用于燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的雙噴嘴噴槍噴射器以及供給燃?xì)廨啓C(jī)的方法
【專利摘要】一種將燃油噴射到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的噴槍噴射器，包括：管狀殼體(33)，其沿主軸線(A)延伸；第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)，其容納在殼體(33)中，并在相應(yīng)的供給端(35a)連接至第一供給入口(44)；第一噴嘴(40)，其位于第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)的相應(yīng)的噴射端(35b)；第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)，其容納在殼體(33)中，并在相應(yīng)的供給端(36a)連接至獨(dú)立于第一供給入口(44)可從外部進(jìn)入的第二供給入口(45)；以及第二噴嘴(41)，其位于第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)的相應(yīng)的噴射端(36a)。
【專利說明】
用于燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的雙噴嘴噴槍噴射器以及供給燃?xì)廨啓C(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將燃油噴射到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的雙噴嘴噴槍噴射器、燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備以及供給燃?xì)廨啓C(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，燃?xì)廨啓C(jī)，尤其是用在發(fā)電設(shè)備中，可由不同類型的燃料供給。特別地，已知的是采用具有不同性質(zhì)和特性(天然氣、合成氣)的氣體燃料或采用如柴油機(jī)燃料的燃油來運(yùn)行燃?xì)廨啓C(jī)。出于這個原因，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)有燃燒器組件，其包括通常為噴槍型的噴射器，專門設(shè)計(jì)成供給擴(kuò)散燃油的受控流體。
[0003]噴槍噴射器通常包括多個同軸管體，在其一端裝配設(shè)有噴嘴的終端。管體于其間限定至少一個在入口和噴嘴之間的輸送管線，以及返回管線，其允許回收供給至噴嘴的過剩燃料?？蛇x地，還設(shè)置用于供給水的管線。
[0004]返回管線的使用允許在非常廣的燃?xì)廨啓C(jī)正常運(yùn)行所需的流量范圍內(nèi)恰當(dāng)?shù)毓┙o噴射器。實(shí)際上，輸送管線接收比燃燒室壓力高得多的燃油流，并且通過調(diào)節(jié)返回管線的控制閥施加噴射流。當(dāng)控制閥完全關(guān)閉時，噴射進(jìn)入燃燒室的流速是最大的。反過來，當(dāng)控制閥完全打開時，通過返回管線回收的燃料最多，噴射進(jìn)入燃燒室的流速最小。
[0005]所述的這種類型的解決方案允許獲得可接受的供給條件，在足以滿足在所有負(fù)荷條件下的機(jī)械需求的流量范圍內(nèi)，同時涉及燃料的壓力和霧化。事實(shí)上，擴(kuò)散燃油的流速在低負(fù)荷下基本上呈線性增長，在向預(yù)混合模式供給的過渡過程中，在中間負(fù)荷具有峰值，然后在高負(fù)荷降低，其中預(yù)混合供給模式是普遍的。在中間負(fù)荷的峰值與最小流量之間的流速差是顯著的，并且需要一些措施，例如，確切地，在高過壓下的供給和返回管線的使用。
[0006]然而，從建設(shè)性的觀點(diǎn)來看，附加管線是相當(dāng)復(fù)雜的，因?yàn)樾枰峁C(jī)器上的管道、分配集管和中間連接管道。
[0007]其他解決方案需要采用空氣的復(fù)雜的霧化系統(tǒng)。
[0008]無論如何，在已知設(shè)備中燃油的動力供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，需要大量部件，并對設(shè)計(jì)以及建設(shè)和維護(hù)的時間和成本有負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是提供一種用于將燃油噴射到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的噴槍噴射器、燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備以及供給燃?xì)廨啓C(jī)的方法，其允許克服或者至少限制上述缺點(diǎn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，所提供的用于將燃油噴射到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的噴槍噴射器、燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備以及供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的方法分別如權(quán)利要求1、10和18所限定。
【附圖說明】
[0011]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其示出一些它的非限制性的實(shí)施例示例，其中:
[0012]-圖1示出了發(fā)電設(shè)備的簡化框圖；
[0013]-圖2示出了包含在圖1的設(shè)備中的、包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴槍噴射器的燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器的根據(jù)軸向縱平面的側(cè)剖視圖，為了清楚而移除了一部分；
[0014]-圖3示出了圖1中的噴槍噴射器的放大的細(xì)節(jié)；
[0015]-圖4示出了圖1中的設(shè)備的一部分的更詳細(xì)的框圖；
[0016]-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，圖1中的設(shè)備的一部分的更詳細(xì)的框圖；以及
[0017]-圖6示出了顯示有關(guān)圖1中的設(shè)備的工程量的曲線圖。
[0018]實(shí)施本發(fā)明的最佳模式
[0019]在圖1中，附圖標(biāo)記I表示為一個整體的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備I，特別用于發(fā)電的設(shè)備。設(shè)備I可選擇地連接到已知的配電網(wǎng)絡(luò)2，并且包括燃?xì)廨啓C(jī)組件3和控制裝置5。設(shè)備I還包括已知類型的交流發(fā)電機(jī)4，其機(jī)械地連接到燃?xì)廨啓C(jī)組件3的軸7，從而受到驅(qū)動。
[0020]控制裝置5使用測量的設(shè)備數(shù)量(此處未詳細(xì)示出)和設(shè)定的基準(zhǔn)值以產(chǎn)生控制信號，以便控制設(shè)備I的運(yùn)行。
[0021 ]燃?xì)廨啓C(jī)組件3包括壓縮機(jī)8、燃燒室9和燃?xì)廨啓C(jī)10。
[0022]壓縮機(jī)8是多級軸向類型，并設(shè)有入口可調(diào)節(jié)葉片級或IGV(入口引導(dǎo)葉片)級11，由IGV致動器12和由控制裝置5提供的各自的控制信號(未示出)驅(qū)動。
[0023]燃燒室9接收來自供給系統(tǒng)15的燃料，其由控制裝置5控制，如以下更詳細(xì)的解釋。
[0024]燃燒室9包括多個燃燒器組件20，其中一個如圖2所示，意味著其他的具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0025]燃燒器組件20沿著主軸線A延伸，并包括外圍主燃燒器21、中央引燃器22和用于將燃油噴射到燃燒室9內(nèi)的噴槍噴射器23。
[0026]主燃燒器21是預(yù)混合類型，圍繞引燃器22布置，并設(shè)有對角旋流器25，對角旋流器25包括多個葉片26，且限定了其間的用于輸送的各流路，各流路具有相對于主軸線A傾斜的模式，燃燒空氣和燃料氣體朝向燃燒室9流動。在一個實(shí)施例中，燃料通過設(shè)置在葉片26上的噴嘴27供給。
[0027]引燃器22與主燃燒器21同軸布置，并設(shè)有軸向旋流器30，軸向旋流器30包括多個葉片31，且限定了其間的用于輸送的、基本上沿著主軸線A的各流道，燃燒空氣進(jìn)一步朝向燃燒室9流動。
[0028]噴槍噴射器23沿主軸線A延伸，并具有插入弓I燃器22內(nèi)的一端。
[0029]噴槍噴射器23包括管狀殼體33、第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35、第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36和設(shè)有分別用于第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36的第一噴嘴40和第二噴嘴41的終端元件38 ο此外，噴槍噴射器23設(shè)有安裝法蘭42。
[0030]管狀殼體33從安裝法蘭42沿噴射器的主軸線A延伸，并在其中容納第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36。
[0031]第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36依次沿主軸線A延伸，它們繞主軸線A扭轉(zhuǎn)。在一個實(shí)施例中，特別地，第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36沿著以主軸線A為盤繞軸線、具有相同長度和相等流動橫截面的各自的盤繞路徑延伸。
[0032]第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35的供給端35a連接至形成在安裝法蘭42上的第一供給入口44，同時噴射端35b連接至第一噴嘴40。
[0033]同樣地，第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36的供給端36a連接至形成在安裝法蘭42上的第二供給入口 45，同時噴射端36b連接至第二噴嘴41 ο第二供給入口 45可獨(dú)立于第一供給入口 44從外部進(jìn)入。因?yàn)樵趪姌寚娚淦?3內(nèi)部沒有相互的流體連接，所以能獨(dú)立地供給兩個內(nèi)部供給導(dǎo)管35、36和相關(guān)的噴嘴40、41。
[0034]如圖3中更詳細(xì)地示出，將第一噴嘴40和第二噴嘴41形成在其上的終端元件38裝配到第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36的噴射端35b、36b上，并且通過固定套筒47附接到終端殼體的一端。在管狀殼體33的側(cè)面通過螺紋連接或通過熱焊接，并在終端元件33的側(cè)面通過相反的周向凸起48、49獲得固定。引導(dǎo)套筒50，插入管狀殼體33內(nèi)部一段路程并在此焊接，被收容在相應(yīng)的底座中，并保持在第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36的噴射端35b、36b的適當(dāng)位置。此外，引導(dǎo)套筒50用作管狀殼體33的端部與終端元件38之間的間隔元件。終端元件38通過固定套筒47保持與引導(dǎo)套筒50抵靠鄰接。
[0035]第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36的噴射端部35b、36b通過基本上直的、在終端元件38內(nèi)部平行延伸、并相對于主軸線A對稱布置的第一出口通道51和第二出口通道52分別與第一噴嘴40和第二噴嘴41連通。
[0036]第一噴嘴40和第二噴嘴41是相同的并相對于主軸線A對稱布置，此外，它們具有平行于主軸線A的各自的噴射軸線
[0037]第一旋流器51a和第二旋流器52a分別布置在第一出口通道51和第二出口通道52內(nèi)部。第一旋流器51a和第二旋流器52a配置成能夠產(chǎn)生強(qiáng)的紊流并使輸送中的流體繞噴嘴
40、41的噴射軸出、B2旋轉(zhuǎn)。
[0038]圖4示意性地示出了供給系統(tǒng)15、一些燃燒器組件20和控制裝置5。此外，示出了具有各自的供給栗54的水供給管線53，用在某些用于沖洗或冷卻的運(yùn)行條件下。
[0039]供給系統(tǒng)15包括預(yù)混合供給管線55和擴(kuò)散供給管線56，二者連接至燃料栗組件57以接收燃油的各自的流速。
[0040]預(yù)混合供給管線55還連接至燃燒器組件20的預(yù)混合部分，即通過預(yù)混合集管58和預(yù)混合配件59連接至主燃燒器21和引燃器22。截止閥60和預(yù)混合控制閥61允許調(diào)節(jié)至主燃燒器21和引燃器22的燃料流速Q(mào)FP。截止閥60和預(yù)混合控制閥61設(shè)置有各自的致動器60a、61a，它們由控制裝置5分別通過預(yù)混合截止信號Ssp和預(yù)混合控制信號Srp進(jìn)行控制。為了簡化，在此示出的預(yù)混合供給管線55為獨(dú)立的管線。然而，可以理解的是，可為主燃燒器21和引燃器22提供獨(dú)立的控制管線和/或部件。在不同的實(shí)施例中，在此未示出，燃燒器組件20的預(yù)混合部分接收代替燃油的燃料氣體，并且從而由相對于擴(kuò)散供給管線56單獨(dú)的和獨(dú)立的管線供給。
[0041 ]擴(kuò)散供給管線56具有:第一支路56a，其通過第一擴(kuò)散集管63、各自的第一擴(kuò)散配件64和各自的第一內(nèi)部供給導(dǎo)管35供給第一噴嘴40;以及第二支路56b，其通過第二擴(kuò)散集管65、各自的第二擴(kuò)散配件66和各自的第二內(nèi)部供給導(dǎo)管36供給第二噴嘴41。
[0042]截止閥68、第一擴(kuò)散控制閥69和第二擴(kuò)散控制閥70，由下面描述的控制裝置5控制，允許調(diào)節(jié)作為運(yùn)行條件函數(shù)的、至每個噴槍噴射器23的第一噴嘴40和第二噴嘴41的燃油的第一流速Q(mào)fd1和燃油的第二流速Q(mào)FD2。至第一噴嘴40的燃油的第一流速Q(mào)fdi的調(diào)節(jié)獨(dú)立于燃油的第二流速Q(mào)fd2的調(diào)節(jié)。
[0043]截止閥68和第一擴(kuò)散控制閥69在第一支路56a與第二支路56b之間的分叉的上游沿?cái)U(kuò)散供給管線56布置，同時第二擴(kuò)散控制閥70沿第二支路56b布置。
[0044]在不同的實(shí)施例中，如圖5所示，第一擴(kuò)散控制閥69沿第一支路56a布置，第二擴(kuò)散控制閥70沿第二支路56b布置。
[0045]截止閥68、第一擴(kuò)散控制閥69和第二擴(kuò)散控制閥70設(shè)有各自的致動閥68a、69a、70a，它們由控制裝置5分別通過擴(kuò)散截止信號Ssd、第一擴(kuò)散控制信號Srdi和第二擴(kuò)散控制信號SRD2控制。
[0046]特別是，控制裝置5配置成在燃?xì)廨啓C(jī)10的整個運(yùn)行期間，用于連續(xù)地供給噴槍噴射器23的第一噴嘴40，并且可選擇地例如在啟動時或在預(yù)混合運(yùn)行時的低負(fù)荷條件與燃?xì)廨啓C(jī)10基本上釋放額定功率的高負(fù)荷條件之間的中間負(fù)荷的條件下，用于供給第二噴嘴
41。中間負(fù)荷條件相當(dāng)于例如燃?xì)廨啓C(jī)10能夠釋放的最大負(fù)荷的30%與55%之間的負(fù)荷范圍。
[0047]圖6中的曲線圖示出了根據(jù)負(fù)荷供給至噴槍噴射器23的燃料的流速。圖6的上部示出了總的燃料流速Q(mào)FD1+Q?2;下部分別示出了供給至第一噴嘴40的燃油的第一流速Q(mào)fdi和供給至第二噴嘴41的燃油的第二流速Q(mào)FD2?？梢钥闯?，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)混合運(yùn)行時，控制裝置5在低負(fù)荷條件和高負(fù)荷條件下停止向第二噴嘴41供給燃油。
[0048]在這種方式下，當(dāng)使用第一噴嘴40和第二噴嘴41時，噴射條件對于它們來說總是最優(yōu)的，并且甚至在沒有返回管線或霧化空氣時，所需的流速也能夠被恰當(dāng)?shù)仂F化。噴槍噴射器23總是以有效的方式工作，同時允許獲得足以滿足所有負(fù)荷條件的全部流量范圍。由于噴槍噴射器23的結(jié)構(gòu)使得設(shè)備得以簡化，因?yàn)椴恍枰峁ｉT的集管和配件。
[0049]再次參考圖4，在一個實(shí)施例中，水供給管線53連接至擴(kuò)散供給管線56的第二支路56a，例如連接至第二擴(kuò)散集管65。截止閥71和水控制閥72，沿水供給管線布置，并設(shè)有各自的致動器71a、72a，用于向燃燒器的第二噴嘴41供給水流。致動器71a、72a由控制裝置5通過水截止信號Ssw和水控制信號Srw控制。特別是，當(dāng)向第二噴嘴41供給燃油未激活時，即在低負(fù)荷條件或高負(fù)荷條件下，供給水流。
[0050]最后，很明顯可以在不脫離如所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，對所描述的噴槍噴射器、設(shè)備和方法作出改變和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種將燃油噴射到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)的噴槍噴射器，該噴槍噴射器包括: 管狀殼體(33)，其沿主軸線(A)延伸； 第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)，其容納在殼體(33)中，并在相應(yīng)的供給端(35a)連接至第一供給入口(44); 第一噴嘴(40)，其位于第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)的相應(yīng)的噴射端(35b); 第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)，其容納在殼體(33)中，并在相應(yīng)的供給端(36a)連接至第二供給入口(45)，該第二供給入口(45)能夠獨(dú)立于第一供給入口(44)從外部進(jìn)入;以及 第二噴嘴(41)，其位于第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)的相應(yīng)的噴射端(36a)。2.如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)繞主軸線(A)扭轉(zhuǎn)。3.如權(quán)利要求1或2所述的噴射器，其中，第一內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管(35)和第二內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管(36)沿著相應(yīng)的繞主軸線(A)的盤繞路徑延伸。4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴射器，其中，第一內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管(35)和第二內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管(36)具有相同的長度和橫截面。5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴射器，其中，第一噴嘴(40)和第二噴嘴(41)具有平行于主軸線(A)的各自的噴射軸線(B^B2)136.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴射器，其中，第一噴嘴(40)和第二噴嘴(41)形成在裝配到第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)和第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)的噴射端(35b、36b)的終端元件(38)上。7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴射器，其中，第一噴嘴(40)和第二噴嘴(41)相對于主軸線(A)對稱布置。8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴射器，包括在第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)和第一噴嘴(40)之間的第一出口通道(51 )，以及在第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)和第二噴嘴(41)之間的第二出口通道(52)，并且其中第一出口通道(51)和第二出口通道(52)是直的，平行于主軸線(A)，并相對于主軸線(A)對稱布置。9.如權(quán)利要求8所述的噴射器，包括在第一出口通道(51)中的第一旋流器(5Ia)，和在第二出口通道(52)中的第二旋流器(52a)，并且其中，第一旋流器(51a)和第二旋流器(52a)配置成使傳輸中的流體旋轉(zhuǎn)。10.—種燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，包括至少一個具有如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的噴槍噴射器(23)的燃燒器組件(20)。11.一種如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，包括: 燃料供給管線(56)，其具有流體地連接至第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)的第一支路(56a)和流體地連接至第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)的第二支路(56b);以及 調(diào)節(jié)元件(68、69、70)，其配置成獨(dú)立地調(diào)節(jié)沿著燃料供給管線(56)的第一支路(56a)供給至第一內(nèi)部供給導(dǎo)管(35)的第一燃油流(Qf1)，和沿燃料供給管線(56)的第二支路(56b)供給至第二內(nèi)部供給導(dǎo)管(36)的第二燃油流(Qf2)。12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括控制裝置(5)，該控制裝置(5)用于控制調(diào)節(jié)元件(68、69、70)并配置成沿燃料供給管線(56)的第一支路(56a)向第一噴嘴(40)供給第一燃油流，并且可選擇地在第一運(yùn)行條件下，沿燃料供給管線(56)的第二支路(56b)向第二噴嘴(41)供給第二燃油流。13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中控制裝置(5)配置成可選擇地在第二運(yùn)行條件下切斷第二燃油流(Qf2)。14.如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)元件(68、69、70)包括沿燃料供給管線(56)位于第一支路(56a)和第二支路(56b)上游的第一擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥(69)，和沿第二支路(56b)的第二擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥(70)。15.如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)元件(68、69、70)包括沿第一支路(56a)的第一擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥(69)和沿第二支路(56b)的第二擴(kuò)散調(diào)節(jié)閥(70)。16.如權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括連接至第二支路(56b)并配置成向第二支路(56b)供給水的水供給管線(53)，以及沿水供給管線(53)的水調(diào)節(jié)閥(72)。17.如從屬于權(quán)利要求13的權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中水調(diào)節(jié)閥(72)由控制裝置(5)控制，并且控制裝置(5)配置成在第二運(yùn)行條件下供給水。18.一種供給氣體渦輪機(jī)的方法，包括: 沿燃料供給管線(56)的第一支路(56a)向噴槍噴射器(23)的第一噴嘴(40)供給第一燃油流(Qn);以及 可選擇地在第一運(yùn)行條件下，沿燃料供給管線(56)的第二支路(56b)向噴槍噴射器(23)的第二噴嘴(41)供給第二燃油流(Qf2)。19.如權(quán)利要求18所述的方法，包括可選擇地在第二運(yùn)行條件下切斷第二燃油流(Qf2)。20.如權(quán)利要求19所述的方法，包括在第二運(yùn)行條件下沿燃料供給管線(56)的第二支路(56b)供給水。21.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的方法，包括獨(dú)立于第一燃油流(Qf1)地調(diào)節(jié)第二燃油流(Qf2)。22.如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的方法，其中第一運(yùn)行條件包括當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)的輸出負(fù)荷值在最大負(fù)荷值的30 %和55 %之間變動。
【文檔編號】F23R3/28GK105829801SQ201480060116
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月31日
【發(fā)明人】羅科·咖萊拉, 羅伯塔·咖體, 皮耶爾保羅·帕斯托里諾, 保羅·佩謝
【申請人】安薩爾多能源公司