[发明专利]用于点燃燃烧器的装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种点燃燃烧器的装置和方法。在各特定实施例中，所述装置可能包括喷嘴或燃烧器，所述燃烧器具有与喷嘴的轴向中心线对齐的点火器。

背景技术

燃气涡轮机、飞机发动机和许多其他基于燃烧的系统包括一个或多个燃烧器，所述燃烧器将工作流体(如空气)与燃料混合，然后点燃燃料空气混合物，从而产生高温高压的燃烧气体。图1显示燃烧器10的简化截面图，所述燃烧器10可能包括在(例如)燃气涡轮机中。在颠倒方向并通过一个或多个喷嘴18流入燃烧室20之前，工作流体12可能会在导流套筒14和内衬16之间流动。喷嘴18会将燃料和工作流体12混合，然后点燃系统22点燃燃烧室20中的燃料空气混合物。

例如，点燃系统22可能包括火花塞或激光器，其将火花或光束发射到燃烧室20中。或者(此外)，点燃系统22可能包括交叉管24，其将火焰(例如从相邻的燃烧器)提供给燃烧室20。无论是哪种情况，点燃系统22通常会沿燃烧室20的一侧定位，这样点燃系统22可大约在燃料空气混合物进入燃烧室20的同时将火花、光束或火焰发射到燃烧室20中，从而提高点燃系统22的可靠性。

点燃系统22沿着燃烧室20的一侧定位有多个缺点。例如，图1所示的点燃系统22各自都要穿过燃烧器10的内衬16，从而可能在穿透处或其周围造成泄漏和/或湍流。此外，点燃系统22沿着燃烧器10的一侧定位必然会干扰工作流体12在内衬16和导流套管14之间流动，从而增加工作流体12在燃烧器10上产生的压差，因而降低燃气涡轮机的整体效率。上述两个缺点，以及与侧面安装的点燃系统22相关的其他缺点会减少可用来与喷嘴18中的燃料进行混合的工作流体的量和/或流速。可用于与燃料进行预混合的工作流体量对最高火焰温度和NO_x的排放量有直接影响。

最近，人们尝试将点燃系统并入燃烧器10的后端(breech end)，以减少或消除对工作流体12的流动产生的任何干扰。然而，位于燃烧器后端的喷嘴18的大小和数目必然会限制点燃系统可利用的表面面积。因此，一种可减少或消除穿透燃烧器10的一侧和/或干扰工作流体12的用于点燃燃烧器10的改良系统和方法将很实用。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

本发明的一个实施例涉及一种喷嘴，其包括设有轴向中心线的中心体；防护罩按圆周方向环绕中心体的至少一部分，从而在中心体和防护罩之间构成环形通道；填料空间，位于所述中心体内且实质上平行于与所述轴向中心线；及点火器，也位于所述中心体内且通常与所述填料空间相邻。

所述环形通道实质上平行于所述中心体。所述填料空间向穿过所述中心体的液体燃料提供流体连通，并向穿过所述中心体的稀释剂提供流体连通。所述点火器包括火花塞、激光器或焰源中的至少一种，并实质上平行于轴向中心线发射光束、火花或火焰中的至少一种。所述点火器置于所述填料空间的径向向外方向。所述喷嘴进一步包括位于所述防护罩与所述中心体之间的所述环形通道中的多片叶片。

本发明的另一实施例涉及一种燃烧器，所述燃烧器包括端盖和径向置于端盖中的多个喷嘴；多个喷嘴中的每个都包括设有轴向中心线的中心体；防护罩按圆周方向环绕中心体的至少一部分，从而在中心体和防护罩之间构成环形通道；填料空间，位于中心体内且实质上平行于轴向中心线；及点火器，位于多个喷嘴中的至少一个的中心体内。

所述填料空间向穿过所述中心体的液体燃料提供流体连通，并向穿过所述中心体的稀释剂提供流体连通。所述点火器包括火花塞、激光器或焰源中的至少一种，并实质上平行于轴向中心线发射光束、火花或火焰中的至少一种。所述点火器设于所述填料空间的径向向外方向。所述燃烧室进一步包括多片位于所述防护罩与所述中心体之间的所述环形通道中的叶片。

本发明的各实施例还包括一种用于点燃燃烧器的方法。所述方法包括使燃料流经在喷嘴中轴向对齐的中心体；使工作流体流经环形通道，其中所述环形通道实质上平行于中心体，且沿中心体的方向径向向外；以及从位于中心体内部的点火器中发射光束、火花或火焰中的至少一种。

所述方法进一步包括使液体燃料流经所述中心体，并且实质上平行于所述喷嘴的轴向中心线发射光束、火花或火焰中的至少一种；及进一步包括沿燃料流经所述中心体的径向向外的方向发射光束、火花或火焰中的至少一种。

所属领域的一般技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。