专利名称：把液体和/或气体燃料喷射到燃烧室的燃料喷枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧技术领域，尤其用在气体涡轮机中。它涉及用来把液体和/或气体燃料喷射到燃烧室内的燃料喷枪，该燃料喷枪是第二级燃烧器或者第三级燃烧器的部分，环绕着该燃烧器燃烧气体喷流沿着主流方向流动，并且包括液体燃料通道，它位于外部喷枪壳体里面并用来供给液体燃料；气体通道，它环绕着液体燃料通道并用来提供气体燃料；和空气通道，它环绕气体通道并用来提供冷却或者雾化空气；及第一装置，它用来把液体燃料从液体通道径向喷射到燃烧室；及第二装置，它用来把气体燃料从气体通道径向地喷射到燃烧室内。
例如，本申请人的早期专利申请DE-A1-4326802已经公开了这种燃料喷枪。
开始时所提到的公开专利申请DE-A1-4326802公开了一种燃料喷枪，本申请人目前把该燃料喷枪用在气体涡轮机上(在这方面上，也可看出版物US-A-5341018、US-A-5626017和EP-A1-0620362)。在这种情况下，结合了气体燃料和液体燃料(油等等)的喷嘴。
在所指出的出版物中，根据所谓的空气一爆炸原理，这种喷射液体燃料是有效的，即作为膜施加到雾化器唇部上的燃料在环绕空气流的剪切区域内雾化，并且作为燃烧雾混合到燃烧气体中。如果沿着燃烧空气的流动方向的横向产生了喷射，那么仅仅通过空气动量来确定穿过深度。液体燃料的固有动量只利用来形成膜，而没有用来帮助燃料喷射。
为了形成尽可能均匀的空气/燃料混合气，因此需要来自喷嘴尾流的燃料分布在燃烧空气的横截面上。在高速横向流动时，相应地，需要大的喷射动量。仅用雾化空气不会得到这种大的喷射动量。因此，利用所喷射出来的液体燃料(或者气体燃料)的固有动量作为辅助方式。在一些穿透长度的喷射直径之后，燃料喷射的雾化通过喷射不稳定性来产生。
因此，本发明的目的是提供一种把液体燃料和/或气体燃料喷射到第二级燃烧器或者第三级燃烧器的燃料喷枪，该燃料喷枪克服了上述的以前喷枪的缺点，并且尤其地减少了液体燃料在预混合部分的逗留时间，因此减少了水的混合比率。
权利要求1的所有特征可以实现这个目的。本发明的实质在于，通过合适的导管装置把液体燃料作为平喷射流(plain jet)沿着主流方向的径向进行喷射。这种喷射的结果是；预混合部分内的液体燃料的保留时间减少了，因此为防止了火焰回火不得不加入较少的水。另一个优点是这种装置改善了空气/燃料混合气。尤其地，主流的原有空气流区域还可用来雾化和混合液体燃料，而该原有空气流区域已经优选来进行气体喷射。
特别地，如果在本发明的燃料喷枪的第一优选实施例中，两个导管端处与喷枪壳体的内部边缘平齐，那么可产生合适流动的条件。
如果在第二实施例中，第二导管在空气通道区域内向着喷嘴沿外径成锥形变窄，且第一导管在空气通道区域内向着喷嘴沿外径成锥形变窄，那么环绕空气层的喷射和气体燃料的喷射是特别合适的形状。
结合附图
，参照示范性的实施例，下面将更加详细地解释本发明。唯一的附图表示本发明优选示范性实施例的燃料喷枪的头部区域的纵向部分，它通过两个导管而径向喷射气体燃料和液态燃料，而这两个导管共心地一个布置在另一个的里面。
在一个附图中沿径向表示出本发明燃料喷枪的优选示范性实施例。在附图中仅仅表示出了燃料喷枪10的头部区域，而该喷枪沿着喷枪轴线24延伸，该轴线24本身基本上平行于环绕喷枪流动的燃烧空气流的主流方向25。在与喷枪轴线24共轴线的燃料喷枪10内，液体燃料管子16、气体管子14和喷枪壳体12以一个位于另一个的里面的方式进行布置。液体燃料管子16的内部形成液体燃料通道17，液体燃料、尤其是油或者类似物通过该通道17沿着所示出的箭头方向直接喷进喷枪头部11内。在液体燃料管子16和气体管子14之间形成了气体通道15，气体燃料通过该通道15沿着所示出的箭头方向直接喷射到喷枪头部11内。最后，在气体管子14和喷枪壳体12之间形成空气通道13，空气通过该通道13而沿着所示出的箭头方向直接进入喷枪头部11内。取代附图所示的管子12，14和16的这种共轴线布置，在某种情况下，管子可以以下面这种方式来布置并且还是有利的气体通道15或者液体燃料通道17布置成偏心的。
根据本发明，来自液体燃料通道17的液体燃料沿径向以平喷射流的方式喷射到燃烧室内，而燃料喷枪10伸入到该燃烧室内。设置第一导管23来喷射，该第一导管23沿着径向开始于液体燃料通道17并且终止于喷枪壳体12的(圆形)壳体开口122的区域。气体燃料也沿着喷枪轴线24的径向从气体通道15喷射，因此沿着主流方向25的径向喷射到燃烧室。为此设置了第二导管21，第二导管21沿着径向起始于气体通道15，并且也终止于壳体开口22的区域。两个导管21、23以分开且采用一个位于另一个的里面的方式而共轴线布置，因此气体燃料沿着环形间隙直接喷射，该环形间隙以这种方式形成于两个导管21、23之间。相对于第二导管21的外径而言，壳体开口22的直径以这样的方式进行选择环形间隙保持空的从而环绕气体喷射形成保护空气层。如果两个导管21、23的终止处与喷枪壳体12的内部边界平齐(如附图所示)，空气层流的流动条件是特别合适的。
如果第二导管21在空气通道14的区域内向着喷嘴外径成锥形变窄，而第一导管23在气体通道15的区域内向着喷嘴外径成锥形变窄，那么有利于来自气体通道15和空气通道13的气流从轴向偏移到径向和理想壳体流的形成。
此外，如果需要，空气可以以本身公知的方式从空气通道13直接喷射到喷枪头部，从而冷却该头部部分18并形成轴向空气幕。最后，轴向孔20环绕共轴线的环的喷枪轴线24而布置，通过这些轴向孔20空气沿着轴向排出。为此所需要的空气通过头部通道19从空气通道13进入，该头部通道19通过喷枪头部11穿过边缘区域。这可实现这样的效果；喷枪头11还可通过流过的空气来冷却。
权利要求
1.一种用来把液体和/或气体燃料喷射到燃烧室的燃料喷枪(10)，该燃料喷枪(10)是第二级燃烧器或者第三级燃烧器的部分，环绕着该燃烧器燃烧气体喷流沿着主流方向(25)流动，并且包括液体燃料通道(17)，它位于外部喷枪壳体(12)里面并用来供给液体燃料；气体通道(15)，它环绕着液体燃料通道(17)并用来提供气体燃料；和空气通道(3)，它环绕气体通道(15)并用来提供冷却或者雾化空气；及第一装置(23)，它用来把液体燃料从液体通道(17)径向喷射到燃烧室；及第二装置(21)，它用来把气体燃料从气体通道(15)径向地喷射到燃烧室内，其特征在于第一装置包括第一导管(23)，导管(23)沿着径向从液体燃料通道(17)开始，并且通过气体通道(15)和空气通道(13)向外延伸，第二装置包括第二导管(21)，导管(21)沿着径向从气体通道(15)开始，并且通过空气通道(13)向外延伸，并且以一个距离共轴线地环绕第一导管(23)，两个导管(21，23)以这种方式在喷枪壳体(12)内的壳体开口(22)的区域内开口从第一导管(23)排出的液体燃料喷射流作为平喷射流排出到燃烧室中，通过壳体开口(22)从空气通道(13)流出来的空气以层状的方式包围住从导管(21，23)排出的燃料喷射流。
2.如权利要求1所述的燃料喷枪，其特征在于；两个导管(21，23)在终端处与喷枪壳体(12)的内部边缘平齐。
3.如权利要求1或者2任一所述的喷枪，其特征在于第二导管(21)在空气通道(13)的区域内向着喷嘴沿外径成锥形变窄。
4.如权利要求1-3任一所述的喷枪，其特征在于第一导管(23)在空气通道(13)的区域内向着喷嘴沿外径成锥形变窄。
5.如权利要求1-4任一所述的喷枪，其特征在于液体通道(17)和气体通道(15)相互共轴线地布置。
6.如权利要求1-4任一所述的喷枪，其特征在于液体通道(17)或气体通道(15)偏心地布置。
全文摘要
一种用来把液体和/或气体燃料喷射到燃烧室的燃料喷枪(10),该燃料喷枪(10)布置有用来把来自液体燃料通道(17)的液体燃料喷射到燃烧室的第一装置。第一装置包括第一导管(23),导管(23)沿着径向从液体燃料通道(17)开始,并且通过气体通道(15)和空气通道(13)向外延伸。此外,设置了第二装置,第二装置包括第二导管(21),导管(21)沿着径向从气体通道(15)开始,并且通过空气通道(13)向外延伸,并且以一个距离共轴线地环绕第一导管(23)。两个导管(21,23)以这种方式在喷枪壳体(12)内的壳体开口(22)的区域内开口:从第一导管(23)排出的液体燃料喷射流作为平喷射流排出到燃烧室中,通过壳体开口(22)从空气通道(13)流出来的空气以层状的方式包围住从导管(21,23)排出的燃料喷射流。
文档编号F23D14/22GK1265455SQ0010539
公开日2000年9月6日 申请日期2000年2月15日 优先权日1999年2月15日
发明者U·本兹, A·埃罗格卢, F·约斯 申请人:Abb阿尔斯托姆电力(瑞士)股份有限公司