[实用新型]先导预混合喷嘴和燃料喷嘴组件

说明书

技术领域

本实用新型大体上涉及用于燃气涡轮机燃烧器的燃料喷嘴组件。更具体而言，本实用新型涉及用于燃料喷嘴组件的先导预混合喷嘴。

背景技术

随着对燃气涡轮机排放的要求变得更加严格，一种满足这样的要求的方法是从扩散火焰燃烧器发展至在完全预混合操作模式下使用贫燃料和空气混合物来减少例如NOx和CO的排放的燃烧器。这些燃烧器在本领域中通常被称为干式低NOx(DLN，Dry Low NOx)、干式低排放(DLE，Dry Low Emissions)或贫燃料预混合(LPM，Lean Pre Mixed)燃烧系统。

某些DLN类型的燃烧器包括多个一级燃料喷嘴，其围绕二级或中心燃料喷嘴环形布置。燃料喷嘴被环形燃烧衬里周向地围绕。燃烧衬里限定燃烧器的上游燃烧室和下游燃烧室。上游燃烧室和下游燃烧室可以由燃烧衬里的喉部分离。

在燃烧器操作期间，一级燃料喷嘴可以将燃料提供至上游燃烧室。根据操作模式，来自一级燃料喷嘴的燃料可以在上游燃烧室中燃烧，或者可以在上游燃烧室内与压缩空气预混合以在下游燃烧室中点燃。二级燃料喷嘴在燃烧器中用作几个功能，包括：将燃料和空气混合物供应至下游燃烧室以用于预混合模式操作；供应燃料和空气以用于支持一级喷嘴操作的先导火焰(pilot flame)；以及提供转变燃料，以在操作模式之间变化的期间使用。

在某些燃烧器中，二级燃料喷嘴可包括设置在二级燃料喷嘴的下游端处的扩散先导喷嘴。扩散先导喷嘴将燃料和空气的流提供至第二燃烧室，并且被用于锚固(anchoring)二级火焰。然而，为了满足各种排放要求，可能减少到达先导燃料回路的燃料流量。结果，到达先导燃料回路的减少的燃料流量可能影响燃烧动力学和/或贫燃料熄火极限。

实用新型内容

本实用新型的方面和优点在下面的描述中提出，或者可通过描述显而易见，或者可通过实施本实用新型来了解。

本实用新型的一个实施例是先导预混合喷嘴。先导预混合喷嘴包括喷嘴主体。喷嘴主体包括：前壁，其与后壁轴向地间隔开；外围，其在前壁和后壁之间延伸；和顶端部分，其从后壁向下游轴向地延伸，并且终止于下游壁处。喷嘴主体还包括：燃料入口气室，其在喷嘴主体内同轴地延伸并且由下游壁的内表面部分地限定；燃料分布气室，其从燃料入口气室径向地向外被限定在喷嘴主体内且与燃料入口气室流体连通；以及多个预混合通道，其在燃料分布气室内围绕燃料入口气室螺旋地延伸。预混合先导喷嘴还包括围绕多个预混合通道环形地布置的多个空气通道。多个预混合通道中的一个或多个预混合通道与燃料分布气室流体连通。

基于上述一个实施例，本实用新型还提供以下技术方案：

技术方案1：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述多个空气通道中的每个空气通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述后壁限定的相应的出口。

技术方案2：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述多个预混合通道中的每个预混合通道包括沿着所述喷嘴主体的所述前壁限定的相应的入口和沿着所述喷嘴主体的所述顶端部分的所述下游壁限定的相应的出口。

技术方案3：根据技术方案2的预混合先导喷嘴，其中，从所述预混合通道的所述相应的出口径向地向内限定的所述下游壁的一部分沿着所述喷嘴主体的轴向中心线朝所述前壁向内微凹。

技术方案4：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体包括在所述燃料入口气室内从所述下游壁的所述内表面向外突出的多个销。

技术方案5：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间延伸。

技术方案6：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分的径向外表面包括多个凹槽，所述多个凹槽在所述喷嘴主体的所述后壁和所述下游壁之间沿着所述外表面螺旋地延伸。

技术方案7：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，所述喷嘴主体的所述顶端部分为圆柱形的。

技术方案8：根据上述一个实施例的预混合先导喷嘴，其中，每个预混合通道包括与所述燃料分布气室流体连通的相应的燃料端口。