用于燃气涡轮机的燃料喷嘴组件和使燃料流转向的方法技术

本发明专利技术公开用于燃气涡轮机的燃料喷嘴组件和使燃料流转向的方法，所述组件包括：圆柱形中心体部、与中心体部共轴并且围绕中心体部延伸的圆柱形罩、以及具有下游边缘的转向引导件，该下游边缘沿位于中心体部与通向罩的入口之间的通路延伸，其中该转向引导件仅部分地围绕中心体部延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃气涡轮机中的燃料燃烧，并且具体而言涉及将压缩空气引导至燃烧器中的燃烧区域。
技术介绍
燃气涡轮机燃烧器对大量的燃料和压缩空气进行混合，并且使所获得的空气和燃料混合物燃烧。传统的用于工业燃气涡轮机的燃烧器通常包括圆柱形燃烧“罐(can) ”的环形阵列，在圆柱形燃烧“罐”中空气和燃料混合以及产生燃烧。来自轴流压缩机的压缩空气流入燃烧器中。通过延伸到每一个罐中的燃料喷嘴组件喷射燃料。燃料和空气的混合物在每一个罐的燃烧室中燃烧。燃烧气体从每一个罐排放到通向涡轮的管道中。来自压缩机的加压空气在罐的后端处进入燃烧罐，后端同样也是热燃烧气体从罐流向涡轮的端部。压缩空气流过形成在罐的圆柱形壁与内圆柱形燃烧衬套之间的环形管道。当热燃烧气体流过衬套的内部时，相对较冷的压缩空气对衬套的壁进行冷却。热燃烧气体沿与压缩空气的流动大体相反的方向流过管道。当压缩空气到达燃烧器罐的头部端时，空气转向180度，以进入燃料喷嘴中的一个燃料喷嘴。为了进入外燃料喷嘴，压缩机空气的流动方向发生紧密并且快速的逆转。这个突然的转向能够在空气中产生低速流动区域，而空气流的其它区域处于明显更高的速度。当空气进入用于压缩空气的最靠近燃烧室中的双壁流动路径的外燃料喷嘴时，低速流的出现是最激烈的。通过燃料喷嘴的均匀流速是期望的，以提供空气与燃料的均匀混合和均匀燃烧。由于低速区域提供用于将火焰停泊(anchor)在燃料喷嘴内侧的区域，因此燃料喷嘴中的低速空气流区域还造成喷嘴内侧的火焰保持风险。燃料喷嘴中的火焰能够毁坏喷嘴的硬件。此外，低速空气流能够造成空气和燃料混合物中的局部变化。这些变化能够包括这样的区域在所述区域中，燃料和空气混合物过于丰富(rich)，从而导致过高的燃烧温度以及氮氧化物(NOx)的过度产生。始终期望能够在燃烧器罐中保持稳定火焰、减少燃气涡轮机中的燃烧而产生的NOx排放物、以及保持通过燃料喷嘴的均匀空气流速度。
技术实现思路
构想了一种用于燃气涡轮机的燃料喷嘴组件，该组件包括圆柱形中心体部、与中心体部共轴并且围绕中心体部延伸的圆柱形罩(shroud)、以及具有下游边缘的转向引导件，该下游边缘延伸到位于中心体部与罩之间的通路的入口中，其中转向引导件仅部分地围绕中心体部延伸。转向引导件可以是成形为与罩的入口区域相符合的薄片。转向引导件可以具有广口弯曲入口区域和大体直的出口区域。转向引导件可以通过肋或柱(post)安装至罩或中心体部。转向引导件可以沿围绕燃料喷嘴的弧延伸，并且该弧可以处于200度至35度的范围内。转向引导件可以位于邻近外部双壁环形流动管道的罩的一侧，压缩机空气通过外部双壁环形流动管道并且朝向该组件径向向内转向。构想了一种用于燃气涡轮机的燃烧室，该燃烧室包括环形流动管道，加压空气沿与形成在该燃烧室中的燃烧气体的流动相反的方向流过环形流动管道；具有内侧表面的端盖组件；径向向内转向件，该径向向内转向件接近端盖组件的内侧表面位于流动管道中；至少一个燃料喷嘴组件，该燃料喷嘴组件包括圆柱形中心体部、与中心体部共轴并且围绕中心体部延伸的圆柱形罩、以及具有下游边缘的转向引导件，该下游边缘朝向位于中心体部与罩之间的通路延伸，其中转向引导件仅部分地围绕中心体部延伸，并且转向引导件与环形流动管道的出口对齐且接近环形流动管道的出口，使得转向引导件将空气从环形流动管道导入位于中心体部与罩之间的通路中。转向引导件可以位于邻近环形流动管道的罩的一侧。构想了一种将加压空气导入燃烧室中的燃料喷嘴组件的空气流动管道中的方法，该方法包括以下步骤使加压空气沿第一方向移动通过燃烧室中的环形管道，并且使空气从管道朝向燃料喷嘴径向向内转向；经过转向的加压空气流入位于燃料喷嘴组件的圆柱形罩与中心体部之间的通路中；当经过转向的加压空气流入通路中时,通过具有入口边缘和出口边缘的转向弓I导件对空气进行导向，入口边缘与从环形管道流动的经过转向的空气对齐，出口边缘与通路对齐，其中转向引导件仅部分地围绕中心体部延伸。转向引导件可以邻近环形管道的出口，并且在与环形管道相反的中心体部的一侧的位置处对进入通路的空气进行导向。转向引导件可以接近通向罩的入口，并且经过导向的空气是在流动通向罩的入口附近的空气。转向引导件可以使流入通路的径向向外部分中的空气的速度增加。转向引导件可以将经过转向的空气导入位于转向引导件与罩的入口部分之间的狭窄间隙中，其中入口部分具有广口，并且转向引导件将经过转向的空气导入位于转向引导件与罩的广口之间的狭窄间隙中。附图说明图1是工业燃气涡轮机中的传统燃烧室的图示，其中以横截面示出燃气涡轮机。图2是燃烧室的一部分的横截面图，其示出燃烧空气通过燃烧室的双壁并且转向到外燃料喷嘴组件中的流动路径。图3是围绕中心燃料喷嘴组件布置的燃料喷嘴组件的环形阵列的透视图。图4是外燃料喷嘴组件的侧面的透视图，其中罩的一部分是透明的，以示出转向引导件。图5和图6是安装至燃料喷嘴组件的中心体部的转向引导件的前透视图和后透视图。图7是燃料喷嘴组件的阵列的视图，以示出转向引导件在外燃料喷嘴组件上的取向。图8是燃料喷嘴组件的侧面和背面的透视图，其中转向引导件附连至罩。图9是图8中所示的燃料喷嘴组件的横截面图，其中所述横截面所沿的平面与交叉体部的轴线垂直。图10和图11是示意图，以横截面示出具有喇叭口入口的罩和不具有喇叭口(belΙ-mouth)入口的罩上的转向引导件。图12和图13是通过具有转向引导件的管道和不具有转向引导件的管道的空气流的视图。具体实施例方式图1是侧视图，其中以部分横截面示出传统的燃气涡轮发动机2，燃气涡轮发动机2包括轴向涡轮4、燃烧室6的环形阵列、和轴流压缩机8，轴流压缩机8产生被管道输送到燃烧室的压缩空气10。燃料12被喷射到燃烧室中并且与压缩空气混合。空气燃料混合物在燃烧室中燃烧，并且热燃烧气体14从所述室流向涡轮以驱动涡轮轮叶16，从而使涡轮4旋转。涡轮的旋转通过轴18使压缩机转动，轴18连接涡轮和压缩机。压缩机的旋转为燃烧室产生压缩空气。图2是燃烧室6的一部分的横截面图，以示出燃料喷嘴组件20。每一个燃烧室6 (也称作“罐”)都包括基本圆柱形的套筒22，套筒22靠近压缩机的排放端固定至燃气涡轮机的壳体24。燃烧罐的前端由端盖组件26封闭，端盖组件26可以联接至燃料供给管、歧管和相关联的阀28，以用于将气体燃料或液体燃料12进给至每一个燃烧室的燃料喷嘴。端盖组件26围绕容纳在圆柱形套管22内的中心燃料喷嘴组件30对燃料喷嘴组件20的圆形阵列进行支承。加压空气10进入燃烧室6的端部并且流过(见箭头32)形成在室6的圆柱形套管22与内圆柱形衬套36之间的环形管道34。加压空气32沿与形成在室中的燃烧气体的流动相反的流动方向朝向端盖组件26流过管道34。加压空气通过管道34的环形部分转向，管道34的该环形部分的横截面可以呈U形38。为了协助空气流转向，转向引导件42定位在燃料喷嘴组件20的每一个燃料喷嘴组件20上并且靠近空气管道34的U形部分38的出口。转向引导件42可以安装成接近燃料喷嘴的后部轴环(collar)44。图3是围绕中心燃料喷嘴组件30布置的燃料喷嘴组件20 (被称作外燃料喷嘴组件)的环形阵列的透视图。燃料喷嘴组件20、30在其后部轴环44处附连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮机的燃料喷嘴组件，所述组件包括：中心体部；罩，所述罩与所述中心体部共轴并且围绕所述中心体部延伸，以及转向引导件，所述转向引导件具有下游边缘，所述下游边缘沿位于所述中心体部与通向所述罩的入口之间的通路延伸，其中所述转向引导件仅部分地围绕所述中心体部延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JT斯特瓦特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：