带有结合的通道的燃料喷嘴和操作方法技术

本发明专利技术涉及带有结合的通道的燃料喷嘴和操作方法，具体而言，公开了一种操作用于涡轮机械燃烧器的二次燃料喷嘴的方法，包括通过引燃燃料通道朝向燃烧区域输送引燃燃料流，并且通过布置在引燃燃料通道周围的多个变换通道朝向燃烧区域输送空气流。引燃燃料流和空气流在燃烧区域中燃烧，并且通过多个变换通道输送变换燃料流以用于燃烧。二次燃料喷嘴包括引燃燃料通道，其沿着燃料喷嘴延伸，从而将引燃燃料流输送至燃烧区域。多个变换通道布置在引燃燃料通道周围，并构造成输送用于与引燃燃料流进行燃烧的空气流，并且将变换燃料流输送至燃烧区域。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题一般地涉及涡轮机械。更具体地，该主题公开涉及用于涡轮机械 的穿过燃料喷嘴的燃料和空气通道。
技术介绍
随着对于燃气涡轮机排放的要求变得更加严格，满足此类要求的一种途径是从扩 散焰燃烧器转向利用贫燃料和空气混合物的燃烧器，该燃烧器利用完全预混合操作模式 来减少例如NOx和CO的排放。这些燃烧器在本领域中被称为干式低NOx(DLN)、干式低排 放(DLE)或贫预混合(LPM)式燃烧系统。这些燃烧器典型地包括多个一级喷嘴(primary nozzle)，其被点燃而用于燃烧器的低负载和中等负载操作。在完全预混合操作期间，一 级喷嘴供给燃料，以便为二次火焰供应燃料。一级喷嘴典型地包围二次喷嘴(secondary nozzle)，二次喷嘴被用于燃烧器的中等负载直至完全预混合模式操作。二次喷嘴在燃烧器 中用于若干功能，包括为完全预混合模式供给燃料，为支持一级喷嘴操作的引燃火焰供应 燃料和空气，以及在操作模式变化期间提供用于利用的变换燃料(transfer fuel)。在引燃 模式中，用于引燃操作的燃料被引导通过典型地位于燃料喷嘴的中心上的引燃燃料通道， 并且要与引燃燃料混合的空气被通过包围引燃燃料通道的多个引燃空气通道提供。在燃料 喷嘴的变换操作期间，将附加燃料作为单独的燃料流通过位于喷嘴中的一组变换通道推动 通过喷嘴并进入燃烧区域，该组变换通道与引燃燃料通道分开。当喷嘴不处于变换模式下 时，当前实践是通过使变换空气流过变换通道而净化燃料的变换通道。在此操作中，引燃燃 料被此低温净化空气流所包围。用于引燃燃料、变换燃料和变换空气、以及引燃空气的二次 喷嘴中的分离的通道导致了一种复杂的喷嘴组件。此外，典型喷嘴的引燃由于引燃燃料和 空气通道的结构而是燃料受限的，从而不能在引燃中利用高反应性的燃料。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，操作用于涡轮机械燃烧器的二次燃料喷嘴的一种方法包 括通过引燃燃料通道朝向燃烧区域输送引燃燃料流，并通过布置在引燃燃料通道周围的多 个变换通道而朝向燃烧区域输送空气流。引燃燃料流和空气流在燃烧区域中燃烧，并且变 换燃料流通过多个变换通道输送以用于在燃烧区域中燃烧。根据本专利技术的另一方面，用于涡轮机械燃烧器的二次燃料喷嘴包括引燃燃料通 道，引燃燃料通道沿着燃料喷嘴轴向延伸，构造成将引燃燃料流输送至燃烧区域。多个变换 通道布置在引燃燃料通道周围并构造成输送用于在燃烧区域中与引燃燃料流进行燃烧的 空气流，并且还构造成将变换燃料流输送至燃烧区域。从以下结合附图所做的描述中将使这些以及其他优点和特征变得更为明晰。 附图说明在说明书所附的权利要求中特别指出并明确要求保护与本专利技术相关的主题。从以3下结合附图所作的详细说明中将明晰本专利技术的前述及其它特征和优点，其中图1是用于涡轮机械的燃烧器的一个实施例的示意性的横截面图；图2是用于图1的燃烧器的二次燃料喷嘴的一个实施例的示意性的透视图；图3是二次燃料喷嘴的一个实施例的横截面图；图4是二次燃料喷嘴的末梢的一个实施例的示意性的横截面图；和图5是图4的二次燃料喷嘴的末梢的另一示意性的横截面图。详细说明将参照附图通过示例解释本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列表10燃烧器12 —级喷嘴14 二次喷嘴16中心轴线18喷射孔20 末梢22末梢孔M 远端沈引燃燃料通道28 二次燃料通道30变换通道32扩散器34末梢端36 侧壁38引燃燃料源40引燃燃料42燃烧区域44引燃火焰46引燃空气48燃料流50变换燃料源具体实施例方式图1中显示了燃烧器10的一个实施例。燃烧器包括包围二次喷嘴14的多个一级 喷嘴12。现在参看图2，二次喷嘴14是具有中心轴线16的大体环形结构，其包括位于二次 燃料喷嘴14的末梢20上游的多个喷射孔18。末梢20包括位于末梢20的远端M处的多 个末梢孔22。如图3中所示，二次喷嘴14包括在不同的时间根据燃烧器10的操作模式而利用 的多个燃料通道。引燃燃料通道26沿着中心轴线16而设置在二次喷嘴14的中心处。引 燃燃料通道26供给燃料，用于例如二次喷嘴14的引燃操作。在燃烧器10的二次即完全预 混合的操作期间，燃料经由多个二次燃料通道28供给多个喷射孔18。多个变换通道30大体上轴向地沿着二次喷嘴14延伸，并位于引燃燃料通道沈的径向外侧。多个变换通道30 供给用于在模式之间过渡期间使用的变换燃料。图4更详细地图示了喷嘴20。引燃燃料通道沈穿过喷嘴末梢20而延伸至位于末 梢端M处的扩散器32。多个变换通道30穿过喷嘴末梢20延伸，并在多个末梢孔22处离 开二次喷嘴14。引燃燃料通道沈经由多个引燃孔34而连接在多个变换通道30上，引燃孔 位于多个变换通道30的侧壁36中。引燃燃料通道沈连接在引燃燃料源38上。当二次喷嘴14作为引燃，例如以引燃模式进行操作时，如图4中所示，引燃燃料流 40被推过引燃燃料通道沈，并前进穿过扩散器32。引燃燃料流40然后前进穿过多个引燃 孔34，穿过多个变换通道30，并进入燃烧区域42，以便为引燃火焰44提供燃料。在燃料喷 嘴10的引燃模式操作期间，引燃空气流46被推动穿过多个变换通道30。引燃空气流46离 开多个变换通道30而进入燃烧区域42，并用于燃烧引燃燃料流40。此外，在一些实施例中， 在燃烧区域42中进行燃烧之前，引燃空气流46至少部分地与引燃燃料流40在多个变换通 道30中混合。引燃空气流46和引燃燃料流40的预混合使引燃火焰44稳定，并容许引燃 火焰44的较低的操作温度，从而减少燃烧器10在操作中的NOx排放。图5图示了二次喷嘴14在变换操作期间的操作。在变换模式操作期间，变换燃料 流48被推动从变换燃料源50穿过多个变换通道30，并进入燃烧区域42。在一些实施例中， 当推动变换燃料流48穿过多个变换通道30时，引燃空气流46被暂停。本文所述的实施例在引燃模式操作期间利用多个变换通道30输送引燃空气流 46，以便燃烧引燃燃料流40，并且在变换模式操作期间输送变换燃料流48。利用多个变换 通道30用于两种功能，容许消除现有技术的二次喷嘴结构的引燃空气通道，导致带有较少 构件的较不复杂的二次喷嘴14。引燃空气通道的消除容许增加变换通道30的总面积。此增加的面积导致对于二 次喷嘴14更大的燃料灵活性，包括在引燃中使用高反应性的燃料。由于增加的面积，可推 动更大量的变换燃料流48穿过其中，从而可利用需要更大体积流率的低英热单位(BTU)的 燃料，同时保持二次喷嘴14的可操作性。虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细描述了本专利技术，但是应该易于懂得，本 专利技术并不局限于此类公开的实施例。相反，可修改本专利技术以结合迄今尚未描述过的但与本 专利技术的精神和范围相称的许多变体、改型、替代装置或等效装置。另外，虽然已经描述了本 专利技术的各种实施例，但是应该懂得本专利技术的多个方面可只包括其中一些所述实施例。因此， 本专利技术不应被视为局限于前面的描述，而仅受所附权利要求的范围限制。权利要求1.一种操作用于涡轮机械燃烧器(10)的二次燃料喷嘴(14)的方法，包括通过引燃燃料通道06)朝向燃烧区域0 输送引燃燃料流GO)；通过布置在所述引燃燃料通道06)周围的多个变换通道(30)朝向所述燃烧区域G2) 输送空气流；在所述燃烧区域0 中燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种操作用于涡轮机械燃烧器（１０）的二次燃料喷嘴（１４）的方法，包括：通过引燃燃料通道（２６）朝向燃烧区域（４２）输送引燃燃料流（４０）；通过布置在所述引燃燃料通道（２６）周围的多个变换通道（３０）朝向所述燃烧区域（４２）输送空气流；在所述燃烧区域（４２）中燃烧所述引燃燃料流（４０）和所述空气流；且通过所述多个变换通道（３０）输送变换燃料流，以在所述燃烧区域（４２）中进行燃烧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·罕，C·X·斯蒂芬森，W·S·齐明斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US