同心对齐的环形壁和多个周向间隔开的径向壁，所述径向壁在径向相邻的环形壁之间沿径向延伸，其中，所述环形壁和所述径向壁至少部分地限定通往各个通道的入口。3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述上游侧包括一个或多个波峰和一个或多个波谷，它们至少部分地限定通往所述通道中的一个或多个的入口。4.根据权利要求3所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述波峰和波谷交错，使得在相邻波峰之间限定波谷并且在相邻波谷之间限定波峰。5.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述挡板包括限定开口的中心部分，其中，所述开口与由所述中心本体限定的中心通道同轴地对齐。6.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述多个燃料端口沿着以下至少一者设置：同心设置在所述预混合通道内且与所述中心本体同心对齐的环或在所述中心本体和所述外部管之间沿径向延伸的支柱。7.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述中心本体限定构造成接收套管的中心通道。8.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述中心本体包括会聚部分。9.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述燃料喷嘴组件进一步包括设置在所述多个燃料端口和所述预混合通道的上游的流调节部分。10.一种用于燃气涡轮的燃烧器，包括：限定在所述燃烧器内的燃烧室；以及设置在所述燃烧室上游的燃料喷嘴组件，所述燃料喷嘴组件包括：与所述燃料喷嘴组件的轴向中心线同轴地对齐的中心本体；与所述中心本体同心的外部管，所述外部管至少部分地包围所述中心本体；沿径向限定在所述中心本体和所述外部管之间的预混合流道；设置在所述预混合流道内且与所述中心本体同心的环形歧管，所述环形歧管限定与所述燃料喷嘴组件的燃料回路流体连通的多个燃料端口；以及跨过所述燃料喷嘴组件的下游端部部分沿径向且沿周向延伸的挡板，其中，所述挡板包括与下游侧沿轴向间隔开的上游侧和多个通道，各个通道具有沿着所述上游侧限定的入口和沿着所述下游侧限定的出口，其中，所述通道提供从所述预混合流道通过所述挡板且到所述燃烧室中的流体流。11.根据权利要求10所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料喷嘴组件的所述上游侧包括多个同心...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔马兹·卡米列维奇·瓦利夫，LB兹维德努克，VV贝利耶夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，阿尔马兹·卡米列维奇·瓦利夫，
类型：发明
国别省市：美国,US