公开了一种燃气轮机燃料喷射器和旋流器组件(58)，包括：递送管结构(44)，该递送管结构(44)布置在燃料喷射器和旋流器组件(58)的中轴上；第一燃料供给通道(43)，该第一燃料供给通道(43)布置在递送管结构(44)中；罩(57)，该罩(57)环绕递送管结构(44)，旋流叶片(46)布置在递送管结构(44)和罩(57)之间；位于每个旋流叶片(46)中的径向通路(45)，与第一燃料供给通道(43)连通；一组孔口(47)，该孔口(47)开口在所述每个旋流叶片(46)的外表面(48)和径向通路(45)之间；其中延伸至递送管结构(44)的下游端(51)的第二燃料供给通道(50)布置在递送管结构(44)中，并且具有用于燃料喷射的波瓣(55)的混合器(52)布置在下游端(51)。此外还公开了一种用于组装燃料喷射器和旋流器组件(58)的组装方法。
【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用于燃气轮机的燃料喷射器和旋流器组件。另外，本专利技术涉及一种燃烧系统。本专利技术还涉及ー种燃气轮机。此外，本专利技术涉及用于组装燃料喷射器和旋流器组件的组装程序。
技术介绍
天然气价格的上涨已经将燃气轮机的研制推向考虑替代燃料的方向，替代燃料例如所谓的合成气体。这些气体一般来自如煤、石油焦或生物能的固体给料的气化处理。在燃气轮机中使用合成气体涉及到比标准的天然气更大体积流量的燃料喷射。为了实现现代燃气轮机的典型的非常低的NOx值，需要燃烧器运行在预混合模式中。合成气体具有这样的大体积流量这一事实，使得在预混合模式中点燃它们产生了严重的问题。产生的另ー个问题是这些燃料的不同于天然气的不同反应性；特别是当存在相当多的氢气时，反应性往 往较高，由于其加剧了逆燃的危险，因此这构成了ー个问题。这些转化成的事实是，通过空气通路的更大的燃料流量导致压降的増大，并且空气和燃料之间的混合往往较差。后者主要由于大体积流速也需要大的喷嘴，其一般导致混合不好，并因此导致NOx排放高。PCT/US2009/001336示出了用于喷射低热值(LC)燃料的燃料喷射器和旋流器组件中的附加级(stage)。该级提供了两个附加行的燃料喷射器。燃料喷射器配备在旋流器的叶片中，并以交叉射流(jet-in-cross flow)的模式喷射燃料。为了给两个附加行的喷射器提供空间，叶片沿它们的上游方向被拉长。此外，毂直径被増大以扩大用于供给燃料流的空间。就抗逆燃和低动カ而言，燃烧器已经证实了其功能。然而，该设计的ー个问题是LC燃料通路的容量仍然相对较小，并且为了保持燃料侧压降尽可能低，天然气级也用于喷射LC燃料。就燃料的供给切割而言，这使得系统相对比较复杂。即使当在所有的级上切割LC燃料，压降也相对较大。此外，用于LC燃料的喷射器相对较小。因为这些燃料一般被污染，产生了阻塞的问题。
技术实现思路
本专利技术的ー个目的是提供ー种具有改进的空气和燃料之间的混合比例的燃料喷射器和旋流器组件。本专利技术的另ー个目的是提供一种燃烧系统，允许燃烧器运行在预混合模式而没有増加压カ损失。本专利技术的再ー个目的是提供一种改进的燃气轮机。本专利技术的再ー个目的是提供一种用于改进的燃料喷射器和旋流器组件的组装方法。通过权利要求实现了这些目的。从属权利要求描述了本专利技术的有利改进和改型。一种创造性的燃气轮机燃料喷射器和旋流器组件，包括布置在燃料喷射器和旋流器组件的中轴上的递送管结构，布置在递送管结构中的第一燃料供给通道，环绕递送燃料结构的罩，布置在递送管结构和罩之间的旋流叶片，每个旋流叶片中的径向通路，该径向通路与第一燃料供给通道连通，在所述每个旋流叶片的外表面和径向通路之间开ロ的ー组孔ロ，其中延伸至递送管结构的下游端的第二燃料供给通道布置在递送管结构中，并且具有用于燃料喷射的波瓣混合器布置在下游端。由于相对较大的中部燃料喷射，该创造性的燃料喷射器和旋流器组件在运行中以低热值燃料减小了压カ损失。相比LC燃料喷射通过旋流叶片的现有技术方案，燃料喷射器和旋流器组件的中部中的反应性的LC燃料的喷射还减小了沿着旋流器组件或旋流杯和燃料喷射器的壁逆燃的危险。此外，相对较大的第二燃料供给通道导致减小了阻塞问题的敏感性。在本文中还比较重要的是，在低热值燃料运行期间，不用必须使用用于(例如)天然气的第一燃料供给通道。将波瓣混合器布置在其端部的 用于LC燃料的第二燃料供给通道能够用惰性介质(N2或蒸汽)、或来自燃气轮机的中间框架的密封空气密封，以在没有使用该波瓣混合器燃料通路时防止任何流动回流。在ー个有利实施例中，递送管结构包括同轴的圆柱状的内管和外管，规定第一燃料供给通道位于内管中，并且在内管和外管之间形成了环状的第二燃料供给通道。在另ー个有利实施例中，混合器的每个波瓣直接位于旋流叶片的下游。 在再ー个有利实施例中，波瓣的数目等于旋流叶片的数目。当波瓣混合器具有扭曲并且当波瓣混合器的扭曲跟随由旋流叶片引起的漩涡吋，特别地有利。旋流流动路径因而被保持，并且混合器如旋流叶片的延伸部一祥工作从而在旋流流动中提供了气动的应用。在ー个有利的布置中，波瓣混合器的扭曲角度高达45度。优选地，波瓣的高度高达罩的环高的O. 5倍。还优选地，波瓣的高度和宽度的比值在O与8之间，优选地为4。在ー个有利的实施例中，粒状部(grain)布置在波瓣混合器的中轴上。该粒状部有效地防止了在波瓣混合器的中部中，富燃料区域仍然没有混合。有利地，燃烧系统包括至少ー个之前描述的创造性的燃料喷射器和旋流器组件。一种创造性的燃气轮机包括这样的燃烧系统。在组装燃料喷射器和旋流器组件的创造性的方法中，其中燃料喷射器和旋流器组件具有第一燃料供给通道、第二燃料供给通道、径向通路、旋流叶片、波瓣混合器和罩，波瓣混合器钎焊或熔焊至第一燃料供给通道。然后，钎焊材料被至少施加至中部的第一燃料供给通道和径向通路之间、第二燃料供给通道和径向通路之间、以及第ニ燃料供给通道和波瓣旋流器之间。如此组装的燃料喷射器和旋流器组件然后在一个循环中在炉中被钎焊。有利的是，在炉中钎焊燃料喷射器和旋流器组件之前，钎焊材料还施加在旋流叶片和罩之间。可替代地,罩被熔焊、特别是塞焊(tap weld)至旋流叶片。附图说明现在将參照附图进一歩描述本专利技术，其中图I示出了现有技术的燃气轮机燃烧器的侧剖面视图，图2示出了现有技术的使用喷射器旋流器叶片的燃料喷射器和旋流器组件的侧剖面视图，图3示出了现有技术的具有至旋流器叶片的双通路燃料供给的燃料喷射器和旋流器组件的侧剖面视图，图4示出了根据本专利技术的具有波瓣混合器的燃料喷射器和旋流器组件，图5示出了图4的燃料喷射器和旋流器组件的另ー个视图，图6示出了扭曲的波瓣混合器，图7示出了具有减小的波瓣高度的扭曲的波瓣混合器，以及图8示出了组装燃料喷射器和旋流器组件的钎焊步骤。 在图中相同的附图标记表示相似或相同的部分。具体实施例方式图I示出了现有技术的燃气轮机燃烧器1，其ー些方面可以应用于本专利技术。壳体底座2具有附接表面3。引燃燃料递送管(pilot fuel delivery tube)4具有引燃燃料扩散喷嘴5。燃料入口 6将主燃料源提供至具有喷射ロ 8的主燃料递送管结构7。主燃烧区9在引燃火焰区11的下游形成在衬套10内。引燃锥12具有发散端13，该发散端13在主燃料喷射器和旋流器组件14的下游从引燃燃料扩散喷嘴5附近突出。引燃火焰区11邻近主燃烧区9并在主燃烧区9的上游形成在引燃锥12内。来自压缩机(未示出)的压缩空气15在支撑肋16之间流动通过旋流器组件14。在每个主旋流器组件14内，多个旋流器叶片17在主燃料喷射ロ 8的上游产生了空气紊流，以将压缩空气15与燃料18混合从而形成燃料/空气混合物19。燃料/空气混合物19流入它在其中燃烧的主燃烧区9。压缩空气20的一部分通过位于引燃旋流器组件22内的一组叶片21进入引燃火焰区11。压缩空气20在引燃锥12内与引燃燃料23混合，并且流入它在其中燃烧的引燃火焰区11中。引燃燃料23可以在引燃火焰前部扩散入空气源20中，由此在引燃火焰前部提供了比主燃料/空气混合物19更浓的混合物。这在所有的操作情形下保持了稳定的引燃火焰。主燃料18和引燃燃料23可以是相同类型的燃料或不同类型的燃料。图2示出了本文档来自技高网...
【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：TA福克斯，S威廉斯，U沃兹，J范卡姆彭，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：
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