[发明专利]具有预喷嘴混合帽盖组件的燃烧器

说明书

技术领域

本申请主要涉及燃气涡轮发动机的燃烧器，且更具体地涉及一种燃烧器，其具有预喷嘴混合帽盖组件以便在燃料喷嘴的上游混合燃料和空气并具有经由其提供的冷却空气流。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，操作效率通常随着燃烧流温度的上升而提高。然而，较高的燃烧流温度会产生较高水平的氮氧化物(“NOx”)和其它类型的排放物。此类排放物会受到美国联邦法规和州法规二者的管制并且在国外还会受到类似法规的管制。因此，在有效温度范围内操作燃气涡轮发动机同时还确保NOx和其它类型的管制排放物的输出保持低于规定水平之间存在平衡行为。

若干类型的已知燃气涡轮发动机设计，例如使用干式低NOx(“DLN”)燃烧器的那些，通常在反应或燃烧区的上游预混合燃料流和空气流以便减少经由多个预混合燃料喷嘴的NOx排放物。此种预混合趋于减少总体燃烧温度，且因此趋于减少NOx排放物等。

然而，预混合还会引起若干操作问题，例如火焰稳定、逆燃、自动点火等。这些问题对于使用高反应性燃料而言可能是具体的考虑因素。例如，对于任何相当大部分的氢或其它类型的燃料而言，火焰可存在于燃料喷嘴上游的燃烧器头端中。因此，任何类型的燃料富集气阱(pocket)均会维持火焰并引起燃烧器损坏。

其它预混合问题可归因于燃料流和空气流的无规律性。例如，存在若干流动障碍物会扰乱经过流动套筒和衬套之间的进入通路的流动。对于具有喷射燃料到头端上游的空气流中的燃料喷射器导叶的燃烧器而言，这些流动干扰会在导叶后缘上产生流动再循环区。这些再循环区可导致产生可燃燃料-空气混合物的稳定气阱，而这继而又会导致产生火焰稳定或在给定点火源情况下的其它类型的燃烧事件。

因此，期望有一种改进的燃气涡轮燃烧器设计。优选的是此种燃烧器设计可提供不易引起火焰稳定的燃料喷射。同样的是，此种燃烧器设计还可提供更快的混合以便限制火焰稳定的风险。此种燃烧器设计优选的是能够适应不同类型的燃料。

发明内容

因此，本申请及随之产生的专利提供了一种预喷嘴混合帽盖组件，其围绕燃烧器的帽盖部件定位用于混合空气流和燃料流。预喷嘴混合帽盖组件可包括与燃料流连通的燃料仓室(plenum)和与空气流连通并延伸经过燃料仓室的多个管。每个管都可在其中包括多个燃料孔，使得燃料仓室中的燃料流经过燃料孔传送并与空气流相混合。

本申请及随之产生的专利还提供了一种围绕具有多个燃烧器燃料喷嘴的帽盖部件混合空气流和燃料流的方法。该方法可包括以下步骤：提供空气流至围绕帽盖部件定位的多个管，提供燃料流至环绕该管的燃料仓室，传送燃料流经过每个管中的多个燃料孔，以及在管中和/或管下游混合空气流和燃料流。

本申请及随之产生的专利还提供了一种预喷嘴混合帽盖组件，其围绕燃烧器的帽盖部件定位用于混合空气流和燃料流。预喷嘴混合帽盖组件可包括与燃料流连通的燃料仓室，与空气流连通并延伸经过燃料仓室的多个管，以及邻近燃料仓室定位并且这些管经由其延伸的空气仓室。每个管都可在其中包括多个燃料孔，使得燃料仓室中的燃料流经过燃料孔传送并与空气流混合。

当结合若干附图和所附权利要求研读如下详细说明时，本领域普通技术人员将清楚本申请的这些及其它的特征和改进。

附图说明

图1是如可在文中使用的已知燃气涡轮发动机的示意图。

图2是已知燃气涡轮发动机的燃烧器的侧截面视图。

图3是如可在文中所述的预喷嘴混合帽盖组件的透视图。

图4是图3中的预喷嘴混合帽盖组件的局部侧截面视图。

图5是如可在文中所述的预喷嘴混合帽盖组件的备选实施例的侧截面视图，在其中增加了冷却回路。

标号列表

10  燃气涡轮发动机

15  压缩机

20  空气流

25  燃烧器

30  燃料流

35  燃烧气体流

40  涡轮

45  负载

50  燃烧室

55  燃料喷嘴

60  帽盖部件

65  燃料喷射器

70  涡流器

75  进入空气流动路径

80  衬套

85  流动套筒

90  预喷嘴燃料喷射系统

92  燃料喷射器

94  喷射器孔

96  压缩机排放压力空气流

98  压缩机排放压力空气路径

100 混合帽盖组件