CN103292354A - 用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件 - Google Patents

用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN103292354A
CN103292354A CN2012105914058A CN201210591405A CN103292354A CN 103292354 A CN103292354 A CN 103292354A CN 2012105914058 A CN2012105914058 A CN 2012105914058A CN 201210591405 A CN201210591405 A CN 201210591405A CN 103292354 A CN103292354 A CN 103292354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
cooling fluid
fuel nozzle
housing
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105914058A
Other languages
English (en)
Inventor
严钟昊
T.E.约翰逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN103292354A publication Critical patent/CN103292354A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/54Reverse-flow combustion chambers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/4932Turbomachine making
    • Y10T29/49323Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于与涡轮发动机一起使用的燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括壳体,壳体联接至限定了燃烧室的燃烧器衬套。壳体至少部分地定位在空气增压室内,并且包括至少部分地限定了空气增压室的端壁。该燃料喷嘴包括:多个混合管,所述多个混合管延伸通过壳体,以用于将燃料引导至燃烧室;冷却流体增压室,冷却流体增压室由壳体端壁至少部分地限定在壳体内;以及多个孔,所述多个孔被限定在壳体端壁内,以用于将冷却流体从冷却流体增压室引导至空气增压室。

Description

用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件
关于联邦资助研究和开发的声明
本发明是根据由能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643在政府支持下进行的。政府在本发明中具有某些权利。
技术领域
本文中所公开的主题总体涉及涡轮发动机,并且更具体地,涉及用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴组件。
背景技术
至少一些已知的涡轮发动机用于热电联产设施和电厂中。这种发动机可能对每单元质量流量的比功和功率具有高要求。为了提高操作效率,至少一些已知的涡轮发动机(例如燃气涡轮发动机)在升高的燃烧温度下操作。在至少一些已知的燃气涡轮发动机中,随着燃烧气体温度上升,发动机效率提高。
然而,在较高温度下操作还可能使例如氮氧化物(NOX)的污染排放物的产生增加。在使这种排放物的产生减少的尝试中,至少一些已知的涡轮发动机包括改进的燃烧系统设计。例如,许多燃烧系统可以使用预混技术,所述预混技术包括微型混合器,所述微型混合器有利于将例如稀释剂、气体、和/或空气的物质与燃料相混合,以产生用于燃烧的燃料混合物。
然而,这种燃烧系统的效益可能是有限的。由这种燃烧系统所产生的高H2浓度可能产生高于1kHz的高动力声调,该动力声调的声音刺耳。高动力声调可能增加燃烧器及其相关部件的磨损,并且/或者可能缩短燃烧系统的使用寿命,并且在极端情况下,可能对燃烧系统造成损坏。
发明内容
在一个实施例中,提供一种用于与涡轮发动机一起使用的燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括壳体,壳体联接至限定了燃烧室的燃烧器衬套。壳体至少部分地定位在空气增压室内,并且包括至少部分地限定了空气增压室的端壁。该燃料喷嘴包括:多个混合管,所述多个混合管延伸通过壳体,以用于将燃料引导至燃烧室;冷却流体增压室,冷却流体增压室由壳体端壁至少部分地限定在壳体内;以及多个孔,所述多个孔被限定在所述壳体端壁内,以用于将冷却流体从冷却流体增压室引导至空气增压室。
其中所述多个孔中的每一个孔都定位在邻近所述多个混合管中的至少一个混合管处。
其中所述多个孔中的至少一个孔定位成相对于所述多个混合管中的至少一个混合管的中心线成角度。
所述燃料喷嘴进一步包括燃料增压室,所述燃料增压室至少部分地被限定在所述壳体内。
其中所述多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个燃料孔,以用于将燃料从所述燃料增压室引导至所述多个混合管中的所述至少一个混合管。
其中所述冷却流体增压室联接至冷却流体管道,并且所述燃料增压室联接至燃料管道。
其中所述燃料管道基本被所述冷却流体管道围绕。
其中所述冷却流体包括稀释剂、惰性气体、和空气中的至少一种。
在另一个实施例中,提供一种用于与涡轮发动机一起使用的燃烧器组件。该燃烧器组件包括:外壳,外壳包括空气增压室;燃烧器衬套,燃烧器衬套定位在外壳内并且在其中限定了燃烧室;以及多个燃料喷嘴,所述多个喷嘴联接至燃烧器衬套。所述多个燃料喷嘴中的每一个燃料喷嘴都包括:壳体,壳体联接至燃烧器衬套。壳体包括至少部分地限定了燃烧室的端壁;多个混合管,所述多个混合管延伸通过壳体,以用于将燃料引导至燃烧室;冷却流体增压室,冷却流体增压室由壳体端壁至少部分地限定在壳体内;以及多个孔,所述多个孔被限定在所述壳体端壁内,以用于将冷却流体从冷却流体增压室引导至空气增压室。
其中所述多个孔中的每一个孔都定位在邻近所述多个混合管中的至少一个混合管处。
其中所述多个孔中的至少一个孔定位成相对于所述多个混合管中的至少一个混合管的中心线成角度。
其中所述燃烧器组件进一步包括燃料增压室,所述燃料增压室至少部分地被限定在所述壳体内。
其中所述多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个燃料孔,以用于将燃料从所述燃料增压室引导至所述多个混合管中的所述至少一个混合管。
其中所述冷却流体增压室联接至冷却流体管道,并且所述燃料增压室联接至燃料管道。
其中所述燃料管道基本被所述冷却流体管道围绕。
其中所述冷却流体包括稀释剂、惰性气体、和空气中的至少一种
在又一个实施例中,提供一种组装用于与涡轮发动机一起使用的燃料喷嘴的方法。该方法包括将壳体联接至限定了燃烧室的燃烧器衬套。壳体至少部分地定位在空气增压室内,并且包括至少部分地限定了空气增压室的端壁。该方法包括:将多个混合管联接至壳体,以用于将燃料引导至燃烧室;至少部分地在壳体内形成冷却流体增压室;以及形成多个孔,以用于将冷却流体从冷却流体增压室引导至空气增压室。
所述方法进一步包括在所述壳体内形成燃料增压室。
所述方法进一步包括在所述多个混合管中的至少一个混合管内形成至少一个燃料孔,以用于将燃料从所述燃料增压室引导至所述多个混合管中的所述至少一个混合管。
其中形成多个孔包括相对于所述多个混合管中的至少一个混合管的中心线成角度地形成至少一个孔。
附图说明
图1是示例性涡轮发动机的示意性横截面图;
图2是示例性燃料喷嘴组件的剖面图,该示例性燃料喷嘴组件可以与图1中的涡轮发动机一起使用并且是沿区域2截取的;
图3是沿线3-3(示于图2中)截取的示例性燃料喷嘴组件的一部分的横截面图;
图4是沿区域4(示于图2中)截取的示例性燃料喷嘴的一部分的放大横截面图;
图5是示例性燃料喷嘴的一部分的放大示意图,该示例性燃料喷嘴可以与图3中所示的燃料喷嘴组件一起使用并且是沿区域6(示于图4中)截取的;以及
图6是备选的燃料喷嘴的一部分的放大示意图,该备选的燃料喷嘴可以与图3中所示的燃料喷嘴组件一起使用并且是沿区域6(示于图4中)截取的。
相似的附图标记和名称在各附图中表示相似的元件。
具体实施方式
本文中所描述的示例性装置、系统、和方法克服了与至少一些已知的涡轮发动机的燃烧系统相关的至少一些已知的缺点,所述涡轮发动机在较高温度下操作。本文中所描述的实施例提供了一种燃料喷嘴组件,该燃料喷嘴组件可以与涡轮发动机一起使用,以有利于实现降低燃烧器内的部件温度、减少由燃烧器的操作产生的NOX、缓解由燃烧器的操作产生的燃烧动力、以及改进燃烧器的部件的可操作性或耐久性中的至少一个效果。更具体地,燃烧喷嘴组件包括多个燃料喷嘴,所述多个燃料喷嘴均包括多个管并且同时具有上游表面和下游表面。所述燃料喷嘴中的至少一个燃料喷嘴的上游表面具有至少一个开口。冷却流体通过燃料喷嘴从冷却流体供给部被引导至至少一个开口,以与燃料喷嘴的冷侧上的空气和其它流体相混合。更具体地,通过将冷却流体引导至至少一个开口,峰值燃烧温度降低、NOX减少、燃烧动力降低、并且燃烧器的可操作性和耐久性提高。
如本文中所使用的,术语“冷却流体”指的是氮气、空气、燃料、稀释剂、惰性气体、或其一些组合、以及/或者使得燃料喷嘴能够如本文中所描述地起作用的任何其它的流体。
图1是示例性涡轮发动机100的示意性横截面图。更具体地,涡轮发动机100是燃气涡轮发动机。尽管示例性实施例包括燃气涡轮发动机,但是本发明不限于任何一种特定的发动机,并且本领域普通技术人员应当领会,本发明可以结合其它的涡轮发动机使用。
此外,在示例性实施例中,涡轮发动机100包括进气部段112、自进气部段112的下游联接的压缩机部段114、自压缩机部段114的下游联接的燃烧器部段116、自燃烧器部段116的下游联接的涡轮部段118、以及排气部段120。涡轮部段118通过转子轴122联接至压缩机部段114。在示例性实施例中,燃烧器部段116包括多个燃烧器组件124。燃烧器部段116联接至压缩机部段114,使得每一个燃烧器组件124都定位成与压缩机部段114流动连通。燃料喷嘴组件126联接在每一个燃烧器组件124内。涡轮部段118联接至压缩机部段114并且联接至负载128(例如但不限于发电机和/或机械驱动应用)。在示例性实施例中,每一个压缩机部段114和涡轮部段118都包括至少一个转子盘组件130,所述至少一个转子盘组件130联接至转子轴122,以形成转子组件132。燃料供给系统138联接至每一个燃料喷嘴组件126,以用于将燃料流引导至燃料喷嘴组件126。此外,冷却流体供给系统140联接至每一个燃料喷嘴组件126,以用于将冷却流体流引导至每一个燃料喷嘴组件126。
在操作期间,进气部段112朝向压缩机部段114引导空气,在压缩机部段114中,在朝向燃烧器部段116被排放之前,空气被压缩至较高的压力和温度。压缩空气与由每一个燃料喷嘴组件126所提供的燃料和其它流体相混合并且点燃以产生燃烧气体,朝向涡轮部段118引导所产生的燃烧气体。更具体地,每一个燃料喷嘴组件126都在相应的燃烧器组件124中喷射燃料(例如天然气和/或燃料油)、空气、和/或稀释剂(例如氮气(N2))并且将所述燃料(例如天然气和/或燃料油)、空气、和/或稀释剂(例如氮气(N2))喷射到空气流中。点燃燃料和空气混合物以产生高温燃烧气体,朝向涡轮部段118引导所产生的高温燃烧气体。随着燃烧气体将旋转能施加给涡轮部段118并且施加给转子组件132,涡轮部段118将来自气体流的热能转化成机械旋转能。通过使每一个燃料喷嘴组件126都在相应的燃烧器组件124中喷射燃料与空气和/或稀释剂,可以降低每一个燃烧器组件124内的峰值温度、燃烧动力和/或NOX
图2是燃料喷嘴组件126的示例性实施例并且沿区域2(示于图1中)截取的剖面图。图3是沿图2中的线3-3截取的燃料喷嘴组件126的一部分的剖面图。图4是沿图2中的区域4截取的燃料喷嘴236的一部分的放大横截面图。在示例性实施例中,燃烧器组件124包括外壳242,外壳242限定了位于外壳242内的室244。端盖246联接至外壳242的外部248,使得空气增压室250被限定在室244内。压缩机部段114(示于图1中)以流动连通的方式与室244联接,以将压缩空气从压缩机部段114向下游引导至空气增压室250。
在示例性实施例中,每一个燃烧器组件124都包括燃烧器衬套252,燃烧器衬套252定位在室244内,并且通过过渡件(未示出)以流动连通的方式与涡轮部段118(示于图1中)联接且与压缩机部段114联接。燃烧器衬套252包括基本圆柱形的内表面254,内表面254在后部(未示出)与前部256之间延伸。内表面254限定了环形燃烧室234,燃烧室234沿中心线轴线258沿轴向延伸,并且在后部与前部256之间延伸。燃烧器衬套252联接至燃料喷嘴组件126,使得燃料喷嘴组件126将燃料和空气引导至燃烧室234中。燃烧室234限定了燃烧气体流动路径260,燃烧气体流动路径260从燃料喷嘴组件126延伸至涡轮部段118。在示例性实施例中,燃料喷嘴组件126从空气增压室250接收空气流、从燃料供给系统138接收燃料流、并且引导燃料/空气的混合物进入燃烧室234,以用于产生燃烧气体。
燃料喷嘴组件126包括多燃料喷嘴236,所述多个燃料喷嘴236均联接至燃烧器衬套252,并且至少部分地定位在空气增压室250内。在示例性实施例中,燃料喷嘴组件126包括多个外部喷嘴262,所述多个外部喷嘴262围绕中心喷嘴264沿周向定向。中心喷嘴264沿中心线轴线258定向。
在示例性实施例中,端板270联接至燃烧器衬套252的前部256,使得端板270至少部分地限定燃烧室234。端板270包括多个开口272,所述多个开口272延伸通过端板270,并且所具有的尺寸和形状均能够接收燃料喷嘴236通过其中。每一个燃料喷嘴236都定位在相应的开口272内,使得燃料喷嘴236以流动连通的方式与燃烧室234联接。备选地,燃料喷嘴236可以联接至燃烧器衬套252,使得不需要端板。
在示例性实施例中,每一个燃料喷嘴236都包括壳体484(示于图4中)。壳体484包括侧壁486(示于图3中),侧壁486在前端壁488与相对的后端壁490之间延伸。后端壁490定向在前端壁488与燃烧室234之间,并且包括外表面492,外表面492至少部分地限定燃烧室234。侧壁486包括径向外表面494和径向内表面496。径向内表面496限定了基本圆柱形的腔498,腔498沿纵向轴线500并且在前端壁488与后端壁490之间延伸。
内壁502定位在腔498内并且从内表面496向内延伸,使得冷却流体增压室504被限定在内壁502与前端壁488之间,并且使得燃料增压室506被限定在内壁502与后端壁490之间。在示例性实施例中,内壁502定向成相对于侧壁内表面496基本垂直,使得燃料增压室506沿纵向轴线500定向在冷却流体增压室504的下游。
在示例性实施例中,多个冷却流体管道508从冷却流体供给系统140(示于图1中)延伸至燃料喷嘴组件126。每一个冷却流体管道508都以流动连通的方式与相应的燃料喷嘴236联接。更具体地,冷却流体管道508联接至冷却流体增压室504,以用于将冷却流体流从冷却流体供给系统140引导至冷却流体增压室504。冷却流体管道508在端盖246与壳体484之间延伸,并且包括内表面510,内表面510限定了位于冷却流体管道508内的冷却流体通道512,冷却流体通道512联接至冷却流体增压室504。此外,冷却流体管道508联接至前端壁488,并且相对于开口514定向,开口514延伸通过前端壁488,以将冷却流体通道512联接至冷却流体增压室504。每一个冷却流体通道512都联接至冷却流体增压室504,以用于将冷却流体515从冷却流体供给系统140引导至冷却流体增压室504。
多个燃料管道516在燃料供给系统138(示于图1中)与燃料喷嘴组件126之间延伸,以用于将燃料流引导至燃料喷嘴组件126。在示例性实施例中,每一个燃料管道516都联接至相应的燃料喷嘴236,以用于将燃料流518引导至燃料增压室506。每一个燃料管道516都包括内表面520,内表面520限定了燃料通道522,燃料通道522位于燃料管道516内并且以流动连通的方式与燃料增压室506联接。
燃料管道516布置在冷却流体管道508内并且基本被冷却流体管道508围绕,且通过冷却流体增压室504延伸至内壁502。燃料管道516相对于开口524定向,开口524延伸通过内壁502,从而使燃料通道522以流动连通的方式与燃料增压室506联接。
在示例性实施例中,燃料喷嘴236包括多个混合管528,所述多个混合管528均联接至壳体484。每一个混合管528都延伸通过壳体484,以将空气增压室250联接至燃烧室234。混合管528定向成多行530(示于图3中),所述多行530朝向壳体侧壁486从燃料喷嘴组件126的中心部分532(示于图3中)向外延伸。每一行530都包括多个混合管528,所述多个混合管528围绕喷嘴中心部分532沿周向定向。每一个混合管528都包括外表面534和基本圆柱形的内表面536,并且在进口部分538与出口部分540之间延伸。混合管528所包括的宽度541在内表面536与外表面534之间测量得到。内表面536限定了流动通道542,流动通道542在进口部分538与出口部分540之间沿中心线轴线544延伸。进口部分538所具有的尺寸和形状能够将由箭头546所代表的空气流从空气增压室250引导至流动通道542内,以有利于在流动通道542内混合燃料和空气。
前端壁488包括多个进口开口548,所述多个进口开口548延伸通过前端壁488。此外,后端壁490包括多个出口开口500,所述多个出口开口550延伸通过后端壁490。每一个混合管进口部分538都定向成邻近前端壁488并且延伸通过相应的进口开口548。此外,出口部分540定向成邻近后端壁490并且延伸通过相应的出口开口550。此外,每一个混合管528都延伸通过多个开口552,所述多个开口552延伸通过内壁502。在示例性实施例中,每一个混合管528都定向成相对于纵向轴线500基本平行。备选地,至少一个混合管528可以定向成相对于纵向轴线500倾斜。
在示例性实施例中,一个或多个混合管528包括至少一个燃料孔554,所述至少一个燃料孔554延伸通过混合管内表面536,以将燃料增压室506联接至流动通道542。燃料孔554构造成将燃料流518从燃料增压室506引导至流动通道542,从而有利于燃料518与空气546混合以形成燃料-空气混合物(由箭头558代表),所形成的燃料-空气混合物被引导至燃烧室234。在示例性实施例中,燃料孔554沿中心线轴线560延伸,中心轴线560定向成与流动通道轴线544基本垂直。在另一个实施例中,燃料孔554定向成相对于流动通道轴线544倾斜。备选地,燃料孔554可以定向成相对于流动通道轴线544成使得燃料喷嘴236能够如本文中所描述地起作用的任何角度。
图5是图4中所示的示例性燃料喷嘴236的一部分的并且沿区域6截取的放大示意图。图6是备选的燃料喷嘴的一部分的放大示意图。在示例性实施例中,一个或多个冷却流体孔602延伸通过前端壁488,以用于以流动连通联接冷却流体增压室504与空气增压室250。冷却流体孔602构造成将冷却流体515从冷却流体增压室504引导至空气增压室250。燃料喷嘴236可以具有任何数量和/或布置的冷却流体孔602,以使得燃料喷嘴组件126能够如本文中所描述地起作用。
在示例性实施例中,冷却流体孔602具有径向内表面604,径向内表面604限定了流动通道608,流动通道608沿中心线轴线610延伸。冷却流体孔602与中心线轴线544基本平行,并且因此,中心线轴线610与中心线轴线544基本平行。备选地,至少一个冷却流体孔602可以定向成相对于中心线轴线544倾斜,并且因此,中心线轴线610可以定向成相对于中心线轴线544倾斜。更具体地,倾斜角度可以处于大约30至60度之间。
在操作期间,燃料通过燃料管道516从燃料供给系统138被引导并且供给至燃料喷嘴组件126,在燃料喷嘴组件126中,燃料与至少空气混合,以形成可燃混合物。更具体地,燃料从燃料管道516被引导至位于混合管528上的至少一个孔554。空气和其它流体流过混合管528(如箭头546所示),并且与燃料混合,以形成可燃混合物。在从燃料喷嘴236的出口开口550被排放至燃烧室234之后,可燃混合物被点燃。在燃烧室234中燃烧的H2的高浓度产生高于1kHz的高动力声调。在极端情况下,高动力声调对涡轮发动机100的燃烧器部段116或者其它部分造成损坏。
为了降低高动力声调和NOX,其它流体通过燃料喷嘴236被引导至燃烧室234。更具体地,在示例性实施例中,当燃料被供给至喷嘴236时,冷却流体通过冷却流体管道508被引导至燃料喷嘴236。更具体地,冷却流体通过冷却流体通道512从冷却流体供给系统140(示于图1中)被引导至冷却流体增压室504。冷却流体通过至少一个孔602被引导并且排放至空气增压室250中。在流过混合管528(如箭头546所示)之前,冷却流体与空气增压室250中存在的空气和/或其它流体相混合,使得冷却流体有利于降低燃烧室234中的温度(例如局部峰值温度)、降低高动力声调并且减少NOX。通过降低燃烧室234的峰值温度,燃烧器组件124(示于图1中)的总体温度得到降低。
对比与涡轮发动机一起使用的已知的装置和系统,上文所描述的燃料喷嘴组件可以与涡轮发动机一起使用,以有利于降低燃烧器内所产生的峰值温度。更具体地,燃料喷嘴组件包括多个燃料喷嘴。所述多个燃料喷嘴中的每一个燃料喷嘴都包括多个混合管,以用于将空气、燃料、和其它流体引导至燃烧室。冷却流体通过位于至少一个燃料喷嘴的冷侧上的孔被引导,以用于在通过多个管被引导至燃烧室之前与空气和/或其它流体相混合。通过将冷却流体引导至燃料喷嘴中的至少一个燃料喷嘴,降低了燃烧室中的峰值温度、减少了NOX、降低了燃烧动力、并且提高了燃烧器的可操作性和耐久性。
上文对燃料喷嘴组件及其组装方法的示例性实施例进行了详细描述。燃料喷嘴组件及其组装方法并不限于本文中所描述的具体实施例,相反,可以相对于本文中所描述的其它部件和/或步骤独立并且单独地利用燃料喷嘴组件的部件和/或组装该组件的步骤。例如,本文中所描述的开口中的任何一个开口都可以与本文中所描述的燃料喷嘴中的任何一个燃料喷嘴一起使用。此外,燃料喷嘴组件也可以结合其它机器和方法使用,并且不限于仅通过如本文中所描述的涡轮发动机实施。相反,能够结合许多其它的系统实施和利用所述示例性实施例。
尽管本发明的各实施例的具体特征可能会示于一些附图中而未示于其它附图中,但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理,一幅附图中的任何特征都可以结合任何其它附图的任何特征进行参考以及/或者要求保护。
本书面描述使用示例对本发明进行了公开(其中包括最佳模式),并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定,并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的示例。如果这种其它的示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件,或者如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件,则期望这种其它的示例落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴,所述燃料喷嘴包括:
壳体,所述壳体联接至限定了燃烧室的燃烧器衬套,所述壳体至少部分地定位在空气增压室内,所述壳体包括至少部分地限定了所述空气增压室的端壁;
多个混合管,所述多个混合管延伸通过所述壳体,以用于将燃料引导至所述燃烧室;
冷却流体增压室,所述冷却流体增压室由所述端壁至少部分地限定在所述壳体内;以及
多个孔,所述多个孔被限定在所述端壁内,以用于将冷却流体从所述冷却流体增压室引导至所述空气增压室。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴,其中所述多个孔中的每一个孔都定位在邻近所述多个混合管中的至少一个混合管处。
3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴,其中所述多个孔中的至少一个孔定位成相对于所述多个混合管中的至少一个混合管的中心线成角度。
4.根据权利要求1所述的燃料喷嘴,所述燃料喷嘴进一步包括燃料增压室,所述燃料增压室至少部分地被限定在所述壳体内。
5.根据权利要求4所述的燃料喷嘴,其中所述多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个燃料孔,以用于将燃料从所述燃料增压室引导至所述多个混合管中的所述至少一个混合管。
6.根据权利要求4所述的燃料喷嘴,其中所述冷却流体增压室联接至冷却流体管道,并且所述燃料增压室联接至燃料管道。
7.根据权利要求6所述的燃料喷嘴,其中所述燃料管道基本被所述冷却流体管道围绕。
8.根据权利要求1所述的燃料喷嘴,其中所述冷却流体包括稀释剂、惰性气体、和空气中的至少一种。
9.一种用于在涡轮发动机使用的燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
外壳,所述外壳包括空气增压室;
燃烧器衬套,所述燃烧器衬套定位在所述外壳内,并且所述燃烧器衬套中限定了燃烧室;以及
多个燃料喷嘴,所述多个燃料喷嘴联接至所述燃烧器衬套,所述多个燃料喷嘴中的每一个燃料喷嘴都包括:
壳体,所述壳体联接至所述燃烧器衬套,所述壳体包括至少部分地限定了所述燃烧室的端壁;
多个混合管,所述多个混合管延伸通过所述壳体,以用于将燃料引导至所述燃烧室;
冷却流体增压室,所述冷却流体增压室由所述端壁至少部分地限定在所述壳体内;以及
多个孔,所述多个孔被限定在所述端壁内,以用于将冷却流体从所述冷却流体增压室引导至所述空气增压室。
10.根据权利要求9所述的燃烧器组件,其中所述多个孔中的每一个孔都定位在邻近所述多个混合管中的至少一个混合管处。
CN2012105914058A 2012-03-01 2012-12-31 用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件 Pending CN103292354A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/410,168 2012-03-01
US13/410,168 US20130227928A1 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Fuel nozzle assembly for use in turbine engines and method of assembling same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103292354A true CN103292354A (zh) 2013-09-11

Family

ID=47552757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105914058A Pending CN103292354A (zh) 2012-03-01 2012-12-31 用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130227928A1 (zh)
EP (1) EP2634489A1 (zh)
JP (1) JP2013181744A (zh)
CN (1) CN103292354A (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8984888B2 (en) * 2011-10-26 2015-03-24 General Electric Company Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same
JP7200077B2 (ja) * 2019-10-01 2023-01-06 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びその運転方法
KR102433673B1 (ko) 2021-01-11 2022-08-18 두산에너빌리티 주식회사 연료 노즐, 이를 포함하는 연료 노즐 모듈 및 연소기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
CN1240264A (zh) * 1998-05-18 2000-01-05 联合工艺公司 预混合燃料喷射器及其操作方法
US6427446B1 (en) * 2000-09-19 2002-08-06 Power Systems Mfg., Llc Low NOx emission combustion liner with circumferentially angled film cooling holes
CN101818908A (zh) * 2009-02-02 2010-09-01 通用电气公司 用于涡轮发动机中的燃料喷射的装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4100733A (en) * 1976-10-04 1978-07-18 United Technologies Corporation Premix combustor
US8112999B2 (en) * 2008-08-05 2012-02-14 General Electric Company Turbomachine injection nozzle including a coolant delivery system
US20110197587A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 General Electric Company Multi-tube premixing injector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
CN1240264A (zh) * 1998-05-18 2000-01-05 联合工艺公司 预混合燃料喷射器及其操作方法
US6427446B1 (en) * 2000-09-19 2002-08-06 Power Systems Mfg., Llc Low NOx emission combustion liner with circumferentially angled film cooling holes
CN101818908A (zh) * 2009-02-02 2010-09-01 通用电气公司 用于涡轮发动机中的燃料喷射的装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2634489A1 (en) 2013-09-04
US20130227928A1 (en) 2013-09-05
JP2013181744A (ja) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2554905B1 (en) Assemblies and apparatus related to integrating late lean injection into combustion turbine engines
CN103185353B (zh) 用于涡轮发动机中的燃烧器组件及其组装方法
US8112999B2 (en) Turbomachine injection nozzle including a coolant delivery system
US9140454B2 (en) Bundled multi-tube nozzle for a turbomachine
EP2554910B1 (en) Methods relating to integrating late lean injection into combustion turbine engines
US9010120B2 (en) Assemblies and apparatus related to integrating late lean injection into combustion turbine engines
US7546736B2 (en) Methods and apparatus for low emission gas turbine energy generation
US9212822B2 (en) Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same
EP3220047B1 (en) Gas turbine flow sleeve mounting
US10228140B2 (en) Gas-only cartridge for a premix fuel nozzle
CN102644935A (zh) 用于涡轮发动机中的燃烧器组件及其制造方法
US20110162375A1 (en) Secondary Combustion Fuel Supply Systems
CN102679400B (zh) 具有预喷嘴混合帽盖组件的燃烧器
US20120031099A1 (en) Combustor assembly for use in a turbine engine and methods of assembling same
US8984888B2 (en) Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same
CN103292354A (zh) 用于在涡轮发动机中使用的燃料喷嘴及燃烧器组件
CN100368664C (zh) 用于低NOx排放燃烧器的燃烧室/文丘里管冷却的装置和方法
CN113864818A (zh) 燃烧器空气流动路径
CN103244966A (zh) 用于在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件及其组装方法
US20210301722A1 (en) Compact turbomachine combustor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130911