專利名稱：無樁式二次燃料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃氣輪機，并且更具體而言涉及具有二次燃料噴嘴的燃氣輪機燃
/jm-nfr O
背景技術(shù)：
燃氣輪機制造商繼續(xù)研究和工程項目，以制造在不產(chǎn)生不合需要的空氣污染排放的情況下將以高效率運行的新的燃氣輪機。通常由燃燒傳統(tǒng)的烴燃料的燃氣輪機產(chǎn)生的主要的空氣污染排放是氮氧化物、一氧化碳和未燃燒的烴。本領(lǐng)域公知的是，在吸氣發(fā)動機中氮分子的氧化高度依賴于燃燒系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)中的最大熱氣溫度。形成氮氧化物(NOx)的化學(xué)反應(yīng)的速率是溫度的指數(shù)函數(shù)。如果燃燒室熱氣的溫度被控制到足夠低的水平，則熱NOdf 不會產(chǎn)生。將熱力發(fā)動機燃燒器的反應(yīng)區(qū)的溫度控制到低于形成熱NOx的水平的一個優(yōu)選方法是，在燃燒之前將燃料和空氣預(yù)混合成稀薄混合物。存在于稀薄預(yù)混合燃燒器的反應(yīng)區(qū)中的過量空氣的熱質(zhì)量會吸收熱，并且將燃燒產(chǎn)物的溫升降低到不形成熱NOx的水平。用于降低排放的稀薄預(yù)混合燃料噴射器在整個行業(yè)中是常用的，已經(jīng)在重型工業(yè)燃氣輪機中被實踐了超過二十年。在降低燃氣輪機排氣排放的領(lǐng)域，這樣的裝置已經(jīng)取得巨大的進步。在不使用稀釋劑(例如蒸汽或水)噴射的情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)的擴散火焰燃燒裝置，已經(jīng)實現(xiàn)減少氮氧化物(NOx)排放達一個數(shù)量級或更多。用于燃氣輪機中的燃燒器的通常的構(gòu)造提供各個將燃料排出到一次燃燒室中的一次噴嘴的環(huán)形陣列，以及將燃料排出到二次燃燒室中的中心二次噴嘴。二次噴嘴具有在其排出端處被空氣旋流器包圍的軸向燃料輸送管道，空氣旋流器將燃燒空氣提供給燃料噴嘴排出口。通常二次噴嘴用作具有兩個燃料回路的二級(擴散和預(yù)混合)全氣體二次燃料噴嘴。這允許該噴嘴在預(yù)混合模式或擴散模式中運行。各個燃燒器的二次噴嘴位于中心本體內(nèi)，并且延伸通過設(shè)置有旋流器的襯套，燃燒空氣通過旋流器被引入來與來自二次噴嘴的燃料混合。二次噴嘴布置成將燃料排出到上游的一次燃燒室與下游的二次燃燒室之間的喉部區(qū)域。通過同心地布置的擴散和預(yù)混合管道，燃料被供應(yīng)給二次噴嘴。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的二次燃料噴嘴組件5的預(yù)混合區(qū)段。預(yù)混合區(qū)段10包括固定到燃料噴嘴本體20的外壁17的外表面16上的多個樁(peg) 15，各個都具有角焊縫18。 該多個樁15從燃料噴嘴本體沿徑向向外延伸，并且在分立的位置處在周邊周圍延伸。燃料噴嘴壁17的徑向內(nèi)部是多個二次歧管25，各個歧管設(shè)置在燃料噴嘴壁17的內(nèi)表面19與徑向內(nèi)部的支承結(jié)構(gòu)22之間。而且二次歧管25的徑向內(nèi)部是燃料室30，可從二次燃料噴嘴組件的后部部分(未顯示)對燃料室30供應(yīng)燃料。二次歧管25可包括來自下面的燃料室 30的徑向通路沈，其通過燃料噴嘴壁17且通過樁15而連通。徑向通路與排出通路27連通，并且通過燃料噴射孔28連通到在燃料噴嘴本體20周圍的預(yù)混合空間40中。樁15干擾了空氣流45的分布，并且造成燃料和空氣的不均勻的徑向和周向混合。另外，由于大小和它們很遠地伸入預(yù)混合空間40中的原因，樁15會導(dǎo)致不合需要的壓降。
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因此，存在為二次燃料噴嘴提供簡單且對燃料-空氣的混合執(zhí)行改進的控制的預(yù)混合布置的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了一種用于燃氣輪機的燃燒器的二次燃料噴嘴，其中，燃燒器在二次燃料噴嘴周圍的燃料-空氣預(yù)混合空間內(nèi)提供下游燃燒空氣流。二次燃料噴嘴包括具有燃料源端和尖部端的伸長的管本體。噴嘴還包括整體式燃料噴射歧管，以用于預(yù)混合燃料和下游燃燒空氣流。燃料噴射歧管在伸長的管本體內(nèi)形成為大體環(huán)形本體形狀， 并且燃料噴射歧管設(shè)置在燃料源端和尖部端之間。燃料噴射歧管從伸長的管本體的內(nèi)部沿徑向延伸到伸長的管本體的徑向上方和外部。歧管在伸長的管本體的外部的燃料-空氣預(yù)混合空間中沿周向完全在伸長的噴嘴本體周圍延伸。二次燃料噴嘴還包括從伸長的管本體的燃料源端到燃料噴射歧管的燃料通路，從而將預(yù)混合燃料供應(yīng)給整體式燃料噴射歧管。 多個燃料通道在伸長的管本體內(nèi)的預(yù)混合燃料通路與整體式燃料噴射歧管的外表面上的多個燃料排出出口之間為預(yù)混合燃料提供流體連通。用于預(yù)混合燃料的燃料通道沿周向布置在燃料噴射歧管的環(huán)形本體周圍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于包括渦輪和壓縮機的燃氣輪機的燃燒器。燃燒器包括沿著燃燒器的軸向中心線布置的二次燃料噴嘴和包圍二次燃料噴嘴的至少一個一次燃料噴嘴。背板將一種或多種燃料源供應(yīng)給一次噴嘴和二次燃料噴嘴。燃燒器將來自于壓縮機的燃燒空氣供應(yīng)提供給一次燃料噴嘴和二次燃料噴嘴。二次燃料噴嘴包括具有燃料供應(yīng)端與相對的尖部端的伸長的本體管。伸長的本體管包括形成于同心管中的多個內(nèi)部通路，該多個內(nèi)部通路將空氣和燃料輸送給尖部噴嘴和尖部旋流器。提供整體式燃料噴射歧管來預(yù)混合燃料與下游燃燒空氣流。燃料噴射歧管在伸長的管本體內(nèi)形成為大體環(huán)形本體形狀，并且燃料噴射歧管設(shè)置在燃料源端與尖部端之間。燃料噴射歧管從伸長的管本體內(nèi)部沿徑向延伸到伸長的管本體的徑向上方，并且在伸長的管本體的外部的燃料-空氣預(yù)混合空間中沿軸向完全在伸長的管本體周圍延伸。設(shè)置在伸長的管本體的徑向上方的燃料噴射歧管的本體形成用于在預(yù)混合空間中的燃燒空氣的空氣動力學(xué)流線型外表面。燃料噴射歧管的外表面的軸向端在徑向上平滑地漸縮，以附連到伸長的管本體的外部徑向表面。從伸長的管本體的燃料源端到燃料噴射歧管附近的燃料通路將預(yù)混合燃料供應(yīng)給整體式燃料噴射歧管。多個燃料通道在伸長的管本體內(nèi)的預(yù)混合燃料通路與在整體式燃料噴射歧管的外表面上的多個燃料排出出口之間提供流體連通。該多個燃料通道沿周向設(shè)置在燃料噴射歧管的本體周圍。簡要地根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于燃氣輪機的燃燒器的二次燃料噴嘴的預(yù)混合燃料的燃料噴射歧管。燃料噴射歧管包括形成用于燃氣輪機的二次燃料噴嘴的噴嘴管的大體環(huán)形節(jié)段的整體式本體。整體式本體包括用于安裝在噴嘴管內(nèi)的內(nèi)部徑向區(qū)段，以及用于延伸到噴嘴管的外表面上方而進入二次燃料噴嘴的預(yù)混合空間的、具有空氣動力學(xué)形狀的外表面的徑向升高部分。從噴嘴管內(nèi)對整體式本體供應(yīng)預(yù)混合燃料源。在整體式本體中的多個燃料噴射通道建立從噴嘴管內(nèi)的燃料源到沿徑向包圍噴嘴管的預(yù)混合空間中的燃料排出開口的、用于預(yù)混合燃料的流體連通路徑。為各個燃料通道提供通往包圍噴嘴管的預(yù)混合空間的一個或多個燃料排出出口。燃料排出開口適于增強在預(yù)混合空間中的燃料與燃燒空氣流的混合。


在參照圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同的符號在所有圖中表示相同的部件，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的二次燃料噴嘴組件的預(yù)混合區(qū)段；圖2示出了包括創(chuàng)造性的燃料噴射歧管的二次燃料噴嘴的一個實施例；圖3示出了伸長的噴嘴本體的整體式燃料噴射歧管的一個實施例的放大的等距剖面圖；圖4示出了通過伸長的噴嘴本體的燃料噴射歧管區(qū)段的一個實施例的中心的截面 A-A ；圖5示出了在下游側(cè)被切掉的燃料噴射歧管的一個實施例的等距外觀圖；圖6示出了具有支承環(huán)的燃料噴射歧管130的一個實施例的下游剖面界面；圖7示出了燃料噴射布置的一個實施例的等距圖，其中，歧管包括垂直于空氣流的兩個孔；圖8示出了具有垂直于空氣流的長方形槽口的燃料噴射布置的一個實施例；圖9示出了具有相對于空氣流包括30度向后的排出角的長方形槽口的燃料噴射布置的一個實施例；圖10示出了具有相對于空氣流包括30度向前的排出角的長方形槽口的燃料噴射布置的一個實施例；以及圖11示出了用于燃氣輪機的、采用了用于二次燃料噴嘴的創(chuàng)造性的燃料噴射歧管的燃燒器的一個實施例。
具體實施例方式本發(fā)明的以下實施例具有許多優(yōu)點，包括消除很遠地延伸到噴嘴本體周圍的燃料流中的樁，以及對燃料-空氣混合執(zhí)行改進的控制，而不延伸到燃燒空氣流中，這伴隨樁所導(dǎo)致的對空氣流型式的干擾。本發(fā)明的實施例將燃料噴射孔結(jié)合到噴嘴本體的燃料噴射歧管中。由于消除了樁和在噴嘴本體與樁之間的相關(guān)聯(lián)的角焊縫，燃料噴射歧管被制造得簡單且較穩(wěn)定可靠。創(chuàng)造性的布置進一步提供了容易有可制造性、可改型性和低成本。圖2示出了具有創(chuàng)造性的燃料噴射歧管130的二次燃料噴嘴100的一個實施例。 二次燃料噴嘴包括基部區(qū)段105，基部區(qū)段105包括用于附連到燃氣輪機的燃燒器上的機構(gòu)，并且將燃料和空氣供應(yīng)給伸長的噴嘴本體120。伸長的噴嘴本體包括基部端106和尖部端107。尖部端107包括通過中心燃料通路110供應(yīng)的噴嘴尖部108，以及用于噴嘴尖部108 的冷卻空氣的空氣通路111。尖部端107進一步包括空氣旋流器115，空氣旋流器115將來自空氣通路112的空氣傳輸?shù)絿娮旒獠?08的徑向外部，以在下游建立旋動的燃料-空氣混合物。沿著伸長的噴嘴本體120的長度，提供燃料噴射歧管130來將燃料噴射到預(yù)混合區(qū)段150的空氣流160中。燃料噴射歧管130是整體式的。燃料噴射歧管的外部部分135以空氣動力學(xué)的方式從伸長的噴嘴本體120的外壁119沿徑向向外延伸，并且沿周向在伸長的噴嘴本體周圍延伸。燃料噴射歧管的內(nèi)部部分140沿徑向延伸到伸長的噴嘴本體中，并且被下面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)支承。燃料噴射歧管130可對縫焊接到外部管壁119和第三管壁118 的上游區(qū)段和下游區(qū)段。圖3示出了伸長的噴嘴本體的整體式燃料噴射歧管130的一個實施例的放大的等距剖面圖。圖4示出了通過伸長的噴嘴本體的燃料噴射歧管區(qū)段的中心的截面A-A。將燃料提供給噴嘴尖部(圖2)的中心燃料通路110被第一管壁116封閉。將空氣供應(yīng)給噴嘴尖部的第二環(huán)形通路111被第二管壁117封閉。將預(yù)混合燃料供應(yīng)給燃料噴射歧管130的第三環(huán)形通路155被第三管壁118封閉。將空氣供應(yīng)給在噴嘴的尖部端處的旋流器(圖2) 的第四環(huán)形通路112被外壁119封閉。燃料噴射歧管形成為環(huán)形環(huán)。環(huán)形環(huán)包括平滑的空氣動力學(xué)的外部突起135，其相對于外壁119的外表面122沿徑向升高。突起135的軸向端沿徑向向內(nèi)朝鄰近的外壁119的外表面122平滑地漸縮。整體式燃料噴射歧管130的內(nèi)部本體區(qū)段140相對于鄰近的外壁119沿徑向向內(nèi)延伸。燃料噴射歧管的周向四分體165包括軸向空氣通道175，其允許空氣在空氣通路112的上游部分和下游部分之間傳送。在四分體165之間，徑向燃料通道145將來自燃料通道155的用于預(yù)混合的燃料提供給燃料排出出口 146，而進入歧管的外表面147的外部的燃燒空氣流160中。環(huán)形支承元件123在中心管區(qū)段116的周向扇區(qū)處沿徑向向外延伸，從而為第二管壁117提供支承以及提供與第二管壁117的分離。通過燃料歧管區(qū)段的空氣通道被沿周向設(shè)置在支承元件123之間，并且沿徑向設(shè)置在中心壁116與第二管壁117之間?？諝馔ǖ肋B接空氣通路111的上游部分和下游部分。支承環(huán)170可在第二管壁117與燃料噴射歧管的內(nèi)部本體140的下側(cè)IM之間延伸。支承環(huán)170可沿徑向支承歧管的內(nèi)部本體140的下游側(cè)。支承環(huán)170可進一步用來為預(yù)混合燃料通路巧5提供端壁127。外部徑向環(huán)部分169可進一步為燃料噴射歧管的內(nèi)部本體140的下游端提供堅固的承座。圖5示出了在下游側(cè)被切掉的燃料噴射歧管130的一個實施例的等距端視圖。凸起的外部部分135可包括多個燃料排出出口 146(顯示為槽口)。在這個實例中，示出了四個燃料排出出口 146。燃料噴射歧管的下游端包括內(nèi)部歧管本體140，燃料排出通道(未顯示)通過內(nèi)部歧管本體140將燃料供應(yīng)給燃料排出出口 146。通過燃料噴射歧管而提供空氣通路175，以將空氣供應(yīng)給在伸長的噴嘴本體的尖部端處的旋流器(圖2)。圖6示出了具有支承環(huán)170的燃料噴射歧管130下游剖面界面。支承環(huán)170可在第二管壁117和內(nèi)部歧管部分140的下側(cè)之間延伸，從而為內(nèi)部歧管本體140的下側(cè)提供支承，以及為供應(yīng)歧管燃料噴射通路145(圖4)的燃料通路155(圖幻提供端壁127。應(yīng)該理解，可提供創(chuàng)造性的歧管本體的許多實施例，以用于在噴嘴本體內(nèi)具有內(nèi)部燃料流和空氣流的不同組合和類型的伸長的噴嘴本體中的燃料預(yù)混合，并且這樣的備選布置被認為處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖7示出了不具有內(nèi)部二次噴嘴構(gòu)件的燃料噴射歧管130的等距端視圖。這里可看到，燃料噴射歧管的外部本體135包括平滑的外表面147，以用于減小與伸長的噴嘴本體 (未顯示)周圍的燃燒空氣流160的干涉。燃料噴射歧管的內(nèi)部本體區(qū)段140配置有空氣通道175，從而允許在通路112 (圖2~)中的空氣從伸長的噴嘴本體流體地連通到尖部端旋流器(圖2)。燃料排出出口 146在具有內(nèi)部本體區(qū)段140的位置上沿周向設(shè)置在歧管周圍。
圖8示出了具有垂直于燃燒空氣流160的長方形槽口 172的燃料噴射布置。圖9 示出了具有長方形槽口 173的燃料噴射布置，長方形槽口 173相對于燃燒空氣流包括30度向后的排出角176。圖10示出了具有長方形槽口 174的燃料噴射布置，長方形槽口 174相對于燃燒空氣流160包括30度向后的排出角177。應(yīng)該理解，可提供具有不同的形狀的開口、不同數(shù)量的開口和相對于燃燒空氣流不同的排出燃料方向的開口。還應(yīng)當理解，燃料噴嘴本體還可設(shè)置有不同數(shù)量的沿周向分布的二次歧管內(nèi)部本體元件140和空氣通路175。二次歧管節(jié)段的燃料噴射開口的大小、形狀和定向，以及沿周向分布的二次歧管節(jié)段的數(shù)量將影響燃料-空氣的徑向和周向混合。關(guān)于均等性、Φ (1/當量比(equivalence ratio))的徑向分布和未混合度，圖7-10的各種布置的性能可有利地與樁布置的基本性能作比較。圖11示出了用于燃氣輪機的燃燒器200，該燃燒器200可采用用于二次燃料噴嘴 100的創(chuàng)造性的燃料噴射歧管130。二次燃料噴嘴100中的創(chuàng)造性的燃料噴射歧管130為燃燒提供的增強的燃料預(yù)混合導(dǎo)致有改進的燃燒器性能和減小的排放。在此，燃燒器200 包括在燃燒器壁215內(nèi)的襯套210。燃燒器包括一次燃燒室217，以及鄰近一次燃燒室217 且在一次燃燒室217下游的二次燃燒室220，并且二次燃燒室220被文丘里管225分開。至少一個一次燃料噴嘴230沿徑向定位在燃燒器中心線245周圍，以將燃料輸送給一次燃燒室217。二次燃料噴嘴100可沿著中心線245設(shè)置，被至少一個一次燃料噴嘴230環(huán)繞，并且定位成將燃料噴向二次燃燒室220。從壓縮機(未顯示)提供燃燒空氣M0，并且燃燒空氣240在流動套管211中的流動襯套210外側(cè)流動，從而將空氣供應(yīng)給該至少一個一次噴嘴230和二次燃料噴嘴100。一次燃料噴嘴230和二次燃料噴嘴100通過背板250而接收來自一個或多個燃料源231、101的燃料。被顯示具有剖開的燃料噴射歧管區(qū)段的二次燃料噴嘴100可通過中心燃料通路111將第一燃料源接收到噴嘴尖部108。如之前在圖3中所示，噴嘴尖部還接收來自二次燃料噴嘴內(nèi)部的冷卻空氣流。沿周向在噴嘴尖部108外部的旋流器115可使傳送自二次燃料噴嘴內(nèi)的空氣旋動，從而在噴嘴尖部處促進燃料和空氣的混合。環(huán)形燃料噴射歧管130接收二次燃料噴嘴內(nèi)部的預(yù)混合燃料，并且將預(yù)混合燃料噴射到預(yù)混合空間180的燃燒空氣流160中。進入到預(yù)混合空間180中的燃料噴射歧管130 的低的徑向突起和空氣動力學(xué)外表面使預(yù)混合空間180中的壓降減到最小。在燃料噴射歧管130的外表面上的燃料排出開口可形狀設(shè)置成、大小設(shè)置成、定向成和數(shù)量設(shè)置成促進預(yù)混合空間180中的混合。下游旋流器185可定位在預(yù)混合空間180的排出口處，以進一步混合預(yù)混合燃料-空氣與來自于噴嘴尖部108的燃料-空氣混合物。雖然在此描述了多種實施例，但是根據(jù)說明書將理解，可在其中作出元件的各種組合、改變或改進，并且它們處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于燃氣輪機的燃燒器的二次燃料噴嘴，其中，所述燃燒器在所述二次燃料噴嘴周圍的燃料-空氣預(yù)混合空間內(nèi)提供下游燃燒空氣流，所述二次燃料噴嘴包括具有燃料源端和尖部端的伸長的管本體；用于預(yù)混合燃料與下游燃燒空氣流的整體式燃料噴射歧管，所述燃料噴射歧管在所述伸長的管本體內(nèi)為大體環(huán)形本體形狀，并且所述燃料噴射歧管設(shè)置在所述燃料源端與所述尖部端之間，其中，所述燃料噴射歧管從所述伸長的管本體的內(nèi)部沿徑向延伸到所述伸長的管本體的徑向上方且在所述伸長的管本體的外部的燃料-空氣預(yù)混合空間中沿周向完全在所述伸長的管本體周圍延伸；從所述伸長的管本體的燃料源端到所述燃料噴射歧管附近的燃料通路，其將預(yù)混合燃料供應(yīng)給所述整體式燃料噴射歧管；以及用于所述預(yù)混合燃料的流體連通的多個燃料通道，其在所述伸長的管本體內(nèi)的所述預(yù)混合燃料通路與所述整體式燃料噴射歧管的外表面上的多個燃料排出出口之間提供流體連通，其中，所述多個燃料通道沿周向布置在所述燃料噴射歧管的本體周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，所述二次燃料噴嘴進一步包括在所述二次燃料噴嘴本體內(nèi)的多個通路，所述通路與所述整體式燃料噴射歧管同心，其中，所述通路中的至少一個供應(yīng)燃料且所述通路中的至少一個從所述噴嘴的燃料端對所述噴嘴的尖部端供應(yīng)空氣，其中，所述整體式燃料噴射歧管包括在所述環(huán)形本體內(nèi)的多個軸向內(nèi)部通道，從而允許所述燃料和所述空氣中的至少一個流動到所述噴嘴的所述尖部端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，延伸到所述伸長的管本體上方的所述整體式燃料噴射歧管為空氣動力學(xué)形狀，并且在所述燃料源端和所述尖部端上包括進入所述伸長的管本體的外表面的平滑的錐形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，所述整體式燃料噴射歧管的所述燃料排出出口形狀設(shè)置成和大小設(shè)置成促進燃料-空氣的混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，在所述整體式燃料噴射歧管的所述外表面上的所述多個燃料排出出口中的各個包括垂直于所述預(yù)混合空間中的空氣流而排出的至少一個孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，在所述整體式燃料噴射歧管的所述外表面上的所述多個燃料排出出口中的各個包括垂直于所述預(yù)混合空間中的空氣流而排出的至少一個槽口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，在所述整體式燃料噴射歧管的所述外表面上的所述多個燃料排出出口中的各個包括相對于所述預(yù)混合空間中的空氣流向后成角度而排出的至少一個槽口。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次燃料噴嘴，其特征在于，在所述整體式燃料噴射歧管的所述外表面上的所述多個燃料排出出口中的各個包括相對于所述預(yù)混合空間中的空氣流向前成角度而排出的至少一個槽口。
9.一種用于燃氣輪機的燃燒器，所述燃氣輪機包括渦輪和壓縮機，所述燃燒器包括沿著所述燃燒器的軸向中心線布置的二次燃料噴嘴；包圍所述二次燃料噴嘴的至少一個一次燃料噴嘴；對所述至少一個一次噴嘴和所述二次燃料噴嘴供應(yīng)至少一種燃料源的背板；來自壓縮機的燃燒空氣供應(yīng)，其中，所述燃燒空氣供應(yīng)被提供給所述至少一個一次燃料噴嘴和所述二次噴嘴；所述二次燃料噴嘴包括具有燃料供應(yīng)端與相對的尖部端的伸長的本體管，所述伸長的本體管包括在多個同心管內(nèi)的多個內(nèi)部通路，從而將空氣和燃料輸送給尖部噴嘴和尖部旋流器；用于預(yù)混合燃料與下游燃燒空氣流的整體式燃料噴射歧管，所述燃料噴射歧管在所述伸長的管本體內(nèi)為大體環(huán)形本體形狀，并且所述燃料噴射歧管設(shè)置在所述燃料源端與所述尖部端之間，其中，所述燃料噴射歧管從所述伸長的管本體的內(nèi)部延伸到所述伸長的管本體的徑向上方，并且在所述伸長的管本體的外部的燃料-空氣預(yù)混合空間中沿周向完全在所述伸長的管本體周圍延伸，并且其中，在所述伸長的管本體的徑向上方的所述燃料噴射歧管形成用于在所述預(yù)混合空間中的燃燒空氣的空氣動力學(xué)流線型外表面，所述燃料噴射歧管的所述外表面的軸向端平滑地漸縮，以附連到所述伸長的管本體的外部徑向表面；從所述伸長的管本體的燃料源端到所述燃料噴射歧管附近的燃料通路，其將預(yù)混合燃料供應(yīng)給所述整體式燃料噴射歧管；以及用于所述預(yù)混合燃料的流體連通的多個燃料通道，其在所述伸長的管本體內(nèi)的所述預(yù)混合燃料通路和所述整體式燃料噴射歧管的所述外表面上的多個燃料排出出口之間提供流體連通，其中，所述多個燃料通道沿周向布置在所述燃料噴射歧管的本體周圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射歧管進一步包括多個內(nèi)部通道，以用于從燃料源端供應(yīng)給所述二次噴嘴的伸長的本體管的所述尖部噴嘴的燃料和空氣中的至少一個的流體連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射歧管的所述燃料排出出口沿周向設(shè)置在所述環(huán)形燃料噴射歧管周圍，其中，排出的預(yù)混合燃料的大小、形狀、數(shù)量和方向角增進在所述預(yù)混合空間中的燃料-空氣混合物的均等性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射歧管中的各個燃料通道的所述燃料排出出口包括按以下方式中的至少一個排出的至少一個孔垂直于燃燒空氣流，或者相對于燃燒空氣流成一定角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射歧管中的各個燃料通道的所述燃料排出出口包括按以下方式中的至少一個排出的至少一個槽口 垂直于燃燒空氣流、相對于燃燒空氣流成向前的角度，以及相對于燃燒空氣流成向后的角度。
14.一種用于燃氣輪機的燃燒器的二次燃料噴嘴的預(yù)混合燃料的燃料噴射歧管，所述燃料噴射歧管包括形成用于燃氣輪機的二次燃料噴嘴的噴嘴管的大體環(huán)形節(jié)段的整體式本體，所述整體式本體包括用于安裝在所述噴嘴管內(nèi)的內(nèi)部徑向區(qū)段，以及用于延伸到所述噴嘴管的外表面上方而進入所述二次燃料噴嘴的預(yù)混合空間的、具有空氣動力學(xué)形狀的外表面的徑向升高部分，其中，從所述噴嘴管內(nèi)對所述整體式本體供應(yīng)預(yù)混合燃料源；以及在所述整體式本體中的多個燃料通道，其建立從所述噴嘴管內(nèi)的所述燃料源到沿徑向包圍所述噴嘴管的所述預(yù)混合空間中的燃料排出開口的、用于所述預(yù)混合燃料的流體連通路徑；通往包圍所述噴嘴管的所述預(yù)混合空間的、用于所述多個燃料通道中的各個的至少一個燃料排出出口，其中，所述燃料排出開口適于增強位于其中的燃燒空氣流與所述燃料的混合ο
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射歧管，其特征在于，所述燃料噴射歧管進一步包括在所述整體式本體內(nèi)的多個軸向通道，從而促進燃料和空氣中的一個通過所述整體式本體流到所述噴嘴管的尖部端。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射歧管，其特征在于，在各個軸向端處的所述徑向升高部分向外徑平滑地漸縮，以附連到所述噴嘴管。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射歧管，其特征在于，各個燃料噴射通路的通往所述預(yù)混合空間的所述燃料排出出口包括垂直地排出到所述預(yù)混合空間內(nèi)的空氣流中的至少一個孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射歧管，其特征在于，各個燃料噴射通路的通往所述預(yù)混合空間的所述燃料排出出口包括垂直地排出到所述預(yù)混合空間內(nèi)的空氣流中的至少一個槽口。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射歧管，其特征在于，各個燃料噴射通路的通往所述預(yù)混合空間的所述燃料排出出口包括按以下方式中的至少一個排出到所述預(yù)混合空間內(nèi)的空氣流中的至少一個槽口 相對于所述空氣流向前成角度，以及相對于所述空氣流向后成角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及無樁式二次燃料噴嘴。用于二次燃料噴嘴的整體式燃料噴射歧管改進了燃料-空氣的混合，并且通過適應(yīng)通往在二次燃料噴嘴周圍的燃燒空氣混合空間的排出出口的各種各樣的數(shù)量、類型和定向來提供改變混合分布的柔性。具有進入混合空間中的減小的延伸部的空氣動力學(xué)表面對于設(shè)計空氣流減小了壓降和干涉。通過消除用以安裝外部樁的角焊縫，增強了歧管的完整性。
文檔編號F23R3/28GK102588973SQ20111046320
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者A·蒙加, D·R·德賽, K·V·斯里哈, S·戈帕拉克里什納 申請人:通用電氣公司