燃烧器燃料喷嘴和用于供应燃料到燃烧器的方法技术

本发明专利技术涉及燃烧器燃料喷嘴和用于供应燃料到燃烧器的方法。更具体而言，一种燃烧器燃料喷嘴包括中心主体和周向围绕中心主体的至少一部分的内护罩。内护罩具有下游表面。燃料喷嘴包括在中心主体与内护罩之间的内通道、周向围绕内护罩的至少一部分的外通道、以及大致径向向外延伸通过中心主体的第一组多个燃料端口。第一组多个燃料端口在内护罩的下游表面的上游。一种用于将燃料供应到燃烧器燃料喷嘴的方法包括：使工作流体流过在中心主体与内护罩之间的内通道；将来自中心主体的燃料对着内护罩喷射；以及使工作流体的一部分流过围绕内护罩的至少一部分的外通道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及燃烧器燃料喷嘴和用于将燃料供应到燃烧器的方法。
技术介绍
燃气涡轮在商业操作中广泛地用于功率生成。燃气涡轮燃烧器通常对与压缩的诸如空气的工作流体混合的液体和/或气体燃料进行操作。对依靠任一种燃料运行燃气涡轮的灵活性为燃气涡轮操作者提供了大的益处。广泛已知的是，燃气涡轮的热力学效率随操作温度，即燃烧气体温度增加而增加。还已知的是，通过在燃烧器的燃烧区中提供富燃料/空气混合物，可以获得更高的燃烧气体温度。然而，由富液体或气体燃料/空气混合物导致的较高燃烧温度显著增加了氮氧化物或NOx的生成，这是不期望的废气排放。NOx水平可通过提供用于燃烧的贫燃料/空气比率或通过将诸如水的添加剂喷入燃烧器而降低。为了提供贫燃料/空气混合物，可以将燃料和空气在燃烧之前预混合。预混合可以在双燃料燃烧器燃料喷嘴中进行，该喷嘴包括多个燃料喷射端口、内部流动区域和外部流动区域。当燃气涡轮循环通过各种操作模式时，燃料被喷入内部和/或外部流动区域以便与工作流体预混合。存在允许在燃烧之前使液体和/或气体燃料与工作流体预混合的多种双燃料喷嘴。然而，改善燃料混合物的均匀性的用于将燃料供应到燃烧器的改进的燃料喷嘴和方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在下面的描述中提出，或者可由该描述显而易见，或者可通过实施本专利技术来了解。本专利技术的一个实施例是一种燃烧器燃料喷嘴，其包括中心主体和周向围绕中心主体的至少一部分的内护罩，其中内护罩具有下游表面。在中心主体和内护罩之间的内环形通道，和周向围绕内护罩的至少一部分的外环形通道，以及大致径向向外延伸通过中心主体的第一组多个燃料端口。第一组多个燃料端口在内护罩的下游表面的上游。本专利技术的另一个实施例是一种燃烧器燃料喷嘴，其包括中心主体和周向围绕中心主体的至少一部分的内护罩、在中心主体和内护罩之间的内环形通道、以及周向围绕内护罩的至少一部分的外环形通道，其中内护罩具有下游表面。第一组多个燃料端口大致径向向外延伸通过中心主体，其中第一组多个燃料端口在内护罩的下游表面的上游，以及从内护罩径向向内延伸的第二组多个燃料端口。本专利技术还包括一种用于将燃料供应到燃烧器燃料喷嘴的方法，其包括:使工作流体流过在中心主体和内护罩之间的内环形通道；以及将来自中心主体的第一燃料对着内护罩喷射。该方法还包括使工作流体的至少一部分流过周向围绕内护罩的至少一部分的外环形通道。通过阅读说明书，本领域技术人员将更好地理解这些实施例的特征和方面及其 它。附图说明在说明书的其余部分中并参考附图更具体地描述了本专利技术的全面并能够实施的公开，包括对于本领域技术人员来说的最佳模式，在附图中: 图1是在本专利技术的范围内的示例性燃气涡轮的简化剖视 图2是图1所示燃烧器的简化剖视 图3是图2所示喷嘴组件的透视 图4是根据本专利技术的一个实施例的喷嘴的透视 图5是图4所示喷嘴的剖视 图6是图4所示喷嘴的一部分的透视图；以及 图7是图4所示喷嘴的一部分的放大剖视图。部件列表 10 燃气涡轮 12 压缩机 14 燃烧器 16 涡轮 18 转子 20 压室 30 端盖组件 32 过渡件 34 燃料喷嘴 36 壳体 38 衬里 40 燃烧室 42 稀释(dilution)通道 44 混合孔 50 中心主体 52 内护罩 54 外护罩 56 内环形通道 58 轴向流动区域 60 外环形通道 62 径向流动区域 64 径向延伸导叶 66 内护罩流体回路 68 内护罩下游表面 70 外护罩流体回路 72 成角度的通道 74支柱(strut) 80燃料端口 82第一组多个燃料端口 84第二组多个燃料端口 86第三组多个燃料端口 88第四组多个燃料端口。具体实施例方式现在将详细参照本专利技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来表示附图中的特征。在附图和描述中的相同或类似的标记用于表示本专利技术的相同或类似的部件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件而并非意图表示单个部件的位置或重要性。此外，术语“上游”和“下游”是指部件在流体路径中的相对位置。例如，如果流体从部件A流至部件B，则部件A在部件B的上游。反之，如果部件B接纳来自部件A的流体流，则部件B在部件A的下游。每个示例通过对本专利技术进行解释而不是对本专利技术进行限制的方式提供。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中作出修改与变型。例如，作为一个实施例的部分而示出或描述的特征可用于另一实施例，以得到又一实施例。因此，本专利技术意图包括这种落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改与变型。本专利技术的各种实施例包括燃烧器燃料喷嘴和用于将燃料提供到燃烧器的方法。燃料喷嘴通常包括中心主体、具有下游表面的内护罩、内环形通道和外环形通道。工作流体可以流过中心主体、内环形通道和/或外环形通道。定位在内护罩的下游表面的上游的第一组多个燃料端口大体径向向外延伸通过中心主体。这样，当工作流体穿过内环形通道并且液体燃料喷过第一组多个燃料端口时，燃料的一部分可汽化并与工作流体混合。其余液体燃料将在内护罩上预成膜(pre-film)并剪切地离开(shear off)下游表面，由此提供剩余液体燃料的细喷雾以用于与工作流体进一步混合，以便进行燃烧。虽然出于说明目的，将大体上在并入燃气涡轮的燃烧器燃料喷嘴的背景中描述本专利技术的示例性实施例，但本领域技术人员将容易理解，本专利技术的实施例可应用于任何燃料喷嘴且不限于燃气涡轮燃料喷嘴，除非在权利要求中明确地叙述。图1示出在本专利技术的范围内的典型燃气涡轮10。燃气涡轮10包括在前部处的压缩机12、在中部周围的一个或多个燃烧器14以及在后部处的涡轮16。压缩机12和涡轮16通常共用公共转子18。压缩机12赋予工作流体(空气)动能以使其处于高激励状态。压缩的工作流体离开压缩机12并流至每个燃烧器14。参看图2，每个燃烧器14包括在一端处的端盖组件30和在另一端处的过渡件32。端盖组件30包括一个或多个燃料喷嘴34。壳体36围绕每个燃烧器14以包含从压缩机12流出的压缩的工作流体。壳体36内部的衬里38在周边围绕每个燃烧器14的一部分以限定在每个燃烧器14中的燃烧室40。压缩的工作流体通过稀释通道42进入，并且沿衬里38的外部行进(如由箭头所示)以冷却衬里38。压缩的工作流体的一部分通过混合孔44进入燃烧室40，并且其余压缩的工作流体在端盖30处反转方向且通过一个或多个燃料喷嘴34进入燃烧室。图3提供了图2中所示的端盖组件30的透视图。每个燃料喷嘴34将燃料与压缩的工作流体混合。燃料和工作流体的混合物在燃烧室40中点燃，如图2所示，以生成具有高温、高压和高速的燃烧气体。燃烧气体通过过渡件32流至涡轮16，在涡轮16中燃烧气体膨胀做功。图4提供了根据本专利技术的一个实施例的燃料喷嘴34的透视图，并且图5提供了图4中所示燃料喷嘴34的剖视图。如图4和图5所示，燃料喷嘴34通常包括中心主体50、如图5所示的内护罩52、以及外护罩54。中心主体50和内护罩52限定在中心主体50和内护罩52之间的内环形通道56，并且内环形通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器燃料喷嘴，包括：a.?中心主体；b.?内护罩，其周向围绕所述中心主体的至少一部分，其中，所述内护罩具有下游表面；c.?内环形通道，其在所述中心主体与所述内护罩之间；d.?外环形通道，其周向围绕所述内护罩的至少一部分；以及e.?第一组多个燃料端口，其大致径向向外延伸通过所述中心主体，其中，所述第一组多个燃料端口在所述内护罩的下游表面的上游。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GA博德曼，RJ基拉，JF麦康瑙希，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：