[发明专利]用于冷却喷嘴的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于冷却喷嘴的系统和方法。特别地，本发明的实施例可提供冷却介质以冷却喷嘴的表面。

背景技术

燃气涡轮广泛用于工业和功率发生操作中。典型的燃气涡轮包括在前端的轴向压缩器、围绕中间的一个或多个燃烧器和在后端的涡轮。外界空气进入压缩器，并且压缩器中的旋转叶片和固定静叶(vane)逐渐地给予动能到空气以生产处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩器并且流过燃烧器中的喷嘴，在燃烧器中压缩工作流体与燃料混合并且点燃以生成具有高的温度和压力的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀以做功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接到发电机的轴旋转以发电。

广泛已知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。然而，如果燃料和空气在燃烧之前没有均匀混合，局部过热点可在燃烧器中形成。局部过热点增加了可损害喷嘴的燃烧器中的火焰逆燃进喷嘴和/或附着在喷嘴内部的概率。虽然火焰逆燃和火焰保持(flame holding)可对任何燃料发生，但是它们更容易对诸如氢的具有更高燃烧速率和更宽的可燃性范围的高度反应的燃料发生。

多种技术存在以在最小化逆燃和火焰保持的同时允许更高的操作温度。这些技术中的许多设法减少局部过热点和/或减少低流动区以防止或者减少逆燃或火焰保持的发生。例如，喷嘴设计中的连续改进导致燃料和空气在燃烧之前的更均匀的混合以减少或防止局部过热点在燃烧器中形成。可选地，或此外，喷嘴已设计成确保通过喷嘴的燃料和/或空气的最小流动速率以冷却喷嘴表面和/或防止燃烧器火焰逆燃进喷嘴。然而，喷嘴设计中为减少和/或防止火焰保持或逆燃的发生的连续改进将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点以下在下文描述中陈述，或者可从描述中显而易见，或者通过本发明的实践而学习。

本发明的一实施例为包括中心体和护罩的喷嘴，护罩周向围绕中心体的至少一部分以限定在中心体和护罩之间的环形通道。喷嘴还包括通过中心体或护罩中的至少一个的多个孔、与多个孔流体连通的压室和邻近多个孔并且连接到中心体或护罩中的至少一个的多个第一条板。

本发明的另一实施例为喷嘴，其包括中心体；护罩，其周向围绕中心体的至少一部分以限定在中心体与护罩之间的环形通道；和在中心体与护罩之间的至少一个静叶。喷嘴还包括通过中心体、护罩或至少一个静叶中的至少一个的多个孔、与多个孔流体连通的压室和邻近多个孔并且连接到中心体、护罩或至少一个静叶中的至少一个的多个条板。

本发明还包括用于冷却喷嘴的方法，其包括使冷却介质流过在喷嘴的中心体内部的压室并且使冷却介质流过在中心体中的多个孔。本方法还包括利用条板重新引导冷却介质以使冷却介质流过中心体的表面。

在阅读说明书后，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

本发明的完整并且能够实现的公开，包括对本领域技术人员的本发明的最佳模式，更特别地在参考附图的说明书的剩余部分陈述，其中：

图1为根据本发明的一实施例的燃烧器的简化侧截面视图；

图2为图1中示出的燃烧器的轴向截面视图；

图3为根据本发明的实施例的喷嘴的简化侧截面视图；

图4为图3中示出的静叶的侧截面视图；

图5为根据可选实施例的图3中示出的静叶的侧截面视图；

图6为根据本发明的可选实施例的喷嘴的简化侧截面视图；并且

图7为图6中示出的静叶的透视图。

部件列表

10    燃烧器

12    喷嘴

14    顶盖

16    外壳

18    端盖

20    衬垫

22    燃烧室

24    流动套筒

26    流动口

28    环形通道

30    歧管

32    冷却介质的供应

34    中心体

36    护罩

38    轴向中心线

40    环形通道

42    静叶

44    压室

46    中心体中的孔

48    静叶中的端口

50    护罩中的通道

52    条板(louver)

62    喷嘴

64    中心体