具有整体式液体喷射器/蒸发器的多燃料预混合喷嘴的系统和方法技术方案

本文公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件可包括在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室、设置成围绕在外部环形护罩和内部环形毂之间的预混合腔室的多个旋流器导叶、定位成围绕旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器以及与一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有整体式液体喷射器/蒸发器的多燃料预混合喷嘴的系统和方法
本公开大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言涉及具有整体式液体喷射器/蒸发器的多燃料预混合喷嘴的系统和方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机的工作效率和总功率输出大体上随着热燃烧气体流的温度的升高而增加。但是，燃烧气体流温度高可产生较高水平的氮氧化物(NOx)。此类排放可受美国联邦法规和州法规两者的管制，而且还可受国外类似法规的管制。因而在使燃气涡轮发动机在高效的高温范围内工作的益处之间存在平衡行为，同时还确保氮氧化物和其它类型的受管制的排放的输出仍远低于规定水平。而且，不同的负载水平、不同的周围条件和其它类型的工作参数也可对总的燃气涡轮效率和排放有显著影响。几种类型的已知的燃气涡轮发动机设计，诸如使用干式低NOx(“DLN”)燃烧器的那些类型，大体上经由多个预混合燃料喷嘴在反应区或燃烧区的上游预混合燃料流和空气流，以便降低NOx排放。这种预混合往往降低最高火焰温度，并因此降低NOx排放。为了实现燃料灵活性和功率系统可用性，除了气体预混合器之外，低排放燃气涡轮通常配备有用以喷射作为辅助或备用燃料的液体燃料的系统。液体燃料喷射器可穿过气体预混合器的中心。因为液体燃料在燃烧之前可能不会蒸发并与空气充分预混合，所以可将大量水喷射到燃烧区中，以便降低火焰温度和所产生的NOx排放。因而当使用这种液体燃料工作时，所需的水的量可相当大且昂贵。而且，喷射水可降低总的燃气涡轮效率。因而期望有一种改进的双燃料预混合喷嘴。这种预混合喷嘴可在保持燃气涡轮热效率和功率产生的同时，在总的水消耗降低或者不需要喷射任何水的情况下，容纳诸如液体燃料的辅助燃料。
技术实现思路
以上需要和/或问题中的一些或全部可由本公开的某些实施例解决。根据实施例，公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件可包括在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室、设置成围绕在外部环形护罩和内部环形毂之间的预混合腔室的多个旋流器导叶、定位成围绕旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器以及与一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。在另一实施例中，公开了一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机可包括压缩机、与压缩机连通的燃烧器以及与燃烧器连通的涡轮。燃烧器可包括燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件可包括在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室、设置成围绕在外部环形护罩和内部环形毂之间的预混合腔室的多个旋流器导叶、定位成围绕旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器、与一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。根据另一实施例，公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴可包括在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室、设置成围绕在外部环形护罩和内部环形毂之间的预混合腔室的多个旋流器导叶、定位在旋流器导叶的后缘附近的一个或多个液体燃料喷射器以及与一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。液体燃料可包括馏出物、生物柴油、乙醇、呈液相的重质碳气或者它们的组合。一个或多个燃料喷射器可以雾化的方式将液体燃料流喷射到预混合/蒸发腔室中。根据以下详细描述、附图和所附权利要求，本公开的其它实施例、方面和特征对本领域技术人员来说将变得显而易见。附图说明现将参照附图，所述附图不必按比例绘制。图1示意性地描绘根据实施例的示例性燃气涡轮发动机。图2示意性地描绘根据实施例的燃烧器的示例性横截面。图3示意性地描绘根据实施例的预混合燃料喷嘴的示例性横截面。图4示意性地描绘根据实施例的燃料喷射器的示例性横截面。图5示意性地描绘根据实施例的燃料喷射器的示例性横截面。图6示意性地描绘根据实施例的燃料喷射器的示例性横截面。图7示意性地描绘根据实施例的一个或多个燃料喷射器的示例性横截面。图8示意性地描绘根据实施例的旋流器的示例性横截面。具体实施方式现将参照附图在下文更全面地描述说明性实施例，在附图中显示了一些而非全部实施例。本公开可体现为多种不同的形式，并且不应被理解为局限于本文阐述的实施例。相同的标号始终指示相同的元件。现参照附图，在附图中，遍及这几个视图，相同的标号指示相同的元件，图1显示了本文可使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15对进入的空气流20进行压缩。压缩机15将压缩过的空气流20输送到燃烧器25。燃烧器25使压缩过的空气流20与加压燃料流30混合，并且点燃混合物而产生燃烧气体流35。虽然仅仅显示了单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可包括按周向阵列或按别的方式布置的任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35又输送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，从而产生机械功。涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15且驱动外部负载50(诸如发电机等)。燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料及其掺合物。燃气涡轮发动机10可为纽约斯克内克塔迪通用电气公司提供的多种不同的燃气涡轮发动机中的任何一种，其包括但不限于诸如7或9系列重型燃气涡轮发动机等的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造且可使用其它类型的构件。本文还可使用其它类型的燃气涡轮发动机。本文还可同时使用多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮和其它类型的功率产生装备。图2显示了可与上面描述的燃气涡轮发动机10等一起使用的燃烧器25的示例的示意性横截面。燃烧器25可从首端处的端盖52延伸到涡轮40附近的尾端处的过渡件54。多个燃料喷嘴56可定位在端盖52附近。衬套58可从燃料喷嘴56朝过渡件54延伸，并且可在其中限定燃烧区60。衬套58和过渡件54可被流动套管62包围。衬套58、过渡件54和流动套管62可在它们之间限定用于来自压缩机15或别处的空气流20的流径64。外壳66可部分地包围流动套管62。本文可使用呈周向阵列等的任何数量的燃烧器25。如上面描述的那样，空气流20和燃料流30可在燃烧器25中点燃，以产生燃烧气体流35。本文描述的燃烧器25仅仅是为了示例目的。本文还可使用具有其它类型的构件和其它构造的燃烧器。图3示意性地描绘可如本文描述的预混合燃料喷嘴100的示例性横截面。预混合燃料喷嘴100可与燃烧器25等一起使用。燃烧器25可包括呈任何构造的任何数量的预混合燃料喷嘴100。大体地描述，预混合燃料喷嘴100可包括外部环形护罩102。外部环形护罩102可从其上游端部上的空气入口104延伸，并且可在其下游端部处在燃烧区60附近终止。外部环形护罩102可包围内部环形壁或毂106。毂106可从其上游端部处的燃料喷嘴凸缘108延伸，并且可在外部环形护罩102的端部的上游终止。外部环形护罩102和毂106可在它们之间限定预混合腔室110。预混合腔室110可与来自压缩机15或别处的空气流20连通。预混合燃料喷嘴100还可包括限定用于不同类型的流体流的离散通道的多个管。例如，预混合燃料喷嘴100可包括限定多个燃料管道的多个管。管可具有任何适当的大小、形状或构造。例如，引燃燃料通道112可从燃料喷嘴凸缘108延伸通过预混合燃料喷嘴100的中间而到达引燃末梢114。引燃末梢114可包括直接喷射引燃喷嘴。也就是说，引燃燃料通道112和引燃末梢114可用于使液体或气体或其它类型的流体的燃料流直接喷射到燃烧区6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件，其包括：在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室；多个旋流器导叶，它们设置成围绕在所述外部环形护罩和所述内部环形毂之间的所述预混合腔室；定位成围绕所述多个旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器；以及与所述一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件，其包括：在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室；多个旋流器导叶，它们设置成围绕在所述外部环形护罩和所述内部环形毂之间的所述预混合腔室；定位成围绕所述多个旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器；以及与所述一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流。2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个燃料喷射器将所述液体燃料流喷射到所述预混合腔室中且使其雾化。3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器包括双面雾化器。4.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器包括单面雾化器。5.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器包括双面和单面雾化器的组合。6.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器包括成簇的液体燃料雾化器。7.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器在一个或多个径向位置处布置成一个或多个周向阵列。8.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个液体燃料喷射器设置在所述旋流器导叶的后缘附近。9.一种燃气涡轮发动机，其包括：压缩机；与所述压缩机连通的燃烧器，所述燃烧器包括燃料喷嘴组件，所述燃料喷嘴组件包括：在外部环形护罩和内部环形毂之间形成的预混合腔室；多个旋流器导叶，它们设置成围绕在所述外部环形护罩和所述内部环形毂之间的所述预混合腔室；定位成围绕所述多个旋流器导叶的一个或多个液体燃料喷射器；以及与所述一个或多个液体燃料喷射器连通的液体燃料流；以及与所述燃烧器连通的涡轮。10.根据权利要求9所述的燃料喷嘴组件，其特征在于，所述一个或多个燃料喷射器将所述液体燃料流...

【专利技术属性】
技术研发人员：AY格拉西莫夫，BB舍尔什恩约夫，GD迈尔斯，NI维亚泽姆斯卡亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US