[发明专利]与燃气轮机中的燃料喷射器和燃料通道有关的设备和系统

说明书

技术领域

本公开大体涉及用于燃气轮机发动机内的燃料通道的设备和系统，并且更具体而言，涉及用于燃料通道的、减少由于燃料供应内的锈和碎片引起的流量变化的设备和系统。

背景技术

燃气轮机发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机产生供应到燃烧器的压缩空气。燃烧器燃烧压缩空气与燃料，以产生供应到涡轮的空气-燃料混合物。涡轮从空气-燃料混合物中抽取能量来驱动负载。在许多情况下，燃气轮机包括许多燃烧器。燃烧器可定位在压缩机和涡轮之间。例如，压缩机和涡轮可沿着公共轴线对准，并且燃烧器可在压缩机和涡轮之间定位在涡轮的入口处，呈围绕公共轴线的圆形阵列。在运行中，来自压缩机的空气可通过燃烧器中的一个行进到涡轮中。

燃烧器可在较高温度下运行，以确保空气和燃料的混合物充分燃烧，从而改进效率。关于在高温下运行燃烧器的一个问题在于，可产生较高的氮氧化物(NOx)水平，这可对环境具有不利影响。

为了减少NOx排放，许多现代燃气轮机采用燃料喷嘴。例如，各个燃烧器可由许多燃料喷嘴支承，燃料喷嘴围绕燃烧器定位成圆形阵列。在正常的运行期间，来自压缩机的空气通过燃料喷嘴进入燃烧器。在燃料喷嘴内，空气与燃料混合而形成空气-燃料混合物。空气-燃料混合物然后在燃烧器中燃烧。预混合空气和燃料容许在相对较低的温度下运行燃烧器，这会减少作为燃烧过程的副产物产生的NOx。

为了实现进一步性能优势，许多燃烧器采用定位在燃料喷嘴上游的燃料喷射器。一个这种系统例如是集成在燃烧器壳体内的燃料喷射器，该燃料喷射器在本文可称为燃烧器壳体燃料喷射器。这个类型燃料喷射器可称为环形四元燃料分配器。如下面更详细地描述的那样，在压缩机排出的压缩空气朝向燃料喷嘴移动时，这个类型系统将燃料喷射到这个空气流中。在某些情况下，如下面更详细地描述的那样，燃烧器壳体燃料喷射器将燃料喷射到由燃烧器壳体和帽组件限定的环带通路中。本领域普通技术人员将理解，以这个方式预混合燃料可用来减轻燃烧器的不稳定性，以提供更好的燃料/空气混合，改进下游燃料喷嘴的拢焰裕度，以及减少NOx排放。

但是，燃烧器壳体燃料喷射器存在它们自己的问题。典型地，在这样的系统中，燃料借助于从气体歧管流到与燃烧壳体成整体的环带中而输送到燃烧系统中。从那里，燃料沿着突起到空气流动流中(即，进入限定在燃烧器壳体和帽组件之间的环带通路中)的单独的桩(peg)喷射器或桩流动。燃烧器壳体燃料喷射器的燃料然后经由沿着桩喷射器定位的小孔(～0.05″)喷射到流动流中。将理解，这个燃料与压缩空气流混合，并且在下游，在燃烧器的燃烧区或燃烧室内燃烧。

为了满足成本目标，燃烧器壳体燃料喷射器的环形燃料歧管构造成燃烧器壳体的整体式构件。因而，环形燃料歧管由碳钢制成，这表示随着时间的过去，将在这个燃料通路内产生锈。在燃料供应内的脱离的锈片或其它碎片会向下流到桩中，并且导致堵塞，这可堵塞燃料使其不能流到桩中，流过桩或通过喷射孔离开桩。将理解，这样被堵塞可导致性能问题，例如导致效率低的发动机运行、拢焰、排放问题等。

一种解决方案要求燃烧器壳体燃料歧管由将不生锈的材料制成，例如Inco 625合金。但是，这会显著提高成本。也测试了防止生锈的涂层；但是，到目前为止，这些也没有被证明是成功的。因此，需要有效地防止锈和其它碎片阻塞燃烧器壳体燃料喷射器同时在应用方面保持成本有效的设备和系统。

发明内容

因而本申请描述了一种在燃气轮机发动机的燃烧器中的燃烧器壳体燃料喷射器，该燃烧器包括封闭燃烧器的内部结构的燃烧器壳体，其中，燃烧器壳体燃料喷射器包括在燃烧器壳体的外表面附近的燃料歧管。在某些实施例中，燃烧器壳体燃料喷射器包括燃料喷射器；其中，燃料喷射器通过燃烧器壳体从燃料歧管内的位置延伸到预先确定的燃料喷射位置；以及其中，燃料喷射器包括在燃料歧管内的突起的喷射器入口。

在审阅结合附图和所附权利要求得到的优选实施例的以下详细描述之后，本申请的这些和其它特征将变得显而易见。

附图说明

参照附图可更好地理解本公开。匹配的参考标号在所有图中指示对应的部件，并且图中的构件不必按比例绘制。

图1是已知的燃气轮机发动机的横截面图，其示意性地示出可在其中采用本发明的实施例的燃烧系统。

图2是已知的燃烧器的横截面图，其示意性地示出传统的设计的燃料通道。

图3是图2的燃料通道的横截面图。

图4是燃烧器内的燃料通道的横截面图，其示意性地示出根据本发明的示例性实施例。

部件列表：