[发明专利]混合燃料喷嘴

说明书

技术领域

本发明一般地涉及燃气涡轮发动机，而更具体地涉及用于和具有不同特性的燃料一起使用的混合燃料燃烧喷嘴。

背景技术

已知多种类型的燃烧器并用在燃气涡轮发动机中。而这些燃烧器又使用取决于所使用的燃料的类型的不同类型的燃料喷嘴。例如，大部分天然气点火的系统使用稀预混火焰运行。在这些系统中，燃料与用于产生预混火焰的反应区上游的空气混合。一个实例是“旋流喷嘴(swozzle)”(旋流器+喷嘴)，其中燃料口定位于若干导叶(vane)周围。备选地，在大部分基于合成气的系统中，可使用扩散喷嘴，由于燃料较高的反应性，其将燃料和空气直接喷入燃烧室。

由于天然气和合成气在沃泊数和燃料反应性的特性方面存在明显的差异，传统的用于天然气系统的导叶孔喷射器设计如果用于合成气可能产生拢焰(flame holding)问题。同样，除非喷入稀释剂，否则扩散喷嘴可能产生高NOx排放。

正在发展用于合成气燃烧的备选技术，其考虑了一些合成气预混，同时通过使用燃料进入空气的协流喷射降低了拢焰的可能性。但是这种喷射方法可能未考虑到稳定天然气火焰。

因此对于可以利用具有不同特性的多种燃料运行的涡轮机燃烧系统存在期望。该系统应该是燃料灵活的，同时保持降低的排放和在各种运行条件下的高效率。

发明内容

因此本发明提供了一种和天然气、合成气或其它类型的燃料一起使用的混合燃料燃烧喷嘴。该混合燃料燃烧喷嘴可包括带有若干旋流喷嘴导叶的天然气系统和带有若干同心环状燃料管的合成气系统。

本发明还提供了一种运行多燃料涡轮机的方法。该方法包括使第一燃料流经若干旋流喷嘴导叶，将该第一燃料与空气预混合，使第二燃料流经多个同心管状燃料管，使第二燃料的一部分转向旋流喷嘴导叶，以及将第二燃料与空气预混合。

本发明还提供用于与多种不同类型的燃料一起使用的混合燃料燃烧喷嘴。该混合燃料燃烧喷嘴可包括具有若干旋流导叶的第一燃气系统，具有燃料管的第二燃气系统，以及从该燃料管向该旋流导叶延伸的旁通管路。

当结合若干附图和所附权利要求书时，在查看以下具体实施方式之后，本发明的这些以及其它特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是涡轮发动机的示意图。

图2是如可能在本文所述的混合燃料喷嘴的示意图。

图3是如可能在本文所述的混合燃料喷嘴的另一个示意图。

部件列表

100多燃料燃气涡轮发动机

110压缩机

120燃烧系统

125燃烧室

130天然气管路

140合成气管路

150涡轮

160混合燃料喷嘴

165天然气系统

170天然气进口

175合成气系统

180合成气进口

190旋流喷嘴导叶

200喷射口

210同心环状燃料管

215孔口

217喷射口

220燃料旁通管路

230中心合成气口

235空气口

240开口

具体实施方式

现在参考附图，其中贯穿若干附图相似的标号指相似的部件。图1显示了多燃料燃气涡轮发动机100的示意图。该燃气涡轮发动机100可包括压缩机110以压缩进入气流。然后压缩的气流输送至燃烧系统120，在此处压缩的气流与燃料流一起在燃烧室125内被点燃。燃料可为来自天然气管路130的天然气流或者来自合成气管路140的合成气流。如已知的，燃料和空气可以在燃烧系统120内混合并点燃。热的燃烧气又被输送至涡轮150，以便驱动压缩机110和诸如发电机等的外部负载。在本文中燃气涡轮发动机100可使用其它构造和构件。

图2和图3显示了如本文所述的混合燃料喷嘴160。该混合燃料喷嘴160可用于燃烧系统120中，以产生用于在燃烧室125中燃烧的燃料和空气的混合物。该混合燃料喷嘴160可包括天然气系统165。混合燃料喷嘴160的天然气系统165可包括天然气进口170。天然气进口170可与天然气管路130连通。天然气管路130中可具有天然气、合成气或具有相似特性的其它燃料。