CN103363549B - 一种燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法 - Google Patents

一种燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法。所述燃烧器包括限定纵轴的燃烧室。初级反应区位于所述燃烧室内部,而位于所述燃烧室内部的二级反应区位于所述初级反应区的下游。中心燃料喷嘴在所述燃烧室内部轴向延伸到所述二级反应区,多个流体喷射器沿周向布置在所述中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区的下游。每个流体喷射器从所述中心燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于所述燃烧室的所述纵轴。

Description

一种燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法
技术领域
本发明大体涉及燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料流体的方法。在具体实施例中,中心燃料喷嘴可以向燃烧室供应贫燃料-空气混合物。
背景技术
燃烧器常常用于工业生产和发电操作中,用以点燃燃料,以产生高温高压的燃烧气体。例如,燃气涡轮机通常包括一个或多个燃烧器,以发电或产生推力。用于发电的典型燃气涡轮机包括位于前部的轴流式压缩机、围绕中部的一个或多个燃烧器,以及位于尾部的涡轮机。可以将环境空气供应到压缩机,而压缩机中的旋转叶片和固定轮叶会渐进地向工作流体(空气)传递动能,以产生处于高能状态的压缩工作流体。该压缩工作流体与燃料混合,然后流进燃烧室中,在燃烧室中燃料空气混合物在初级反应区中点燃,从而产生高温高压的燃烧气体。该燃烧气体流经过渡件并流到涡轮机中,在涡轮机中,燃烧气体膨胀做功。例如,燃烧气体在涡轮机中膨胀可以使连接到发电机的轴杆旋转,从而发电。
各种设计和运行参数均会影响燃烧器的设计和运行。例如,较高的燃烧气体温度通常会提高燃烧器的热力学效率。然而,较高的燃烧气体温度也会促发逆燃(flashback)或火焰稳定(flameholding)条件,在这些条件下,燃烧火焰朝向由燃料喷嘴供应的燃料移动,从而可能在相对较短时间内对燃料喷嘴造成严重损坏。此外,较高的燃烧气体温度通常会提高双原子氮的分解速率,从而增加氮氧化物(NOx)的产量。反之,燃料流减小和/或部分负荷操作(停转)导致燃烧气体温度较低,较低的燃烧气体温度通常会降低燃烧气体的化学反应速率,从而增加一氧化碳和未燃尽的烃类的产量。
在特定燃烧器设计中,一个或多个延迟贫喷射器或喷管可以沿周向布置在燃烧室中,处于燃料喷嘴的下游。离开压缩机的压缩工作流体中的一部分可以流过喷管,从而与燃料混合以产生贫燃料-空气混合物。随后,该贫燃料-空气混合物会流到燃烧室中的二级反应区中,在这里来自初级反应区的燃烧气体会点燃贫燃料-空气混合物。贫燃料-空气混合物的额外燃烧会提升燃烧气体温度,并且提高燃烧器的热力学效率。
尽管周向布置的延迟贫喷射器可以有效地提高燃烧气体温度而不会相应地增加NOx排放物的产量,但是供应给延迟贫喷射器的液体燃料通常会在燃料通道中导致过度焦化。此外,贫燃料-空气混合物周向递送到燃烧室中的过程也会沿着燃烧室和过渡件的内部产生局部热痕(localizedhotstreaks),这样会降低这些部件的低循环疲劳极限。因此,这样一种燃烧器是有用的,其可以供应液体燃料和气态燃料以用于延迟稀薄燃烧,而不会沿着燃烧室和过渡件的内部产生局部热痕。
发明内容
以下说明将阐明本发明的各个方面和优点,或者说,这些方面和优点在说明中可以显而易见,或者说,可以通过实践本发明而习得。
本发明的一项实施例是一种包括燃烧室的燃烧器,所述燃烧室限定纵轴。初级反应区位于所述燃烧室内部,而所述燃烧室内部的二级反应区位于所述初级反应区的下游。中心燃料喷嘴在所述燃烧室内部轴向延伸到所述二级反应区,多个流体喷射器沿周向布置在所述中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区的下游。每个流体喷射器从中心燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于燃烧室的纵轴。
本发明的另一实施例是一种燃烧器,其包括多个燃料喷嘴以及在所述多个燃料喷嘴下游的燃烧室,其中所述燃烧室限定纵轴。初级反应区位于燃烧室内部,邻近所述多个燃料喷嘴,而燃烧室内部的二级反应区位于所述初级反应区的下游。中心燃料喷嘴在燃烧室内部轴向延伸穿过初级反应区,多个流体喷射器沿周向布置在中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区的下游。每个流体喷射器从中心燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于燃烧室的纵轴。
在又一实施例中,燃烧器包括在燃烧器的至少一部分上径向延伸的端盖,并且在所述端盖中径向地布置有多个燃料喷嘴。在所述端盖下游的燃烧室限定纵轴。初级反应区位于燃烧室内部,邻近所述燃料喷嘴,而至少一个燃料喷嘴在燃烧室内部轴向延伸到初级反应区下游。多个流体喷射器在初级反应区下游沿周向布置在所述至少一个燃料喷嘴内部,并且每个流体喷射器从所述至少一个燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于燃烧室的纵轴。
通过阅读本说明书,所属领域的一般技术人员可以更好地了解此类实施例的特征及方面以及其他方面。
附图说明
本说明书接下来会参考附图为所属领域的技术人员以完整且可实现的方式来详细揭示本发明,包括其最佳模式,其中:
图1为示例性燃气涡轮机的简化侧视截面图;
图2为根据本发明的第一实施例的图1所示燃烧器的放大侧视局部截面图;
图3为图2所示中心燃料喷嘴中的一部分的放大侧视截面图;
图4为根据本发明的第二实施例的图1所示燃烧器的放大侧视局部截面图;以及
图5为图4所示中心燃料喷嘴中的一部分的放大侧视截面图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各项实施例,附图中图示了本发明实施例的一个或多个实例。具体实施方式中使用数字和字母标识来指代附图中的特征。附图和描述中相同或类似的标识用于指代本发明中相同或类似的部分。本说明书所用的术语“第一”、“第二”以及“第三”可以互换使用以区分不同部件,并且这些术语并不旨在表示单个部件的位置或重要性。此外,术语“上游”和“下游”指部件在流体通路中的相对位置。例如,如果流体从部件A流向部件B,则部件A在部件B的上游。相反,如果部件B从部件A接收流体流,则部件B在部件A的下游。
各个实例用以解释本发明而非限制本发明。事实上,所属领域的技术人员容易了解,在不脱离本发明的范围或精神的前提下,可以对本发明做出各种修改和变化。例如,可以将被说明或描述为某项实施例中一部分的特征用到另一项实施例中,从而得到又一项实施例。因此,本发明应涵盖属于所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改和变化。
本发明的各实施例包括一种燃烧器,以及用于向燃烧器供应燃料的方法。所述燃烧器大体包括燃烧室,所述燃烧室具有初级反应区以及位于所述初级反应区下游的二级反应区。中心燃料喷嘴在燃烧室内部轴向延伸,并且多个流体喷射器沿周向布置在中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区的下游。每个流体喷射器从中心燃料喷嘴外限定纵轴,所述纵轴大体上垂直于燃烧室的纵轴。在特定实施例中,燃烧器可以进一步包括向流体喷射器提供燃料和/或工作流体的一个或多个燃料和/或流体通道。尽管在对本发明的示例性实施例所进行的描述中,为便于说明大体上采取的是将燃烧器并入到燃气涡轮机内的配置,但所属领域的技术人员容易了解,除非在权利要求书中特别指出,否则本发明的各实施例可以用于任意燃烧器,且并不限于燃气涡轮机燃烧器。
图1提供可以并入本发明各实施例的示例性燃气涡轮机10的简化截面图。如图所示,燃气涡轮机10大体可以包括位于前部的压缩机12、围绕中部径向安置的一个或多个燃烧器14以及位于尾部的涡轮机16。压缩机12和涡轮机16通常共用共同转子18,共同转子连接到发电机20来发电。
压缩机12可以为轴流式压缩机,其中环境空气等工作流体22进入压缩机12并且流过由固定轮叶24和旋转叶片26组成的相互交替的级。压缩机壳体28容纳工作流体22,而固定轮叶24和旋转叶片26使工作流体22加速、并且对其重新导向以产生压缩工作流体22的连续流。大部分压缩工作流体22流过压缩机排气通道30到达燃烧器14。
燃烧器14可以为所属领域中已知的任何类型的燃烧器。例如,如图1示出,燃烧器壳体32可以沿周向环绕一些或所有燃烧器14,以容纳从压缩机12流出的压缩工作流体22。一个或多个燃料喷嘴34可以沿径向布置在端盖36中,以将燃料供应给位于燃料喷嘴34下游的燃烧室38。可能使用的燃料包括,例如,以下项中的一者或多者:高炉气、焦炉煤气、天然气、汽化的液化天然气(LNG)、氢以及丙烷。压缩工作流体22可以沿着燃烧室38外部从压缩机排气通道30流出,然后到达端盖36并且反向折回,流过燃料喷嘴34从而与燃料混合。燃料和压缩工作流体22的混合物流到燃烧室38中,在燃烧室中混合物点燃从而产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体流过过渡件40,到达涡轮机16。
涡轮16可包括由定子42和旋转桨叶44组成的相互交替的级。第一级定子42对燃烧气体重新定向并且集中在第一级涡轮机桨叶44上。随着燃烧气体穿过第一级涡轮桨叶44,这些燃烧气体膨胀,从而使涡轮桨叶44和转子18旋转。燃烧气体随后流到下一级定子42,该等定子将燃烧气体重新导向到下一级旋转涡轮桨叶44,并且该过程在此后的级中重复进行。
图2提供根据本发明的第一实施例的图1所示燃烧器14的放大侧视图兼局部截面图。如图所示,燃烧器壳体32和端盖36在燃烧器14内限定内腔50,也称为头端;衬套(liner)52周向环绕并且限定燃烧室38中的至少一部分。导流套筒54可以沿周向环绕燃烧室38中的至少一部分,以限定位于衬套52与导流套筒54之间的内部环形通道56,以及位于导流套筒54与壳体32之间的外部环形通道58。以此方式,来自压缩机12的大部分压缩工作流体22可以流过内部环形通道56以向衬套24提供对流冷却。当压缩工作流体22到达头端或内腔50时,压缩工作流体22反向折回,流过燃料喷嘴34,然后进入燃烧室38。
燃烧器壳体32可以包括有助于组装并且/或者适应操作过程中的热膨胀的多个环形区段。例如,如图2所示的特定实施例中所示,燃烧器壳体32可以包括邻近端盖36的第一环形壳体60以及位于第一环形壳体60上游的第二环形壳体62。夹子、焊缝和/或多个螺栓64可以沿周向环绕燃烧器14,以在第一环形壳体60与第二环形壳体62之间提供连接或接头66。
在特定实施例中,凸缘70可以在第一环形壳体60与第二环形壳体62之间沿径向延伸,并且凸缘70可以包括一个或多个内部流体通道,该一个或多个内部流体通道通过连接66来提供流体连通。例如,凸缘70可以包括燃料通道72,该燃料通道径向延伸穿过壳体32以提供穿过壳体32到达内部环形通道56的流体连通。多个轮叶74可以沿周向环绕燃烧室38,并且在内部环形通道56中径向延伸以引导压缩工作流体22流。在特定实施例中,轮叶74可以成一定角度,以使流经内部环形通道56的压缩工作流体22发生旋流。凸缘70可以连接到一个或多个轮叶74,并且燃料通道72可以在一个或多个轮叶74内延伸,这样燃料可以流过轮叶74中的四个一组燃料口(quaternaryfuelports)76,以与流过内部环形通道56的压缩工作流体22混合。作为替代或补充,凸缘70可以包括稀释通道78,该稀释通道为压缩工作流体22提供流体通路以从外部环形通道58流到燃料喷嘴34中、或附近,然后流进燃烧室38。
如图2所示,流进燃烧室38的燃料-空气混合物在邻近燃料喷嘴34的初级反应区80中点燃。此外,至少一个燃料喷嘴,例如图2中所示的中心燃料喷嘴84,在燃烧室38内轴向延伸穿过初级反应区80到达二级反应区82。燃料通道和/或流体通道的各种组合可以在中心燃料喷嘴84内轴向延伸。例如,如图2所示的特定实施例中所示,气态燃料供应源86可以连接到在中心燃料喷嘴84内轴向延伸的气态燃料通道88,并且/或者液体燃料供应源90可以连接到在中心燃料喷嘴84内轴向延伸的液体燃料通道92。作为替代或补充,第一流体通道94和/或第二流体通道96可以在中心燃料喷嘴84内轴向延伸。流经内部环形通道56而进入头端50的压缩工作流体22可以反向折回,流进第一流体通道94。此外,流经外部环形通道58的较低温、且较高压的压缩工作流体22可以流过稀释通道78,并且进入第二流体通道96中。
图3提供图2所示中心燃料喷嘴84中一部分的放大侧视截面图。如图2和图3所示,多个流体喷射器100在初级反应区80下游沿周向布置在中心燃料喷嘴84内部,并且每个流体喷射器100限定纵轴102,该纵轴大体上垂直于由燃烧室38限定的纵轴104。如图3很清楚地示出,流经第一流体通道94的压缩工作流体22会与流体喷射器100合并。此外,流经第二流体通道96的较低温、且较高压的压缩工作流体22可以环绕流体喷射器100流动,并且沿着中心燃料喷嘴84的下游表面106流动以对流冷却下游表面106,然后也与流体喷射器100合并。压缩工作流体22随后可以在大体上垂直于燃烧室38内的燃烧气体流的方向流过流体喷射器100,以强化压缩工作流体22与燃烧气体之间的混合,从而对初级反应区80下游的燃烧气体产生挤气作用(queching)。
需要时,气态燃料和/或液体燃料可以分别通过气态燃料通道88和液体燃料通道92来供应,以提高燃烧气体温度。如图3很清楚地示出,气态燃料通道88中的至少一部分可以沿周向环绕一个或多个流体喷射器100,并且多个燃料口110可以在中心燃料喷嘴84内的气态燃料通道88与一个或多个流体喷射器100之间提供流体连通。作为替代或补充,多个燃料口112可以在中心燃料喷嘴84内的液体燃料通道92与一个或多个流体喷射器100之间提供流体连通。以此方式,气态燃料和/或液体燃料可以在流体喷射器100内与由第一流体通道94和/或第二流体通道96供应的压缩工作流体22混合,以形成贫燃料-空气混合物。流体喷射器100随后可以在大体上垂直于燃烧室38内的燃烧气体流的方向中喷射贫燃料-空气混合物,以强化贫燃料-空气混合物与燃烧气体之间的混合,并且燃烧气体点燃二级反应区82中的贫燃料-空气混合物以提高燃烧气体温度。此外,从中心燃料喷嘴84喷射贫燃料-空气混合物可以避免沿着燃烧室38和过渡件40的内部形成局部热痕(localizedhotstreaks)。
图4提供根据本发明的第二实施例的图1所示燃烧器14的放大局部侧视截面图,图5提供图4所示中心燃料喷嘴84中一部分的放大侧视截面图。如图4所示,如先前关于图2所示实施例所描述,燃烧器14同样包括壳体32、燃料喷嘴34、衬套52,导流套筒54,以及内部环形通道56。此外,如先前所述,中心燃料喷嘴84同样在燃烧室38内延伸穿过初级反应区80,并且包括气态燃料通道88和液体燃料通道92、流体喷射器100以及燃料口110、112。在该特定实施例中,如图5中很清楚地示出,穿过下游表面106的多个流体口114与第一流体通道94处于流体连通。因此,流经第一流体通道94的压缩工作流体22中的一部分可以流过流体口114,以向中心燃料喷嘴84的下游表面106提供喷射冷却(effusioncooling)。
所属领域的一般技术人员通过本说明书中的教示将易于了解,关于图2到图5所示和所描述的各实施例还可以提供一种用于向燃烧器14供应燃料的方法。该方法可以包括,例如,通过中心燃料喷嘴84来供应液体燃料或气态燃料中的至少一者,该中心燃料喷嘴在燃烧室38内轴向延伸穿过初级反应区80。此外,该方法可以包括:在中心燃料喷嘴84内将液体燃料和/或气态燃料与工作流体22混合,以产生贫燃料-空气混合物;以及在大体上垂直于流经燃烧室38的燃烧气体流的方向喷射该燃料-空气混合物。在特定实施例中,第一流体通道94可以在内部环形通道56与在中心燃料喷嘴84内的一个或多个流体喷射器100之间提供流体连通,并且/或者第二流体通道96可以在外部环形通道58与在中心燃料喷嘴84内的一个或多个流体喷射器100之间提供流体连通。因此,本说明书中所描述的各实施例可以供应液体燃料和/或气态燃料来实现延迟稀薄燃烧,以提高燃烧器14的效率,而不会使N0x排放量相应地增加。此外,本说明书中描述的各实施例可以避免沿着燃烧室38和过渡件40的内部产生局部热痕,这些局部热痕可以降低这些部件的低循环疲劳极限。
本说明书使用了多个实例来揭示本发明,包括其最佳模式,同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或燃烧器,以及执行所并入的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定,并可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同,或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别,则此类实例也应在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种燃烧器,包括:
a.燃烧室,所述燃烧室限定纵轴;
b.位于所述燃烧室内部的初级反应区;
c.位于所述燃烧室内部的二级反应区,所述二级反应区位于所述初级反应区的下游;
d.中心燃料喷嘴,所述中心燃料喷嘴在所述燃烧室内部轴向延伸到所述二级反应区;以及
e.多个流体喷射器,所述多个流体喷射器沿周向布置在所述中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区的下游,其中每个流体喷射器从所述中心燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于所述燃烧室的所述纵轴。
2.根据权利要求1所述的燃烧器,进一步包括:
a.第一燃料通道,所述第一燃料通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸;
b.连接到所述第一燃料通道的气态燃料供应源;以及
c.多个燃料口,所述多个燃料口为所述中心燃料喷嘴内的所述第一燃料通道与一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
3.根据权利要求2所述的燃烧器,其中所述第一燃料通道中的至少一部分沿周向环绕一个或多个所述流体喷射器。
4.根据权利要求1所述的燃烧器,进一步包括:
a.第二燃料通道,所述第二燃料通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸;
b.连接到所述第二燃料通道的液体燃料供应源;以及
c.多个燃料口,所述多个燃料口为所述中心燃料喷嘴内的所述第二燃料通道与一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
5.根据权利要求1所述的燃烧器,进一步包括:
a.壳体,所述壳体沿周向环绕所述燃烧室中的至少一部分;
b.在所述壳体与所述燃烧室之间的导流套筒,所述导流套筒限定位于所述燃烧室与所述导流套筒之间的内部环形通道,以及位于所述导流套筒与所述壳体之间的外部环形通道;以及
c.第一流体通道,所述第一流体通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸,并且为所述内部环形通道与位于所述中心燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
6.根据权利要求5所述的燃烧器,进一步包括所述中心燃料喷嘴的下游表面,以及穿过所述下游表面与所述中心燃料喷嘴内的所述第一流体通道处于流体连通的多个流体口。
7.根据权利要求5所述的燃烧器,进一步包括第二流体通道,所述第二流体通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸,并且为所述外部环形通道与位于所述中心燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
8.一种燃烧器,包括:
a.多个燃料喷嘴;
b.位于所述多个燃料喷嘴下游的燃烧室,其中所述燃烧室限定纵轴;
c.位于所述燃烧室内部的初级反应区,所述初级反应区邻近所述多个燃料喷嘴;
d.位于所述燃烧室内部的二级反应区,所述二级反应区位于所述初级反应区的下游;
e.中心燃料喷嘴,所述中心燃料喷嘴在所述燃烧室内部轴向延伸穿过所述初级反应区;以及
f.多个流体喷射器,所述多个流体喷射器沿周向布置在所述中心燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区下游,其中每个流体喷射器从所述中心燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于所述燃烧室的所述纵轴。
9.根据权利要求8所述的燃烧器,进一步包括:
a.第一燃料通道,所述第一燃料通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸;
b.连接到所述第一燃料通道的气态燃料供应源;以及
c.多个燃料口,所述多个燃料口为所述中心燃料喷嘴内的所述第一燃料通道与一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
10.根据权利要求9所述的燃烧器,其中所述第一燃料通道中的至少一部分沿周向环绕一个或多个所述流体喷射器。
11.根据权利要求9所述的燃烧器,进一步包括:
a.第二燃料通道,所述第二燃料通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸;
b.连接到所述第二燃料通道的液体燃料供应源;以及
c.多个液体燃料口,所述多个液体燃料口为所述中心燃料喷嘴内的所述第二燃料通道与一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
12.根据权利要求8所述的燃烧器,进一步包括:
a.壳体,所述壳体沿周向环绕所述燃烧室中的至少一部分;
b.位于所述壳体与所述燃烧室之间的导流套筒,所述导流套筒限定位于所述燃烧室与所述导流套筒之间的内部环形通道、以及位于所述导流套筒与所述壳体之间的外部环形通道;以及
c.第一流体通道,所述第一流体通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸、并且为所述内部环形通道与所述中心燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
13.根据权利要求12所述的燃烧器,进一步包括所述中心燃料喷嘴的下游表面,以及穿过所述下游表面与所述中心燃料喷嘴内的所述第一流体通道处于流体连通的多个流体口。
14.根据权利要求12所述的燃烧器,进一步包括第二流体通道,所述第二流体通道在所述中心燃料喷嘴内部轴向延伸,并且为所述外部环形通道与所述中心燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
15.一种燃烧器,包括:
a.端盖,所述端盖在所述燃烧器中的至少一部分上径向延伸;
b.多个燃料喷嘴,所述多个燃料喷嘴沿径向布置在所述端盖中;
c.位于所述端盖下游的燃烧室,其中所述燃烧室限定纵轴;
d.位于所述燃烧室内部的初级反应区,所述初级反应区邻近所述燃料喷嘴,其中至少一个燃料喷嘴在所述燃烧室内部轴向延伸到所述初级反应区下游;以及
e.多个流体喷射器,所述多个流体喷射器沿周向布置在所述至少一个燃料喷嘴内部,位于所述初级反应区下游,其中每个流体喷射器从所述至少一个燃料喷嘴限定额外纵轴,所述额外纵轴大体上垂直于所述燃烧室的所述纵轴。
16.根据权利要求15所述的燃烧器,进一步包括液体燃料通道,所述液体燃料通道在所述至少一个燃料喷嘴内轴向延伸并且为液体燃料流入一个或多个所述流体喷射器提供流体连通。
17.根据权利要求16所述的燃烧器,进一步包括气态燃料通道,所述气态燃料通道在所述至少一个燃料喷嘴内轴向延伸,并且为气态燃料流入一个或多个所述流体喷射器提供流体连通。
18.根据权利要求17所述的燃烧器,其中所述气态燃料通道的至少一部分沿周向环绕一个或多个所述流体喷射器。
19.根据权利要求15所述的燃烧器,进一步包括:
a.壳体,所述壳体沿周向环绕所述燃烧室中的至少一部分;
b.在所述壳体与所述燃烧室之间的导流套筒,所述导流套筒限定位于所述燃烧室与所述导流套筒之间的内部环形通道,以及位于所述导流套筒与所述壳体之间的外部环形通道;以及
c.第一流体通道,所述第一流体通道在所述至少一个燃料喷嘴内部轴向延伸,并且为所述外部环形通道与所述至少一个燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
20.根据权利要求19所述的燃烧器,进一步包括第二流体通道,所述第二流体通道在所述至少一个燃料喷嘴内部轴向延伸,并且为所述内部环形通道与所述至少一个燃料喷嘴内的一个或多个所述流体喷射器之间提供流体连通。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9500367B2 (en) 2013-11-11 2016-11-22 General Electric Company Combustion casing manifold for high pressure air delivery to a fuel nozzle pilot system
EP3015771B1 (en) * 2014-10-31 2020-01-01 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustor arrangement for a gas turbine
EP3015772B1 (en) * 2014-10-31 2020-01-08 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustor arrangement for a gas turbine
US20170058784A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 General Electric Company System and method for maintaining emissions compliance while operating a gas turbine at turndown condition
US20170058771A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 General Electric Company System and method for generating steam during gas turbine low-load conditions
US10724441B2 (en) * 2016-03-25 2020-07-28 General Electric Company Segmented annular combustion system
CN106402934A (zh) * 2016-11-21 2017-02-15 深圳智慧能源技术有限公司 燃气轮机燃烧室及其喷嘴
CN106439914A (zh) * 2016-11-21 2017-02-22 深圳智慧能源技术有限公司 燃气轮机燃烧室
GB201700459D0 (en) * 2017-01-11 2017-02-22 Rolls Royce Plc Fuel injector
US10655858B2 (en) * 2017-06-16 2020-05-19 General Electric Company Cooling of liquid fuel cartridge in gas turbine combustor head end
EP3486570B1 (en) * 2017-11-15 2023-06-21 Ansaldo Energia Switzerland AG Second-stage combustor for a sequential combustor of a gas turbine
WO2019126434A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Wrightspeed, Inc. Controlled evaporation of liquid fuels for turbine engines
US11156164B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
US11614233B2 (en) 2020-08-31 2023-03-28 General Electric Company Impingement panel support structure and method of manufacture
US11371702B2 (en) 2020-08-31 2022-06-28 General Electric Company Impingement panel for a turbomachine
US11460191B2 (en) 2020-08-31 2022-10-04 General Electric Company Cooling insert for a turbomachine
US11255545B1 (en) 2020-10-26 2022-02-22 General Electric Company Integrated combustion nozzle having a unified head end
US11767766B1 (en) 2022-07-29 2023-09-26 General Electric Company Turbomachine airfoil having impingement cooling passages

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121597A (en) * 1989-02-03 1992-06-16 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor and methodd of operating the same
CN101294714A (zh) * 2007-04-26 2008-10-29 株式会社日立制作所 燃烧器及燃烧器的燃料供给方法
CN101365913A (zh) * 2005-11-04 2009-02-11 阿尔斯托姆科技有限公司 燃料喷管
CN101592339A (zh) * 2008-05-28 2009-12-02 通用电气公司 用于减弱燃气轮机预混器中火焰保持的信管及相关方法
CN101878395A (zh) * 2007-11-29 2010-11-03 三菱重工业株式会社 燃烧器
CN101949540A (zh) * 2009-07-08 2011-01-19 通用电气公司 对涡轮燃烧器燃料喷嘴中火焰稳定和回火的主动控制

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982570A (en) * 1986-11-25 1991-01-08 General Electric Company Premixed pilot nozzle for dry low Nox combustor
DE3766807D1 (de) * 1986-11-25 1991-01-31 Gen Electric Kombinierter diffusions- und vormischpilotbrenner.
US5193346A (en) * 1986-11-25 1993-03-16 General Electric Company Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
US5127221A (en) * 1990-05-03 1992-07-07 General Electric Company Transpiration cooled throat section for low nox combustor and related process
EP0488556B1 (en) * 1990-11-27 1997-07-16 General Electric Company Premixed secondary fuel nozzle with integral swirler
JPH06272862A (ja) * 1993-03-18 1994-09-27 Hitachi Ltd 燃料空気混合方法およびその混合装置
US5778676A (en) * 1996-01-02 1998-07-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
JP2858104B2 (ja) * 1996-02-05 1999-02-17 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US6047550A (en) 1996-05-02 2000-04-11 General Electric Co. Premixing dry low NOx emissions combustor with lean direct injection of gas fuel
US6502399B2 (en) * 1997-09-10 2003-01-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor
US6122916A (en) * 1998-01-02 2000-09-26 Siemens Westinghouse Power Corporation Pilot cones for dry low-NOx combustors
US6189314B1 (en) * 1998-09-01 2001-02-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Premix combustor for gas turbine engine
JP2001182908A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Tokyo Gas Co Ltd 低NOxバーナおよび低NOxバーナの燃焼方法
JP2001227709A (ja) * 2000-02-17 2001-08-24 Tokyo Gas Co Ltd 低NOxバーナ
US6427446B1 (en) * 2000-09-19 2002-08-06 Power Systems Mfg., Llc Low NOx emission combustion liner with circumferentially angled film cooling holes
US6698207B1 (en) * 2002-09-11 2004-03-02 Siemens Westinghouse Power Corporation Flame-holding, single-mode nozzle assembly with tip cooling
DE102004049491A1 (de) * 2004-10-11 2006-04-20 Alstom Technology Ltd Vormischbrenner
US8511097B2 (en) * 2005-03-18 2013-08-20 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Gas turbine combustor and ignition method of igniting fuel mixture in the same
EP2179222B2 (de) * 2007-08-07 2021-12-01 Ansaldo Energia IP UK Limited Brenner für eine brennkammer einer turbogruppe
EP2119964B1 (en) * 2008-05-15 2018-10-31 Ansaldo Energia IP UK Limited Method for reducing emissons from a combustor
EP2208927B1 (en) * 2009-01-15 2016-03-23 Alstom Technology Ltd Burner of a gas turbine
US20100192582A1 (en) * 2009-02-04 2010-08-05 Robert Bland Combustor nozzle
US8079218B2 (en) * 2009-05-21 2011-12-20 General Electric Company Method and apparatus for combustor nozzle with flameholding protection
US20110131998A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Vaibhav Nadkarni Fuel injection in secondary fuel nozzle
US20110225947A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Benjamin Paul Lacy System and methods for altering air flow in a combustor
US8671691B2 (en) * 2010-05-26 2014-03-18 General Electric Company Hybrid prefilming airblast, prevaporizing, lean-premixing dual-fuel nozzle for gas turbine combustor
US8959921B2 (en) * 2010-07-13 2015-02-24 General Electric Company Flame tolerant secondary fuel nozzle
US8464537B2 (en) * 2010-10-21 2013-06-18 General Electric Company Fuel nozzle for combustor
US8966909B2 (en) * 2012-08-21 2015-03-03 General Electric Company System for reducing combustion dynamics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121597A (en) * 1989-02-03 1992-06-16 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor and methodd of operating the same
CN101365913A (zh) * 2005-11-04 2009-02-11 阿尔斯托姆科技有限公司 燃料喷管
CN101294714A (zh) * 2007-04-26 2008-10-29 株式会社日立制作所 燃烧器及燃烧器的燃料供给方法
CN101878395A (zh) * 2007-11-29 2010-11-03 三菱重工业株式会社 燃烧器
CN101592339A (zh) * 2008-05-28 2009-12-02 通用电气公司 用于减弱燃气轮机预混器中火焰保持的信管及相关方法
CN101949540A (zh) * 2009-07-08 2011-01-19 通用电气公司 对涡轮燃烧器燃料喷嘴中火焰稳定和回火的主动控制

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