专利名称：用于燃气涡轮系统的燃料喷嘴组件的制作方法
技术领域：
本公开大体而言涉及燃气涡轮系统，并且更特定而言涉及燃气涡轮系统中的燃料喷嘴组件。
背景技术：
燃气涡轮系统被广泛地用于诸如发电这样的领域中。常规燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在常规燃气涡轮系统中，从压缩机压缩空气提供至燃烧器。进入燃烧器的空气与燃料混合并燃烧。热燃烧气体从燃烧器流到涡轮以驱动燃气涡轮系统并发电。天然气通常被用作用于燃气涡轮系统的主燃料。天然气与空气在燃烧器中或燃烧器附近的燃料喷嘴组件中混合以提供稀薄的预混合空气/燃料混合物以用于燃烧。燃气涡轮系统通常还需要第二燃料，其允许该系统在主燃料不可用时继续运行。第二燃料通常为液体燃料，例如油。用于在燃料喷嘴组件中提供第二燃料的典型现有技术的装置和设备将第二燃料供给作为直接喷到火焰区内或火焰区附近的燃料流。与使用主燃料时得到的相对稀薄的预混合空气/燃料混合物相反，此燃料流为相对富含燃料的混合物。因此，燃烧的第二燃料混合物的温度以及引起的NOx形成率通常不期望地较高。为了降低温度和NOx水平，通常供给水、蒸汽或其它惰性流体并在燃料被喷到火焰区中时使其与第二燃料混合。但是，这种系统相对低效，并且昂贵。举例而言，必须利用单独的系统来供给水或其它流体。用于减轻上述现有技术方案的低效和费用的一种方案是将第二燃料的一部分在点火源的上游喷射到空气流内，从而预混合第二燃料。但是，这种方案可具有多种缺点。举例而言，预混合空气/第二燃料混合物可相对富集，并且可促进燃料喷嘴内的逆燃和拢焰。 此外，喷射到空气流内的第二燃料的其中一些可积聚于燃料喷嘴组件内的各表面上，并且可在这些表面上造成焦化。焦化是燃料分子在高温下氧化热解或分解蒸馏成更小的有机化合物并且进一步成为固体碳颗粒的情形。因此，焦化造成固体碳颗粒沉积在燃料喷嘴组件的各表面上，导致对燃料喷嘴组件中的流的破坏并且进一步损害主燃料的低排放操作。因此，本领域中将期望一种提供燃料喷嘴组件中的第二燃料的更佳预混合的设备。此外，用于在燃料喷嘴组件中预混合第二燃料的减少相关联的费用并提高相关联的效率的设备将是有利的。另外，将需要这样一种在燃料喷嘴组件中预混合第二燃料的设备，其防止或减少燃料喷嘴组件中的逆燃、拢焰和焦化。
发明内容
本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地阐述，或者可从该描述显而易见， 或者可通过实践本发明而被教导。在一个实施例中，公开了一种燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括外燃烧管和内燃烧管，在它们之间限定预混合环形空间。该燃料喷嘴组件还包括旋流器组件，该旋流器组件包括多个旋流器叶片，其绕内燃烧管布置成环形阵列并构造成用以在预混合环形空间的上游与主空气相互作用。该燃料喷嘴组件还包括空气喷射特征，其构造成用以使第二空气流入旋流器组件下游的预混合环形空间内，从而使得第二空气相对于预混合环形空间纵向地沿大体上线性的路径流动并邻近外燃烧管和内燃烧管中的至少一个流动。参考下文的描述和所附权利要求，本发明的这些与其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图被包括到该说明书中并构成该说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并与该描述一起用于解释本发明的原理。
在说明书中阐述了本发明的完全和充分的公开，包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳模式，其对附图进行了参考，在附图中图1是本公开的燃气涡轮系统的若干部分的截面图；图2是本公开的燃料喷嘴组件的一实施例的截面图；图3是本公开的燃料喷嘴组件的另一实施例的截面图；图4是如图3中所示的本公开的空气喷射特征的一实施例的透视图；以及图5是本公开的空气喷射特征的另一实施例的透视图。项目清单
权利要求
1.一种燃料喷嘴组件( )，所述燃料喷嘴组件08)包括外燃烧管(62)和内燃烧管(64)，在它们之间限定预混合环形空间(60)；旋流器组件(50)，所述旋流器组件(50)包括多个旋流器叶片(52)，所述多个旋流器叶片(52)绕所述内燃烧管(64)布置成环形阵列并且构造成用以在所述预混合环形空间(60) 的上游与主空气G2)相互作用；以及空气喷射特征(100)，所述空气喷射特征(100)构造成用以使第二空气(102)流入所述旋流器组件(50)下游的所述预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气(102)相对于所述预混合环形空间(60)纵向地沿大体上线性的路径流动并邻近所述外燃烧管(62) 和所述内燃烧管(64)中的至少一个流动。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100) 构造成用以使所述第二空气(102)流入所述预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气(10 邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述至少一个燃烧管形成膜。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100)构造成用以使所述第二空气(102)流入所述预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气(10 邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述至少一个燃烧管形成多个空气射流。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100)构造成用以使所述第二空气(102)流入所述预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气(10 大体上邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)流动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括与所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述燃烧管相关联的套筒(110)，所述套筒(110)限定多个开孔(112)，所述多个开孔(112)构造成用以使所述第二空气(10 邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述燃烧管排出。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括多个径向延伸的进给通路(120)，所述进给通路(120)中的每一个被限定在所述多个旋流器叶片(52)中的一个旋流器叶片中。
7.根据权利要求6所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100) 包括环形空间(132)，所述环形空间(132)被限定在所述旋流器组件(50)中并与所述多个进给通路(120)流体连通，所述环形空间(132)构造成用以使所述第二空气(102)从所述多个进给通路(120)流入所述预混合环形空间(60)内。
8.根据权利要求6所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述空气喷射特征(100) 包括多个开孔(130)，所述多个开孔(130)被限定在所述旋流器组件(50)中并与所述多个进给通路(120)流体连通，所述多个开孔(130)构造成用以使所述第二空气(102)从所述多个进给通路(120)流入所述预混合环形空间(60)内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料喷嘴组件( )，其特征在于，所述第二空气(102)独立于所述主空气02)供给至所述空气喷射特征(100)。
10.一种用于燃气涡轮(10)系统的燃烧器(16)，所述燃烧器(16)包括至少一个燃料喷嘴组件(观)，所述至少一个燃料喷嘴组件08)包括外燃烧管(62)和内燃烧管(64)，在它们之间限定预混合环形空间(60)；旋流器组件(50)，所述旋流器组件(50)包括多个旋流器叶片(52)，所述多个旋流器叶片(52)绕所述内燃烧管(64)布置成环形阵列，并且构造成用以在所述预混合环形空间 (60)的上游与主空气02)相互作用；以及空气喷射特征(100)，所述空气喷射特征(100)构造成用以使第二空气(102)流入所述旋流器组件(50)下游的预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气(102)相对于所述预混合环形空间(60)纵向地沿大体上线性的路径流动并邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的至少一个流动。
11.根据权利要求10所述的燃烧器(16)，其特征在于，所述空气喷射特征(100)构造成用以使所述第二空气(10 流入所述预混合环形空间(60)内，从而使得所述第二空气 (102)大体上邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)流动。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃烧器(16)，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括与所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述燃烧管相关联的套筒 (110)，所述套筒(110)限定多个开孔(112)，所述多个开孔(112)构造成用以使所述第二空气(10 邻近所述外燃烧管(6 和所述内燃烧管(64)中的所述燃烧管排出。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的燃烧器(16)，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括多个径向延伸的进给通路(120)，所述进给通路(120)中的每一个被限定在所述多个旋流器叶片(52)中的一个旋流器叶片中。
14.根据权利要求13所述的燃烧器(16)，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括环形空间(132)，所述环形空间(132)被限定在所述旋流器组件(50)中并与所述多个进给通路(120)流体连通，所述环形空间(132)构造成用以使所述第二空气(102)从所述多个进给通路(120)流入所述预混合环形空间(60)内。
15.根据权利要求13所述的燃烧器(16)，其特征在于，所述空气喷射特征(100)包括多个开孔(130)，所述多个开孔(130)被限定在所述旋流器组件(50)中并与所述多个进给通路(50)流体连通，所述多个开孔(130)构造成用以使所述第二空气(102)从所述多个进给通路(11 流入所述预混合环形空间(60)内。
全文摘要
本发明涉及用于燃气涡轮系统的燃料喷嘴组件。具体而言，本发明公开了一种燃料喷嘴组件(28)。该燃料喷嘴组件(28)包括外燃烧管(62)和内燃烧管(64)，在它们之间限定预混合环形空间(60)。该燃料喷嘴组件(28)还包括旋流器组件(50)，该旋流器组件(50)包括多个旋流器叶片(52)，其绕内燃烧管(64)布置成环形阵列并构造成用以在预混合环形空间(60)的上游与主空气(42)相互作用。该燃料喷嘴组件(28)还包括空气喷射特征(100)，其构造成用以使第二空气(102)流入该旋流器组件(50)下游的预混合环形空间(60)内，从而使得第二空气(102)相对于预混合环形空间(60)纵向地沿大体上线性的路径流动并邻近外燃烧管(62)和内燃烧管(64)中的至少一个流动。
文档编号F23D14/70GK102418928SQ20111030660
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者G·A·博亚德曼, G·D·迈尔斯, N·G·帕萨尼亚 申请人:通用电气公司