用于散布含有液滴的气流的方法及其用途、喷射喷嘴、燃气涡轮压缩机及其湿式清洁方法技术

用于散布含有液滴（５）的气流（８）的方法，其中将液滴（５）喷射到气流（８）中，其特征在于，将辅助气体（６．１、６．２）与液滴（５）同时喷射到气流（８）中，其中辅助气体（６．１、６．２）的喷射速度大于液滴（５）的喷射速度，从而喷射的辅助气体（６．１、６．２）能稳定喷射的液滴（５）的轨迹及尺寸，并部分地将液滴（５）屏蔽于气流（８）和／或将其携带进入气流（８）中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分的用于散布含有液滴的气流的方法。其优选应用于工业用燃气涡轮机领域，其可被用于进行燃气涡轮压缩机的湿式清洁。本专利技术还涉及一种根据另一独立权利要求前序部分的执行该方法的喷射喷嘴。本专利技术进一步涉及一种根据再一独立权利要求的前序部分的涡轮机，例如燃气涡轮压缩机。在本专利技术的说明书中，以燃气涡轮压缩机的湿式清洁的应用实例来解释本专利技术。然而，本专利技术也可以应用于其他
中，诸如发电站技术以及其他散布含有液滴的气流的领域中。所有的燃气涡轮机都面临压缩机叶片污染的问题。此现象是由吸入空气中的固体和液体微粒所导致的，这些微粒不受对吸入空气进行过滤的影响而进入到涡轮机装置中，并保持黏附于该压缩机叶片上。这样的微粒可包括灰尘、花粉、昆虫、油、海盐、工业化学品、未燃烧的碳氢化合物、煤灰微粒等等。压缩机叶片的污染会导致整个装置的效率和功率减少大约10％或者更多。为了避免或者降低这些损失，就要试图清洁压缩机叶片。从公知技术来看，已知有各种用于清洁压缩机叶片的方法和装置。传统的清洁方法是以在该装置操作期间借助米粒、坚果壳等的软性磨耗为基础的。这些软性磨耗剂混合至吸入空气中，并且在涡轮机中燃烧。然而，这些简单的方法并不适用于现代的涡轮机，特别是那些在压缩机叶片上具有保护性涂层、以及在燃烧室和涡轮叶片冷却系统上具有最先进技术的涡轮机。为了要清洁现代燃气涡轮压缩机，如今使用有三种方法(i)在该装置停止时的手动清洁方法。此方法可产生有效的局部清洁，但是实际上其只能在该装置有计划性的停止、进行检查或大修时才进行。如果不把压缩机汽缸打开的话，就只能有第一定子排可以被手动清洁，即徒手清洁。(ii)脱机(off line)湿式清洁方法(即，在停止状态和涡轮机冷却的情况下，以起动电动机、曲柄刷(crank wash)进行清洁)。可以使用水、基于压缩机清洁剂的水或溶剂的混合物、或者是具有防冻添加剂的混合物来作为清洗液。这种方法是很有效的，因为不只是第一定子排，所有转子和定子的压缩机叶片都可以被清洁。然而，此方法的缺点就在于它需要在涡轮机停止的状态下进行，所以会造成生产的损失。(iii)联机(on line)湿式清洁方法(即，在操作期间的湿式清洁)利用如方法(ii)中所述的清洗液。利用这种方法，清洗液会使该压缩机叶片表面均匀地且尽可能完全地湿润，以移除灰尘微粒。这种清洁方法可以在燃气涡轮机操作时进行，从而不会造成生产的损失。本专利技术涉及联机清洁方法(iii)。对于现有技术以及用于联机清洁的喷射喷嘴而言，到目前停止，低压喷嘴和高压喷嘴有一点不同。前者在大约3至15巴(bar)的压力下进行操作，并产生直径大约为30至1000微米的液滴；而后者则在大约15至90巴(bar)的压力下进行操作，并产生直径大约为3至30微米的液滴。为了确保其彻底的清洁，通常力争将清洗液精细雾化，从而使压缩机叶片尽可能的均匀湿润，并尽可能地覆盖其表面。该雾化也有可能由于喷射的液体质量的蒸发，而导致该吸取的压缩空气温度的降低。不论这个副作用本身是否是所希望的，为了避免或者是至少减少由包括所携带的灰尘微粒的清洗液的流量而在压缩机中产生的副作用(可能是侵蚀)和在涡轮机中产生的副作用(可能是熄火(flame-outs))，一般都会希望使用尽可能少的清洗液的流量。根据现有技术的普通知识，通过均匀分布的液滴来实现压缩机叶片的有效湿润。而液滴必须要很小，才不会侵蚀该压缩机叶片，液滴也必须要很轻，才不会因为重力的关系而过于向下偏斜，也才能确实碰触到该压缩机叶片。为了满足上述需求，喷嘴的设计非常重要，以由此确保有效的清洁。在第一压缩机排的入口处，在空气吸入管道中的空气速度因为横截面窄而被加速到大约180m/s。为了要让气流中的液滴达到良好的分布，根据发动机的输出功率等级，优选地，在压缩机空气吸入管道内设置大量的喷射喷嘴(高达大约40个以及更多的喷嘴)。从美国专利No.5,193,976(S.Kolev等人)可得知一种湿式清洁压缩机的方法及装置。根据此文献，通过一个或多个喷射喷嘴，将清洗液喷射至压缩机空气吸入管道中。以圆锥体的形式产生经雾化的喷雾，该圆锥体的锥角大约为90°。该喷射喷嘴为位于可调整式球形接头内的雾化喷嘴，且安装在压缩机空气吸入管道壁内。此方法和这些喷射喷嘴非常适用于大约5至180MW输出的小型及中型尺寸的燃气涡轮机。然而，具有180至350MW或者更高输出的较大型的燃气涡轮机，则需要相应较大的空气吸入横截而，以及相应较长的压缩机叶片，特别是对于第一定子排而言。对于这种大型高输出功率的燃气涡轮机，美国专利No.5,193,976中揭示的喷射喷嘴不足以执行实现在喷射平面上的空气横截面有效且均匀的散布的目的。在喷嘴上被雾化的流体液滴被吸入气流快速捕获，并且从其初始的轨迹路径偏转，进而被携带走。通过这种方式要让含有液滴的整个吸入气流有效的分散，会变得非常困难。从现有技术来看，公知的喷嘴，可能会同时喷出液体和气体(通常是空气)。以这些所谓双物质(two-substance)喷嘴所喷射出来的空气，主要是用来将液体射流分解或雾化成非常小的液滴。专利申请WO-98/01705揭示了一种用于雾化液体的双物质喷嘴。该喷嘴是由微结构的、分层的半导体材料制成的。其用于产生尽可能相同的具有10微米或者更小的小直径液滴。美国专利No.6,267,301(J.Haruch)揭示了一种液体的加强雾化或者说是双重雾化的方法。将空气混合至喷嘴预燃烧室中的液体，以达到较高的喷射速度及更有效率的雾化。而且，将空气以一入射角喷射至从液体喷孔喷射出来的液体射流上，也就是说，该空气具有至少一个垂直于该液体射流的速度分量。通过此方式，可以实现为了湿润及冷却的目的而需要的精细雾化。专利文献EP-0248539揭示了一种用于将液态燃料及其与空气的混合物在一种所谓的预燃烧器(premix burner)中进行雾化的喷嘴。在一实施例中，燃料从液体喷孔喷射出来进入第一预燃烧室中，并且从第一预燃烧室喷射出来进入第二预燃烧室中。在该第二预燃烧室中，燃料与来自第一环状旋转主体的空气一起旋转。该混合物与来自第二环状旋转主体的空气一起被喷射出来进入至该燃烧室中。还公知具有一层或多层空气层来包住或围绕液体射流的双物质喷嘴。例如根据美国专利No.2,646,314(D.J Peeps)或者No.4,961,536(J.Y.Correard)，其中一种环形空气层被布置为与该液体射流同轴并平行。美国专利No.5,452,856(J.Pritchard)揭示了一种喷嘴，通过同时喷射的空气，可以相对于此喷嘴的尺寸及形状来改变喷射的液体喷雾。举例而言，这种喷嘴可用于喷雾枪，来雾化清漆以及涂料。然而，其不适用于大型燃气涡轮压缩机的湿式清洁，在这些大型燃气涡轮压缩机中，在第一定子排之前，喷射位置处的吸入空气的速度大约为30至80m/s并且可高达大约180m/s。这些喷嘴被设计为在标准的大气环绕条件下进行液体喷射。极精细雾化的液滴可能无法穿透边界层，或者直接由于气流而偏斜，因而导致了非常差的气流散布效果，也因此对叶片产生非常差的湿润效果。大部分的液体会因此被气流压在空气吸入管道的壁上。这部分的液体可能不会被用来作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚恩皮芮·史达德，
申请(专利权)人：图柏特克有限公司，
类型：发明
国别省市：