[发明专利]预混燃料喷嘴组件筒

说明书

燃料喷嘴组件(100)包括中央主体(102)和穿过该中央主体(102)轴向地延伸的筒(200)。筒(200)在中央主体(102)内限定吹扫空气通道(204)。筒(200)包括由末梢主体(206)限定的末梢部分(202)。末梢主体(206)限定喉部部分(208)和口部部分(210)，该口部部分(210)限定在该喉部部分(208)的下游。末梢主体(206)还限定围绕喉部部分(208)周向地间隔的多个喷射端口(218)。喷射端口(218)提供在吹扫空气通道(204)和末梢主体(206)的喉部部分(208)之间的流体连通。

技术领域

本发明大体上涉及用于燃气涡轮燃烧器的燃料喷嘴组件。更具体而言，本发明涉及用于预混燃料喷嘴组件的筒(cartridge)。

背景技术

燃气涡轮广泛地用于工业和功率生成操作中。燃气涡轮以连续流过的顺序大体上包括压缩机、燃烧区段和涡轮。燃烧区段可包括围绕外壳体环形地布置的多个燃烧器。在操作中，工作流体(诸如周围空气)在其流动通过压缩机时逐渐被压缩。压缩工作流体的一部分被从压缩机发送至燃烧器中的各个，在此，其与燃料混合且在燃烧区中被焚烧，以产生燃烧气体。燃烧气体被沿热气体路径发送穿过涡轮，在此，通过联接于转子轴的涡轮转子叶片从燃烧气体提取热能和/或动能，从而导致转子轴旋转且产生功和/或推力。

一些燃烧系统利用多个双燃料预混型燃料喷嘴。双燃料型燃料喷嘴可构造成仅提供液态燃料、仅提供气态燃料，或者可构造成提供液态燃料和气态燃料二者。该灵活性通常是通过将适当的筒型安装或插入穿过燃料喷嘴的中央主体部分而实现的。例如，筒可构造成提供液态燃料、气态燃料，并且/或者可构造成穿过中央主体提供吹扫介质(purgemedium)诸如压缩空气。对于不允许使用液态燃料且因此为“只用气体(gas only)”的燃气涡轮，只用气体的筒置于燃料喷嘴的中央主体中。只用气体的筒必须被冷却以及被吹扫，以便不允许热燃烧气体进入筒腔中。

在特定的燃烧器中，燃料喷嘴中的至少一个可包括预混引燃末梢或喷嘴。在特定的燃烧操作模式期间，预混引燃喷嘴可将预混的燃料和空气混合物输送到燃烧区，以产生引燃火焰。引燃火焰通常用于当燃烧器在某些模式下操作时并且/或者当燃烧器在各种操作模式之间过渡时确保火焰稳定性。不稳定的火焰通常在热释放中非常容易遭受非期望的波动。引燃火焰的基部位于预混引燃喷嘴的离开面附近或其正下游。因此，离开面暴露于极高的温度。

预混引燃喷嘴通常在燃烧区的上游配置在中央主体的远端处。在某些构造中，只用气体的筒的一部分延伸穿过预混引燃喷嘴。只用气体的筒的末梢部分和预混引燃喷嘴的末梢部分可沿它们的离开面基本上在同一平面上。因此，从筒流动的吹扫空气可消极地影响引燃火焰稳定性。

已知的筒可在它们的离开面处形成强的空气射流，这可导致引燃火焰不稳定性。此外，预混引燃喷嘴可在筒和预混引燃喷嘴的平面面处形成高温环境。因此，降低火焰不稳定性同时对预混引燃喷嘴和/或只用气体的筒的离开面提供冷却的改进的燃料喷嘴在本领域中将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在下列描述中阐述，或可从描述变得明显，或可通过本发明的实践而习得。

本发明的一个实施例是一种燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件包括中央主体和穿过该中央主体轴向地延伸的筒。筒在中央主体内限定吹扫空气通道。筒包括由末梢主体限定的末梢部分。末梢主体限定喉部部分和口部部分，该口部部分限定在该喉部部分的下游。末梢主体还限定围绕喉部部分周向地间隔的多个喷射端口。喷射端口提供在吹扫空气通道和末梢主体的喉部部分之间的流体连通。喷射端口相对于延伸穿过末梢主体的中心线定向成使得喷射器端口对从吹扫空气通道流到喉部部分中的压缩空气给予角度涡旋。