CN106958837A - 用于轴向燃料分级的有槽喷射器 - Google Patents
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Abstract
一种用于燃气涡轮(10)的轴向燃料分级喷射器(70)包括主体(170)。主体(170)包括上游端(172)和下游端(174)。主体(170)限定主压缩的空气流动路径(82)，压缩的空气穿过该主压缩的空气流动路径(82)从压缩的空气源(61)流动至燃气涡轮燃烧器(16)的过渡管道(54)。主体(170)包括配置在其内部表面(80)上的多个出口(86)。该多个出(86)口中的各出口(86)包括与副燃料源(60)流体地连通的副燃料导管(112)，且包括限定副燃料路径(114)的第一壁(148)。副压缩的空气导管(122)与压缩的空气源(61)流体地连通，且包括以基本上共环的布置围绕第一壁(148)配置的第二壁(156)，其中，第一壁(148)和第二壁(156)限定副压缩的空气流动路径(124)。
Description
技术领域
本文中公开主题涉及燃气涡轮，且更具体而言，涉及用于燃气涡轮中的轴向燃料分级的喷射器。
背景技术
在燃气涡轮发动机中，可燃材料(例如，与空气混合的燃料)在燃烧器中燃烧，从而产生高能燃烧流体。燃烧流体经由过渡管道引导到涡轮，在此，燃烧流体与涡轮叶片空气动力地相互作用，从而导致它们旋转。涡轮可通过一个或更多个轴联接于压缩机，使得涡轮的旋转叶片驱动该压缩机。涡轮可用于生成电、对负载供能、或一些其他用途。
可通过在燃烧期间增大可燃材料的消耗从而导致更完全的燃烧反应来减少燃气涡轮发动机的排放(例如，NOX排放)。在燃烧流体经过过渡管道时将额外的可燃材料喷射到它们中(即，“轴向燃料分级”)可提高燃烧流体的温度和能量，且导致燃料的更理想的消耗，从而减少排放(例如，NOX排放)。
现在转向附图，图1是涡轮机系统例如，燃气涡轮发动机10)的实施例的框图。燃气涡轮发动机10可利用液体和/或气体燃料来驱动燃气涡轮发动机10。燃料可为任何适合的气态或液体燃料，诸如天然气、液化天然气(LNG)、合成气、相关石油气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料、或它们的任何组合。燃料可被从一个或更多个燃料供应源12引导至燃烧器区段14。燃料可在燃烧器区段14中的一个或更多个点处与诸如空气的氧化剂混合。氧化剂-燃料混合物在燃烧器区段14的一个或更多个燃烧器16(例如，燃烧器筒)中燃烧，从而形成热加压燃烧气体。
在一些实施例中，燃气涡轮发动机10可包括围绕轴18配置的燃烧器16。各燃烧器16可将燃烧气体朝排气出口24引导到涡轮20中，涡轮20可具有一个或更多个级22。各级22可包括联接于相应的转子叶轮的一组叶片，转子叶轮联接于轴18。由于燃烧气体导致涡轮叶片的旋转，故轴18旋转以驱动压缩机26。最终，燃气涡轮发动机10穿过排气出口24排出排气气体。
压缩机26的一个或更多个级28压缩来自氧化剂吸入口30的氧化剂(例如空气)。该一个或更多个级28可联接于轴18。各级28包括叶片，叶片旋转以提高压力且提供压缩的氧化剂。在压缩机26内的叶片旋转时，氧化剂被从氧化剂供应源32抽吸。
来自压缩机26的压缩的排放氧化剂被引导到燃烧器区段14中的一个或更多个燃烧器16，以与燃料混合。例如，燃烧器区段14的燃料喷嘴可将燃料和压缩的氧化剂以用于燃烧的适当比率喷射到燃烧器16中。例如，适当的燃烧可在最低限度的排放下基本上完全地燃烧燃料。
轴18还可连接于负载34，负载34可为移动或静止负载，诸如飞行器上的螺旋桨或发电厂中的发电机。负载34可包括能够通过燃气涡轮发动机10的旋转输出供能的任何适当装置。
图2是示例性燃烧器16的示意图。燃烧器具有头端50，在此，来自主燃料供应源12的燃料与来自压缩机26的空气混合。燃料/空气混合物在第一燃烧区52中燃烧。流体然后沿燃烧器16向下行进到过渡管道54，过渡管道54包括第二燃烧区56。过渡管道54可包括在一个或更多个轴向平面中(喷射器58在图2中位于两个平面中)且围绕过渡管道54周向地分布的多个轴向燃料分级(AFS)喷射器58。然而，AFS还可适用于燃烧器衬套和过渡管道组合，或单片式(unibody)燃烧器。AFS喷射器喷射来自副燃料源60的第二燃料，将该第二燃料与来自压缩的空气源61(例如压缩机26)的压缩的空气混合，且沿大体上横向于主导流动方向62的方向喷射该混合物。第二燃料和空气混合物可在第二燃烧区56中燃烧。在一些实施例中，副燃料可从副燃料供应源60提供，在该情况下，副燃料或多种副燃料可比主燃料例如，任何适合的气态或液体燃料，诸如天然气、液化天然气(LNG)、合成气、相关石油气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料、或它们的任何组合)更易挥发。在一些实施例中，副燃料可为与主燃料相同的燃料，且可从主燃料供应源12提供。在过渡管道54以及头端50中喷射第二燃料/空气混合物有助于促进更完全的燃烧，这可减少某些排放(例如，NOX排放)。
图3示出过渡管道54的透视截面图，其中，AFS喷射器58围绕过渡管道54周向地配置。此种喷射器58可与共同转让的美国专利申请序列号No. 13/133,127中描述的那样相同或类似，该美国专利申请的公开内容通过引用而并入本文中。如图3中可见，AFS喷射器58是“有槽的”，因为它们在轴向方向36比它们(在周向方向40上)宽更长。来自压缩机26的压缩的空气经过各AFS喷射器58。各AFS喷射器58然后将副燃料穿过孔口喷射到压缩的空气的流动路径中。有槽的AFS喷射器58沿径向方向38延伸穿过反向流动区域或冷却套筒且到围绕燃烧器16的压缩机排放容积中。AFS喷射器58还沿轴向方向36延伸，轴向方向36与穿过过渡管道54的主导流动路径62基本上对准。AFS喷射器58还沿周向方向40延伸。
虽然用于轴向燃料分级的前述喷射系统可具有某些优点，但进一步开发硬件和技术以用于轴向燃料分级来进一步提高可燃材料消耗且减少燃气涡轮发动机中的排放将是合乎需要的。此种目标通过本公开来解决。
发明内容
在下面总结了在范围上与原始权利要求相当的某些实施例。这些实施例不意图限制权利要求的范围，而是这些实施例仅意图提供要求保护的主题的可能形式的简要总结。事实上，权利要求可包括可与在下面提出的实施例相似或不同的多种形式。
在一个实施例中，一种用于燃气涡轮的轴向燃料分级喷射器包括主体。主体包括上游端和下游端。主体限定主压缩的空气流动路径，压缩的空气穿过该主压缩的空气流动路径从压缩的空气源流动至燃气涡轮燃烧器的过渡管道。主体包括配置在其内部表面上的多个出口。该多个出口中的各出口包括与副燃料源流体地连通的副燃料导管，且包括限定副燃料路径的第一壁。副压缩的空气导管与压缩的空气源流体地连通，且包括以基本上共环的布置围绕第一壁配置的第二壁，其中，第一壁和第二壁限定副压缩的空气流动路径。各出口构造成沿横向于主压缩的空气流动路径的方向将副燃料和压缩的空气喷射到主压缩的空气流动路径中，从而形成燃料-空气混合物。
在第二实施例中，燃气涡轮发动机包括压缩机和燃烧器。压缩机构造成压缩空气。燃烧器构造成接收来自压缩机的压缩空气，接收来自主燃料源的主燃料，且燃烧压缩的空气和主燃料的混合物，从而导致燃烧流体。燃烧器包括过渡管道和轴向燃料分级喷射器。过渡管道将燃烧器流体地联接于涡轮，构造成朝涡轮引导该燃烧流体。轴向燃料分级喷射器联接于过渡管道且包括主体和配置在主体的内部表面上的多个出口。主体限定主压缩的空气流动路径，压缩的空气穿过该主压缩的空气流动路径从压缩的空气源流动至燃气涡轮燃烧器的过渡管道。该多个出口中的各出口包括与副燃料源流体地连通的副燃料导管，且包括限定副燃料路径的第一壁。副压缩的空气导管与压缩的空气源流体地连通，且包括以基本上共环的布置围绕第一壁配置的第二壁，其中，第一壁和第二壁限定副压缩的空气流动路径。各出口构造成沿横向于主压缩的空气流动路径的方向将副燃料和压缩的空气喷射到主压缩的空气流动路径中，从而形成燃料-空气混合物。
在第三实施例中，轴向燃料分级(AFS)方法包括：从副燃料源接收副燃料流；从压缩的空气源接收主压缩的空气流；从所述主压缩的空气流转移副压缩的空气流；以基本上共环的布置围绕所述副燃料流引导所述副压缩的空气流；经由孔口的共环布置沿基本上横向于所述主压缩的空气流的方向将所述副燃料流和所述副压缩的空气流喷射到所述主压缩的空气流中，从而形成燃料-空气混合物；以及将燃料和空气混合物引导到燃气涡轮发动机的燃烧器中。
实施方案1. 一种用于燃气涡轮的轴向燃料分级喷射器，其包括：
主体，其包括上游端和下游端，所述主体限定主压缩的空气流动路径，压缩的空气穿过所述主压缩的空气流动路径从压缩的空气源流动至燃气涡轮燃烧器的过渡管道，所述主体包括配置在其内部表面上的多个出口，其中，所述多个出口中的各出口包括：
副燃料导管，其与副燃料源流体地连通，所述副燃料导管包括限定副燃料路径的第一壁；以及
副压缩的空气导管，其配置在所述副燃料导管的径向外侧，且与所述压缩的空气源流体地连通，所述副压缩的空气导管包括以基本上共环的布置围绕所述第一壁配置的第二壁，其中，所述第一壁和所述第二壁限定副压缩的空气流动路径；
其中，各出口构造成沿横向于所述主压缩的空气流动路径的方向将副燃料和压缩的空气喷射到所述主压缩的空气流动路径中，从而形成燃料-空气混合物。
实施方案2. 根据实施方案1所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述喷射器构造成将所述燃料-空气混合物引导到所述燃气涡轮的燃烧器的所述过渡管道。
实施方案3. 根据实施方案1所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述副燃料是天然气、液化天然气(LNG)、合成气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料、或它们的任何组合。
实施方案4. 根据实施方案1所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述第一壁具有大约0.105英寸的内侧直径和大约0.125英寸的外侧直径。
实施方案5. 根据实施方案1所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述第二壁具有大约0.175英寸的内侧直径和大约0.195英寸的外侧直径。
实施方案6. 根据实施方案1所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述主体的所述内部表面具有基本上卵形的形状，且所述副压缩的空气导管与所述副燃料导管同心。
实施方案7. 根据实施方案6所述的轴向燃料分级喷射器，其特征在于，所述主体的所述内部表面的基本上卵形的形状包括前侧和后侧，所述前侧和所述后侧由弧形端壁连接，且其中，所述多个出口沿所述主体的所述前侧和所述后侧均匀地间隔。
实施方案8. 一种燃气涡轮，其包括：
压缩机，其构造成压缩空气；以及
燃烧器，其构造成接收来自所述压缩机的压缩的空气，接收来自主燃料源的主燃料，且燃烧所述压缩的空气和主燃料的混合物，从而导致燃烧流体，其中，所述燃烧器包括：
过渡管道，其将所述燃烧器流体地联接于涡轮，构造成朝所述涡轮引导所述燃烧流体；以及
轴向燃料分级喷射器，其联接于所述过渡管道，所述轴向燃料分级喷射器包括：
主体，其包括上游端和下游端，所述主体限定主压缩的空气流动路径，压缩的空气穿过所述主压缩的空气流动路径从压缩的空气源流动至燃气涡轮燃烧器的过渡管道；以及
多个出口，其配置在所述主体的内部表面上，其中，所述多个出口中的各出口包括：
副燃料导管，其与副燃料源流体地连通，所述副燃料导管包括限定副燃料路径的第一壁；以及
副压缩的空气导管，其配置在所述副燃料导管的径向外侧，且与所述压缩的空气源流体地连通，所述副压缩的空气导管包括以基本上共环的布置围绕所述第一壁配置的第二壁，其中，所述第一壁和所述第二壁限定副压缩的空气流动路径；
其中，各出口构造成沿横向于所述主压缩的空气流动路径的方向将副燃料和压缩的空气喷射到所述主压缩的空气流动路径中，从而形成燃料-空气混合物。
实施方案9. 根据实施方案8所述的燃气涡轮，其特征在于，所述多个出口配置在所述主体的所述上游端的所述内部表面上。
实施方案10. 根据实施方案8所述的燃气涡轮，其特征在于，多个轴向燃料分级喷射器围绕所述过渡管道周向地且轴向地配置。
实施方案11. 根据实施方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述副燃料和所述主燃料相同。
实施方案12. 根据实施方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述主体的所述内部表面具有包括前侧和后侧的基本上卵形的形状，其中，所述前侧和所述后侧由弧形端壁连接，且其中，所述多个出口沿所述主体的所述前侧和所述后侧均匀地间隔。
实施方案13. 根据实施方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一壁具有大约0.105英寸的内侧直径和大约0.125英寸的外侧直径。
实施方案14. 根据实施方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第二壁具有大约0.175英寸的内侧直径和大约0.195英寸的外侧直径。
实施方案15. 一种轴向燃料分级(AFS)方法，其包括：
从副燃料源接收副燃料流；
从压缩的空气源接收主压缩的空气流；
从所述主压缩的空气流转移副压缩的空气流；
以基本上共环的布置围绕所述副燃料流引导所述副压缩的空气流；
经由孔口的共环布置沿基本上横向于所述主压缩的空气流的方向将所述副燃料流和所述副压缩的空气流喷射到所述主压缩的空气流中，从而形成燃料-空气混合物；以及
在所述燃烧器的头端区域的下游将所述燃料-空气混合物引导到燃气涡轮的燃烧器中。
实施方案16. 根据实施方案15所述的AFS方法，其特征在于，包括将所述燃料-空气混合物引导到所述燃烧器的过渡管道中。
实施方案17. 根据实施方案16所述的AFS方法，其特征在于，所述压缩的空气源是所述燃烧器的所述头端区域。
实施方案18. 根据实施方案15所述的AFS方法，其特征在于，所述压缩的空气源是压缩机。
实施方案19. 根据实施方案15所述的AFS方法，其特征在于，包括将所述副燃料流引导穿过副燃料导管。
实施方案20. 根据实施方案19所述的AFS方法，其特征在于，包括将所述副空气流引导穿过以基本上共环的布置围绕所述副燃料导管配置的副压缩的空气导管。
附图说明
当参照附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解，其中，遍及附图，类似的字符代表类似的部分，在附图中：
图1是燃气涡轮发动机的实施例的框图；
图2是按照本公开的方面的燃烧器的一个实施例的示意图；
图3是按照本公开的方面的过渡管道的一个实施例的透视截面图，其中轴向燃料分级(AFS)喷射器围绕过渡管道周向地配置；
图4是按照本公开的方面的共环出口AFS喷射器的一个实施例的透视图；
图5是按照本公开的方面的，沿V-V线截取的，图4的共环出口AFS喷射器的一个实施例的示意截面图；
图6是按照本公开的方面的AFS喷射器的两个共环出口的一个实施例的透视截面图；
图7是按照本公开的方面的共环出口的一个实施例的截面图；以及
图8是按照本公开的方面的轴向燃料分级过程的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将描述一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当理解的是，在任何此种实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须进行许多实现方式特定的决定以实现开发者的具体目标，诸如遵守与系统相关和与商业相关的约束，它们可从一个实现方式到另一个而不同。而且，应当理解的是，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但尽管如此，对于享有本公开益处的本领域技术人员而言将只是设计、制造、和加工的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“该”、和“所述”意图指存在一个或更多个元件。用语“包括”、“包含”、和“具有”意图为包含性的，且意思是可存在除所列出的元件之外的附加元件。而且，以下论述中的任何数字示例意图为非限制性的，且因此另外的数字值、范围、和百分比在所公开的实施例的范围内。
可燃材料在燃气涡轮发动机的燃烧器中燃烧，以形成高能燃烧流体，该高能燃烧气体被引导穿过过渡管道至涡轮。在涡轮中，燃烧流体与叶片空气动力地相互作用，从而导致涡轮的叶片旋转。通过在燃烧流体行进穿过过渡管道时对它们喷射额外的可燃材料(即轴向燃料分级)，可实现更完全的燃烧反应，从而导致大百分比的可燃材料消耗和减少的排放。通过从头端到过渡管道在共环布置中将燃料和压缩的空气喷射到压缩的空气流，燃料具有更高的动量，从而导致穿过有槽管道到主压缩的空气中的更好的喷气穿透。这继而允许其与压缩的空气彻底地混合。这样，在到达过渡管道中的燃烧流体之后，轴向地分级的燃料-空气混合物将更彻底地混合。
图4示出了共环AFS喷射器70透视截面图。共环AFS喷射器70沿径向方向38延伸到过渡管道54的壁。共环AFS喷射器70包括面朝外部分72和主体74。面朝外部分72相对于燃烧器的纵向轴线面朝外。主体74具有沿轴向方向36延伸的长度76，轴向方向36与穿过过渡管道54的主导流动路径62基本上对准。主体74还具有深度78。共环AFS喷射器70可具有内部表面80，内部表面80限定主压缩的空气流动路径82。面朝外部分72容纳喷射系统84，喷射系统84配置在共环AFS喷射器70的上游端处，以用于将副燃料和压缩的空气喷射到主压缩的空气流动路径82中。如图4所示，喷射系统88可包括配置在共环AFS喷射器70的内部表面80上的多个出口86。出口86可配置在共环AFS喷射器70的前侧88和后侧90中的一者或二者上。可存在配置在共环AFS喷射器70的任一侧88、90上的任何数量的出口86。例如，可能的实施例在各侧88、90上可具有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30或任何其他数量的出口86。在一些实施例中，还可存在沿共环AFS喷射器70的深度78配置的出口86。各出口86可包括副燃料孔口92和围绕副燃料孔口92以共环方式配置的副压缩的空气孔口94。在压缩的空气沿主压缩的空气流动路径82沿径向方向38穿过共环AFS喷射器70的内部流动时，出口86在大体上横向于压缩的空气流动路径82的方向下将副燃料(例如，穿过副燃料孔口92)和压缩的空气(例如，穿过副压缩的空气孔口94)喷射到主压缩的空气射流82中。已发现，穿过处于共环布置的出口86喷射的压缩的空气和副燃料导致副燃料和压缩的空气的更完全的混合。如将参照图5-7更详细地论述的，出口86可构造成以共环的方式将压缩的空气和副燃料喷射到主压缩的空气流动路径82中。
图5是根据本公开的，从图4中的V-V线示出的，共环孔口AFS喷射器70的截面示意图。图6中示出AFS喷射器70中的两个共环出口86的透视截面图。
如图5所示，来自副燃料源的副燃料被穿过副燃料歧管110抽吸且被抽吸到副燃料导管112中，副燃料导管112限定副燃料流动路径114。主压缩的空气流动路径82从喷射器70的上游端116行进到喷射器70的下游端118，下游端118接触过渡管道54。主压缩的空气流的一部分被发送穿过副压缩的空气歧管120至基本上卵形的副压缩的空气导管122，副压缩的空气导管122与副燃料导管114同心(在其径向外侧且环绕其)。副压缩的空气流动路径124被以共环方式(以可描述为管中管组件的形式)围绕副燃料流动路径114引导，使得副燃料和压缩的空气被作为共环射流沿横向于主压缩的空气流动路径82的方向的方向喷射到主压缩的空气流动路径82中。副燃料导管112和副压缩的空气导管154一起限定与主压缩的空气流动路径82流体连通的副压缩的空气流动路径124。
多个共环出口86可沿共环AFS喷射器70的长度和深度定位，以提供用于引入共环副燃料/空气射流的多个喷射点。尽管图5示出在共环AFS喷射器70的前侧和后侧88、90中的各个上的单个出口86，但应理解的是，前侧和后侧88、90中的一者或二者可包括多个出口86和流体地联接于歧管110、120的相应的导管112、122，歧管110、120构造成将压缩的空气和副燃料分配至相应的导管112、122。各出口86由管中管组件形成，该管中管组件包括副燃料导管112和副压缩的空气导管122，如图6和7所示。将副燃料和压缩的空气喷射到压缩的空气流动路径82中有助于改善副燃料和压缩的空气之间的混合，提高副燃料的动量，从而导致更好的穿透和与压缩的空气的混合。
图7是沿图6的VII-VII线截取的共环出口86的截面图。副燃料流动穿过副燃料导管112内的副燃料流动路径114。副燃料导管具有第一壁148，第一壁148具有内侧直径150和外侧直径152。在所示的示例性实施例中，第一壁148的内侧直径150近似0.105英寸，且第一壁148的外侧直径近似0.125英寸，但其他尺寸是可能的。压缩的空气流动穿过穿过副压缩的空气导管122的副压缩的空气流动路径124。副压缩的空气导管122具有第二壁156，第二壁156具有内侧直径158和外侧直径160。在所示的示例性实施例中，第二壁156的内侧直径158近似0.175英寸，第二壁156的外侧直径160近似0.195英寸，但其他尺寸是可能的。注意如所描绘的，副压缩的空气流动路径124以基本上共环的，且在一些实施例中同轴的布置围绕副燃料流动路径114配置。
图8是轴向燃料分级过程200的一个实施例的流程图。在框202中，从副燃料源接收副燃料流。副燃料可为任何适合的气态或液体燃料，诸如天然气、液化天然气(LNG)、合成气、相关石油气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料、或它们的任何组合。备选地，副燃料可从主燃料供应源接收，且因此可为相同类型的燃料。副燃料流可由副燃料歧管110接收，且被分配至一个或更多个副燃料导管112。在框204中，可从压缩的空气源接收主压缩的空气流。压缩的空气流可直接来自压缩机或来自其他压缩的空气源。
在框206中，副压缩的空气流被从主压缩的空气流82转移，穿过副压缩的空气歧管120，且被分配到一个或更多个副压缩的空气导管122。从主压缩的空气流转移副压缩的空气流的一个实施例参照图5示出和论述。在框208中，副压缩的空气流可以共环布置围绕副燃料路径114引导。例如，副压缩的空气流可被引导穿过副压缩的空气导管122，副压缩空气导管122与副燃料导管112基本上共环，且在一些情况下同轴，如参照图5示出和论述的。副燃料导管112和副压缩的空气导管122的一个实施例在图7中示出。在图7的实施例中，第一壁148限定副燃料流动路径114。以共环布置围绕第一壁148配置的第二壁156和第一壁148限定副压缩的空气流动路径124。副燃料流和副压缩的空气流被引导穿过相应的导管112、122至一个或更多个共环出口86。
在框210中，副燃料流和副压缩的空气流沿基本上横向于主压缩的空气流动路径82的方向(例如，穿过共环出口86)喷射到主压缩的空气流82中(例如，穿过AFS喷射器70的主体74)。副燃料与压缩的空气在压缩的空气流动时混合，从而形成燃料和空气混合物。在框212中，燃料和空气混合物被引导到燃气涡轮发动机10的燃烧器16的过渡管道54中。
本发明的技术效果包括副燃料和压缩的空气到压缩的空气射流中的共环喷射，压缩的空气射流被引导到燃气涡轮燃烧器的过渡管道中。所公开的技术改善压缩的空气和副燃料的混合，从而导致燃气涡轮发动机的减少的排放。
尽管本喷射器70的例示包括单对共环出口86，但应理解的是，可使用任何数量的出口86。此外，虽然贯穿说明参照在燃烧器16的过渡管道54中发生的轴向燃料分级，但应理解的是，本喷射器70可用在衬套的后端中(在头端50与过渡管道54之间)，或者其可用在具有一元化的衬套和过渡管道(有时称为“单片”)的燃烧器中的头端50下游的任何部位处。因此，用语“过渡管道”近似地解释为用于将热燃烧气体从燃烧器10的头端50传送到涡轮区段20的结构。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本发明的可取得专利的范围通过权利要求限定，并且可包含其他本领域人员想到的实例。如果这种其他实例具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的文字语言无显著差别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种用于燃气涡轮(10)的轴向燃料分级喷射器(70)，其包括：
主体(170)，其包括上游端(172)和下游端(174)，所述主体(170)限定主压缩的空气流动路径(82)，压缩的空气穿过所述主压缩的空气流动路径(82)从压缩的空气源(61)流动至燃气涡轮燃烧器(16)的过渡管道(54)，所述主体(170)包括配置在其内部表面(80)上的多个出口(86)，其中，所述多个出口(86)中的各出口(86)包括：
副燃料导管(112)，其与副燃料源(60)流体地连通，所述副燃料导管(112)包括限定副燃料路径(114)的第一壁(148)；以及
副压缩的空气导管(122)，其配置在所述副燃料导管(112)的径向外侧，且与所述压缩的空气源(61)流体地连通，所述副压缩的空气导管(122)包括以基本上共环的布置围绕所述第一壁(148)配置的第二壁(156)，其中，所述第一壁(148)和所述第二壁(156)限定副压缩的空气流动路径(124)；
其中，各出口(86)构造成沿横向于所述主压缩的空气流动路径(82)的方向将副燃料和压缩的空气喷射到所述主压缩的空气流动路径(82)中，从而形成燃料-空气混合物。
2.根据权利要求1所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述喷射器(70)构造成将所述燃料-空气混合物引导到所述燃气涡轮(10)的燃烧器(16)的所述过渡管道(54)。
3.根据权利要求1所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述副燃料是天然气、液化天然气(LNG)、合成气、甲烷、乙烷、丁烷丙烷、生物气体、沼气、填埋气体、煤矿气体、汽油、柴油、石脑油、煤油、甲醇、生物燃料、或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述第一壁(148)具有大约0.105英寸的内侧直径(150)和大约0.125英寸的外侧直径(152)。
5.根据权利要求1所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述第二壁(156)具有大约0.175英寸的内侧直径(158)和大约0.195英寸的外侧直径(160)。
6.根据权利要求1所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述主体(74)的所述内部表面(80)具有基本上卵形的形状，且所述副压缩的空气导管(122)与所述副燃料导管(112)同心。
7.根据权利要求6所述的轴向燃料分级喷射器(70)，其特征在于，所述主体(74)的所述内部表面(80)的基本上卵形的形状包括前侧(88)和后侧(90)，所述前侧(88)和所述后侧(90)由弧形端壁连接，且其中，所述多个出口(86)沿所述主体(74)的所述前侧(88)和所述后侧(90)均匀地间隔。
8.一种轴向燃料分级(AFS)方法(200)，其包括：
从副燃料源(60)接收副燃料流；
从压缩的空气源(61)接收主压缩的空气流；
从所述主压缩的空气流转移副压缩的空气流；
以基本上共环的布置围绕所述副燃料流引导所述副压缩的空气流；
经由孔口(86)的共环布置沿基本上横向于所述主压缩的空气流的方向将所述副燃料流和所述副压缩的空气流喷射到所述主压缩的空气流中，从而形成燃料-空气混合物；以及
在所述燃烧器(16)的头端区域(50)的下游将所述燃料-空气混合物引导到燃气涡轮(10)的燃烧器(16)中。
9.根据权利要求8所述的AFS方法(200)，其特征在于，包括将所述燃料-空气混合物引导到所述燃烧器(16)的过渡管道(54)中。
10.根据权利要求9所述的AFS方法(200)，其特征在于，所述压缩的空气源(61)是所述燃烧器(16)的所述头端区域(50)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240103 Address after: Swiss Baden Patentee after: GENERAL ELECTRIC CO. LTD. Address before: New York State, USA Patentee before: General Electric Co. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |