[发明专利]用于燃气轮机燃烧器的混合式双燃料喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧器中的双燃料喷嘴，并且更具体地涉及用于燃气轮机燃烧器的混合式预成膜鼓风(喷气，airblast)、预汽化、贫(燃料)预混双燃料喷嘴，其容许液体燃料从可移除的加载烟道(breech)的中心体杆喷射，且然后雾化、分散和汽化。

背景技术

当燃料喷射到空气中以便在燃气轮机的燃烧室中燃烧时，在燃烧气体中局部地形成高温区域，这会增加NOx的排放物。之前的设计已采用在预混器内的多点雾化器喷射，但这些设计由于燃料分配不均而存在较高的排放物以及由于内部(燃料通道中)和外部(预混器壁上)的燃料焦化而存在可靠性不佳。

发明内容

在示例性实施例中，一种用于燃气轮机燃烧器的双燃料喷嘴包括环形空气通道和设置在环形空气通道中的旋流器。旋流器对于在环形空气通道中流动的空气给予旋流。分流环设置在环形空气通道中。套节(hub)限定液体燃料入口。多个液体燃料喷口(jet)包绕套节的下游端，且与液体燃料入口成流体连通。该多个液体燃料喷口中的各个均定位成用以将液体燃料沿径向喷入环形空气通道中而与分流环相接触。

在另一示例性实施例中，一种用于燃气轮机燃烧器的双燃料喷嘴，包括：限定燃料入口的套节；多个液体燃料喷口，其设置在套节下游端处且定向为用以从套节沿径向向外喷出液体燃料；环形空气通道，其包括对于在环形空气通道中的流动空气给予旋流的旋流器；以及分流环，其设置在环形空气通道中且包绕多个液体燃料喷口。

在又一示例性实施例中，一种在用于燃气轮机燃烧器的双燃料喷嘴中混合液体燃料和空气的方法，包括以下步骤：使空气流动穿过环形空气通道且通过旋流器对流动的空气给予旋流；经由燃料入口输入液体燃料；以及从液体燃料喷口将液体燃料沿径向喷出而与分流环相接触，其中，撞击分流环的液体燃料在分流环上形成燃料膜，其与在环形空气通道中流动的涡旋空气相混合。

附图说明

参照附图将详细描述这些及其它方面和优点，在附图中：

图1为穿过没有液体燃料喷嘴组件的燃气轮机喷燃器(burner)的截面视图；

图2为穿过包括液体燃料喷嘴的喷燃器的截面图；以及

图3为以透视示出的截面图。

零件清单

1入口流动调节器

2旋流喷嘴组件

3环形燃料空气混合通道

4燃料喷嘴组件

5燃烧器反应区

6高压仓室(plenum)

12外壁

13内壁

14环形转动导叶

15环形流动通道

26钟口形过渡件

27，28环形通道

29入口端口

31旋流喷嘴套节延伸部

32旋流喷嘴护罩延伸部

40分流环

41后缘

42套节

44液体燃料喷口

45雾化器

46鼓风槽口

具体实施方式

图1为用于燃气轮机的示例性喷燃器的截面图。实践中，空气雾化的液体燃料喷嘴安装在喷燃器组件的中心以提供双燃料能力。为了清楚起见，从图1中省去了液体燃料喷嘴组件。喷燃器组件根据功能分成四个区域，包括入口流动调节器1、具有天然气燃料喷射的空气旋流器组件(称为旋流喷嘴组件)2、环形燃料空气混合通道3，以及中心扩散焰天然气燃料喷嘴组件4。

空气从高压仓室6进入喷燃器，除进入燃烧器反应区5的排出端之外，该高压仓室6包绕整个组件。用于燃烧的大部分空气经由入口流动调节器(IFC)1进入预混器。IFC包括环形流动通道15，该通道15由位于内径处的致密圆柱形内壁13、位于外径处的带孔圆柱形外壁12，以及位于上游端处的带孔端盖11界定。在流动通道15的中心是一个或多个环形转动导叶14。预混器空气经由端盖和圆柱形外壁中的穿孔进入IFC 1。

IFC 1的功能在于为了进入预混器中而准备燃料流动速度分布。IFC 1的原理基于预混空气在其进入预混器中之前形成背压的构想。这容许较好的预混空气流角度分布。带孔壁11，12执行使系统形成背压和沿周向围绕IFC环形空间15均匀地分配流动的功能，而转动导叶14结合带孔壁工作以在IFC环形空间15中产生适合的进入空气径向分布。取决于预混器内期望的流动分布和用于多喷燃器式燃烧器的独立预混器之间的分流，结合转动导叶14的轴向位置来选择对于带孔壁的适合的开孔图案(布孔模式，hole pattern)。计算机流体动力代码用于计算流动分布以确定对于带孔壁的适合的开孔图案。