本发明专利技术关于一种燃料喷嘴(11)和燃烧装置(01)，该燃料喷嘴(11)用于在燃气涡轮机的燃烧装置(01)中使用。燃料喷嘴(11)包括从冷侧(08)延伸至相反的热侧(09)的主体(12)和布置成彼此紧邻、从冷侧(08)朝向热侧(09)延伸的至少五个空气通路(14)。在主体(12)内靠近冷侧(08)布置有燃料分配室(15)，其中，空气通路(14)穿过由通路壁(17)分隔开的燃料分配室(15)。为了将燃料注射到空气通路(14)中，在通路壁(17)内布置有燃料孔(18)。置有燃料孔(18)。置有燃料孔(18)。
【技术实现步骤摘要】
燃料喷嘴和燃烧装置
[0001]本专利技术总体上涉及燃料喷嘴，该燃料喷嘴意在用于燃气涡轮机的燃烧装置处，作为主燃烧器下游的第二(或更后)级燃料喷射器。由此，燃料喷嘴能够将燃料和空气引入副燃烧区中。
技术介绍
[0002]燃气涡轮机的燃烧装置包括燃烧室，其中，在燃烧室的头端部处布置有至少一个主燃烧器。这在燃烧室内限定了与燃烧器相邻的主燃烧区。在惯常实施方式中，在燃烧室的下游布置有将燃烧气体从燃烧室导引至膨胀涡轮机的过渡部。
[0003]为了使NOx排放的总生成量最小化，燃烧装置的普通实施方式包括主燃烧区下游的另一个副燃烧区。这是通过在过渡部内布置第二级燃料喷嘴来实现的。在EP 3479025 B1、EP 3472518 B1和EP 3436746 B1中呈现了这些燃料喷嘴的示例。所有这些类型的燃料喷嘴均具有一个中央空气通路。空气从过渡部的外侧穿过燃料喷嘴被导引到过渡部中。通常在燃料喷嘴的冷侧处附接有将燃料注射到空气通路中的燃料分配器。
[0004]为了优化燃料喷嘴的功能，已知用于将空气和燃料的混合物引入过渡部中的不同形状。为了增加进入过渡部中的空气和燃料流的深度并且为了冷却燃料喷嘴，还使用了具有双壁布置的解决方案。
[0005]从现有技术、例如US2020/0378604A1还知道，使用在背离燃烧室的侧部处具有封闭板的燃料喷嘴，该封闭板具有多个混合通路。通过该解决方案，可以改善燃料在空气内的混合。
[0006]即使看起来几乎没有改进的可能，但仍然需要进一步减少NOx排放的形成。
技术实现思路
[0007]该任务通过根据权利要求1的燃料喷嘴的创造性实施方式解决。在权利要求12中给出了创造性燃烧装置。有利实施方式是从属权利要求的主题。
[0008]有意地在燃烧装置中使用通用燃料喷嘴。首先，给出哪种燃烧装置和燃烧装置用于何种目的并不相关。
[0009]但是，燃料喷嘴的实现方式在燃气涡轮机的燃烧装置中是特别有用的。在此，燃气涡轮机通常包括压缩机、燃烧装置和膨胀涡轮机。
[0010]通用燃烧装置包括至少一个燃烧室，其中，在燃烧室的头端部处布置有至少一个主燃烧器。这在燃烧室内邻近主燃烧器限定了主燃烧区。燃烧装置的有利实施方式利用至少一个燃料喷嘴作为布置在主燃烧区下游的第二级燃料喷射器。由此，燃料喷嘴能够实现具有副燃烧区的第二级燃烧。
[0011]在该装置中，还有利的是，燃烧装置进一步包括布置在燃烧室下游的过渡部。在此，过渡部内布置有至少一个燃料喷嘴。优选地，若干燃料喷嘴布置成沿周向分布。
[0012]燃料喷嘴包括从冷侧延伸至相反的热侧的主体。该热侧位于燃烧装置处，朝向燃
烧装置内侧的燃烧区。相反的冷侧背离燃烧区并且位于燃烧装置外侧。
[0013]为了使空气和燃料的流能够穿过燃料喷嘴，通用燃料喷嘴包括空气通路。替代单个空气通路，该解决方案利用布置成彼此紧邻并且使空气流能够从冷侧流到热侧的一束空气通路。在此，需要实现至少五个空气通路。有利的是，燃料喷嘴包括布置成彼此紧邻的至少十个空气通路。
[0014]为了能够将燃料引入空气通路中，需要至少一个燃料分配室。因此，空气通路穿过燃料分配室，由此限定了将空气通路与燃料分配室分隔的通路壁。优选地，空气通路中的每个空气通路具有环绕通路壁。但是还可能的是，空气通路特别地在外侧处仅部分穿过燃料分配室，并且通路壁(相对于相应的空气通路)仅部分沿周向方向延伸。通过将燃料孔布置到通路壁中，能够实现将燃料注射到空气通路中。
[0015]首先，不需要在每个通路壁内都布置燃料孔。但是现有空气通路中的至少一半空气通路需要在通路壁内部包括至少一个燃料孔。有利地，燃料孔布置在通路壁中的每个通路壁内。
[0016]利用一束空气通路改善燃料在空气内的混合。这进一步导致改善了燃烧装置内的燃烧。因此，与使用通用燃料喷嘴的燃烧装置相比，可以进一步实现减少的NOx排放。
[0017]在空气通路的面向冷侧的端部处，空气通路之间需要一些距离，至少使燃料能够在燃料分配室中流动。在相应的空气通路的相反的热侧处，有利的是，分隔的空气通路之间的距离减小，以使空气的联合流能够通过空气通路，而在热侧处、在空气通路之间没有不利的再循环。为了使空气通路的位于冷侧处的端部的布置适应于空气通路的面向热侧的端部的布置，有利的是，单个空气通路在空气通路从冷侧朝向热侧的途中沿着朝向燃料喷嘴的中心轴线的弯曲或倾斜曲线行进。
[0018]在此，如果弯曲/倾斜路线仅在相应的空气通路的长度的一部分上、特别是在热侧处给出，则可能就足够了。
[0019]接下来，显而易见的是，中心轴线已经处于燃料喷嘴的中央中的空气通路内，并且因此优选地是直的路线。在冷侧处距中心轴线距离更大的空气通路需要比更靠近中心轴线的那些空气通路弯曲/倾斜更多。
[0020]中心轴线在燃料喷嘴的中间和/或在一束空气通路的中间从冷侧延伸至热侧。
[0021]为了实现空气和燃料的联合流，而在来自单个空气通路的单个流之间没有任何涡旋，并且为了减小燃料喷嘴的尺寸，有利的是，空气通路定形状并布置成空气通路的端部根据蜂窝状图案面向热侧。不需要每个单个空气通路的面向热侧的端部精确地定形状为正六边形。相关的是下述空气通路的布置：其中，这些空气通路的端部呈彼此靠近的模式，并且在相邻空气通路之间的剩余空间最小。
[0022]对空气和燃料的混合的进一步改进可以通过在空气通路内的湍流器的有利布置来实现。
[0023]首先，这些湍流器在哪里定位和这些湍流器怎样定形状是不相关的。目的是在空气通路内部产生微型湍流。优选的设计具有三角形形状，其中位于湍流器的面向热侧的端部处的梢部延伸到空气通路中。
[0024]接下来，不需要在空气通路中的每个空气通路中都具有至少一个湍流器。但是有利地，至少在相应的通路壁内部包括燃料孔的那些空气通路中应该配备有湍流器。优选地，
空气通路中的每个空气通路均包括一个湍流器。
[0025]空气通路的面向热侧的端部有利地定形状为蜂窝状图案，并且在冷侧处空气通路例如通过圆形形状而布置成有一些更多的空间，由于该事实，因此将湍流器布置成靠近冷侧是更有利的。在此，更优选的是将湍流器布置在通路壁上。
[0026]为了以最好的方式受益于湍流器的功能，还有利的是将燃料孔相对于相应的湍流器布置在面向热侧的一侧处。
[0027]接下来，优选的是，湍流器和燃料孔定位在相应的空气通路内/处的相同的周向位置处。
[0028]更有利的是，将燃料孔靠近相应的湍流器布置。在此，从湍流器到燃料孔的距离不应当延伸至相应的湍流器的高度。该高度被定义为湍流器从通路壁延伸到空气通路中的尺寸。特别有利的是，湍流器与相应的燃料孔之间的距离小于湍流器的高度的0.5倍。
[0029]为了使来自一束空气通路的混合的空气和燃料的联合流能够在单个流之间没有涡旋的情况下进入燃烧区中，优选地，燃料喷嘴还包括布置在主体内的空气室。来自单个空气通路的流应当穿过空气室进入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料喷嘴(11)，所述燃料喷嘴(11)用于在燃烧装置(01)、特别是燃气涡轮机的燃烧装置(01)中使用，所述燃料喷嘴(11)包括：主体(12)，所述主体(12)从冷侧(08)延伸至相反的热侧(09)，以及至少五个、特别地至少十个空气通路(14)，所述空气通路(14)布置成彼此紧邻、从所述冷侧(08)朝向所述热侧(09)延伸，以及燃料分配室(15)，所述燃料分配室(15)紧邻所述冷侧(08)，其中，所述空气通路(14)穿过由通路壁(17)分隔开的所述燃料分配室(15)，其中，在所述通路壁(17)内布置有燃料孔(18)，其特征在于，从所述冷侧(08)朝向所述热侧(09)，所述空气通路(14)至少在一部分上朝向所述燃料喷嘴(11)的中心轴线弯曲和/或倾斜。2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(11)，其中，所述空气通路(14)的面向所述热侧(09)的端部以蜂窝状图案(20)定形状和布置。3.根据权利要求1或2所述的燃料喷嘴(11)，其中，在所述空气通路(14)内布置有湍流器(19)。4.根据权利要求3所述的燃料喷嘴(11)，其中，所述湍流器(19)布置在所述通路壁(17)上；并且/或者其中，所述燃料孔(18)相对于所述湍流器(19)布置在面向所述热侧的一侧处；并且/或者其中，所述燃料孔(18)与相应的所述空气通路(14)内的相应的所述湍流器(19)布置在相同的周向位置处。5.根据权利要求3或4所述的燃料喷嘴(11)，其中，从所述湍流器(19)到相应的所述燃料孔(18)的距离小于所述湍流器(19)延伸到所述空气通路(14)中的高度、特别地小于所述湍流器(19)延伸到所述空气通路(14)中的高度的0.5倍。6.根据权利要求1至5中的一项所述的燃料喷嘴(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：马茨，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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