CN107091485B - 用于预混合燃料喷嘴的仅气体筒状件 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料喷嘴(100)的仅气体筒状件(102)包括：凸缘(152)，其限定用于接纳气体燃料的多个孔口(166)；外管(148)，其联接至凸缘(152)；以及内管(158)，其在外管(148)内沿轴向延伸。内管(158)和外管(148)在它们之间限定燃料通路(160)，并且燃料通路(160)与凸缘(152)的多个孔口(166)流体连通。燃料分配末梢(142)设置于仅气体筒状件(102)的下游端部处，并且限定多个燃料口(170)，其沿着燃料分配末梢(142)的外表面沿周向隔开，且围绕燃料分配末梢(142)的外表面环状地布置。燃料口(170)与燃料通路(160)流体连通。

Description

用于预混合燃料喷嘴的仅气体筒状件
联邦研究声明
本发明是借助政府支持在由能源部授予的合同号No.DE-FC26-05NT42643下完成的。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涉及用于燃烧系统的燃料喷嘴。更具体地，本公开针对仅气体筒状件(gas-only cartridge)，其用于使燃料和吹扫气体预混合来在燃烧系统的燃烧室内燃烧。
背景技术
燃气涡轮通过使燃料在燃烧系统或多个燃烧器中燃烧，以创建经过涡轮的高能量的燃气，由此促使涡轮转子轴旋转，而由此运行。可以将转子轴的旋转能经由联接至转子轴的发电机而转换成电能。作为将氮氧化物(NOx)排放量保持得较低的手段，各燃烧器大体上包括可在燃烧区的上游提供燃料和空气的预混合的燃料喷嘴。
通常采用诸如天然气的气体燃料来作为用于发电的燃气涡轮发动机中的易燃流体。在一些实例中，对于燃烧系统，可期望的是，不对燃烧硬件作出改变，就能够使诸如馏分油的液体燃料燃烧。具有气体和液体燃料的能力两者的配置被称为“双燃料”燃烧系统。在典型的配置中，通过装配于气体预混合燃料喷嘴的中心的筒状件而提供液体燃料喷射。
为了给燃气涡轮的操作人员提供在仅气体的运行与双燃料运行之间切换的能力，常规的燃料喷嘴可以安装有可以容易地用液体燃料筒状件替换的空筒状件或虚设筒状件。用于仅气体的运行的这些空筒状件只不过填补最终可能被液体燃料筒状件占据的燃料喷嘴的中心的空间。典型地用空气吹扫空筒状件，以使筒状件的面向燃烧区的末梢冷却，来将末梢保持于可接受的温度。
大部分的燃气涡轮操作人员主要地依赖于气体燃料的燃烧，并且，采用燃烧系统的仅气体的配置。在运行期间，燃烧系统指引吹扫流穿过或围绕空筒状件的末梢部分。虽然该吹扫流通常是穿过燃烧器的总流量的一小部分，但在燃烧之前，吹扫流不参与燃料/空气预混合，且因此，不有助于NOx排放量的降低。通常可期望和规章所要求的是将燃气涡轮NOx排放量保持于最低的可达到的水平。
发明内容
方面和优点在以下的描述中在下文中陈述，或可以从描述显而易见，或可以通过实践而习得。
本公开的一个实施例是一种用于燃料喷嘴的仅气体筒状件。仅气体筒状件包括限定用于接纳气体燃料的多个孔口的凸缘。外管联接至凸缘，并且从凸缘沿轴向向外延伸。内管在外管内沿轴向延伸，使得内管和外管在它们之间沿径向限定燃料通路。燃料通路与凸缘的多个孔口流体连通。燃料分配末梢设置于仅气体筒状件的下游端部处。燃料分配末梢限定多个燃料口，其沿着燃料分配末梢的外表面沿周向隔开且围绕燃料分配末梢的外表面环状地布置。燃料口与燃料通路流体连通。
本公开的另一实施例是燃料喷嘴。燃料喷嘴包括中心主体和设置于中心主体的下游端部处的末梢主体。末梢主体限定沿轴向延伸穿过末梢主体的开口，并且包括沿周向隔开并在开口内沿着末梢主体的内表面定位的多个通道。各通道限定穿过末梢主体的上游表面和下游表面的流动通路。仅气体筒状件在中心主体内沿轴向延伸。仅气体筒状件包括外管、在外管燃料内沿轴向延伸的内管以及在它们之间沿径向限定的燃料通路。外管和中心主体在它们之间限定副预混合空气通路。仅气体筒状件还包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿过末梢主体的开口。燃料分配末梢包括与燃料通路流体连通的多个沿周向隔开的燃料口。各燃料口与末梢主体的相应的通道流体连通，并且各通道与副预混合空气通路流体连通。
另一实施例包括联接至外壳的端盖和具有联接至端盖的一侧的底部部分的燃料喷嘴。燃料喷嘴包括中心主体，其联接至底部部分且与底部部分同轴地对准。末梢主体设置于中心主体的下游端部处。末梢主体限定沿轴向延伸穿过末梢主体的开口，并且包括沿周向隔开并在开口内沿着末梢主体的内表面定位的多个通道。各通道限定穿过末梢主体的上游表面和下游表面的流动通路。仅气体筒状件在中心主体内沿轴向延伸。仅气体筒状件包括外管、在外管燃料内沿轴向延伸的内管以及在它们之间沿径向限定的燃料通路。外管和中心主体在它们之间限定副预混合空气通路。仅气体筒状件还包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿过末梢主体的开口。燃料分配末梢包括与燃料通路流体连通的多个沿周向隔开的燃料口。各燃料口与末梢主体的相应的通道流体连通，并且各通道与副预混合空气通路流体连通。
实施方案1. 一种用于燃料喷嘴的仅气体筒状件，所述仅气体筒状件包括：
凸缘，其限定用于接纳气体燃料的多个孔口；
外管，其联接至所述凸缘，并且从所述凸缘沿轴向向外延伸；
内管，其在所述外管内沿轴向延伸，其中所述内管和所述外管在它们之间限定燃料通路，其中所述燃料通路与所述凸缘的所述多个孔口流体连通；以及
燃料分配末梢，其设置于所述仅气体筒状件的下游端部处，所述燃料分配末梢限定多个燃料口，其沿着所述燃料分配末梢的外表面沿周向隔开，且围绕所述燃料分配末梢的所述外表面环状地布置，其中所述燃料口与所述燃料通路流体连通。
实施方案2. 根据实施方案1所述的仅气体筒状件，其特征在于，所述内管在所述仅气体筒状件内至少部分地限定空气通路。
实施方案3. 根据实施方案2所述的仅气体筒状件，其特征在于，所述燃料分配末梢限定沿着所述燃料分配末梢的下游表面设置的孔口，其中所述孔口与所述空气通路流体连通。
实施方案4. 根据实施方案2所述的仅气体筒状件，其特征在于，所述凸缘至少部分地限定至少一个空气回路，其中所述空气回路与所述空气通路流体连通。
实施方案5. 根据实施方案1所述的仅气体筒状件，其特征在于，所述多个燃料口的至少一个燃料口从沿周向相邻的燃料口沿轴向偏移。
实施方案6. 根据实施方案1所述的仅气体筒状件，其特征在于，所述凸缘形成为连接至燃气涡轮燃烧器的端盖的外表面。
实施方案7. 一种燃料喷嘴，包括：
中心主体；
末梢主体，其设置于所述中心主体的下游端部处，所述末梢主体限定沿轴向延伸穿过所述末梢主体的开口，并且包括沿周向隔开并在所述开口内沿着所述末梢主体的内表面定位的多个通道，其中各通道限定穿过所述末梢主体的上游表面和下游表面的流动通路；以及
仅气体筒状件，其在所述中心主体内沿轴向延伸，所述仅气体筒状件具有外管、在所述外管燃料内沿轴向延伸的内管以及在它们之间限定的燃料通路，其中所述外管和所述中心主体在它们之间限定副预混合空气通路，所述仅气体筒状件还包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿过所述末梢主体的所述开口，所述燃料分配末梢包括与所述燃料通路流体连通的多个沿周向隔开的燃料口，其中各燃料口与所述末梢主体的相应的通道流体连通，并且各通道与所述副预混合空气通路流体连通。
实施方案8. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述多个通道中的各通道为“U”形的。
实施方案9. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述多个通道在所述末梢主体的所述上游表面与所述下游表面之间沿着所述末梢主体的所述内表面以螺旋模式形成。
实施方案10. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述末梢主体的所述内表面在所述多个通道的各个沿周向相邻的通道之间形成对所述燃料分配末梢的外表面的密封件。
实施方案11. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述仅气体筒状件的所述内管在所述仅气体筒状件内至少部分地限定空气通路。
实施方案12. 根据实施方案11所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述仅气体筒状件的所述燃料分配末梢限定沿着所述燃料分配末梢的下游表面设置的孔口，其中所述孔口与所述空气通路流体连通。
实施方案13. 根据实施方案11所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述仅气体筒状件的所述凸缘至少部分地限定至少一个空气回路，其中所述空气回路与所述空气通路流体连通。
实施方案14. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述燃料分配末梢的所述多个燃料口中的至少一个燃料口从所述燃料分配末梢的沿周向相邻的燃料口沿轴向偏移。
实施方案15. 根据实施方案7所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述仅气体筒状件的所述凸缘形成为连接至燃气涡轮燃烧器的端盖的外表面。
实施方案16. 一种燃烧器，包括：
端盖，其联接至外壳；
燃料喷嘴，其具有联接至所述端盖的一侧的底部部分，所述燃料喷嘴包括：
中心主体，其联接至所述底部部分且与所述底部部分同轴地对准；
末梢主体，其设置于所述中心主体的下游端部处，所述末梢主体限定沿轴向延伸穿过所述末梢主体的开口，并且包括沿周向隔开并在所述开口内沿着所述末梢主体的内表面定位的多个通道，其中各通道限定穿过所述末梢主体的上游表面和下游表面的流动通路；以及
仅气体筒状件，其在所述中心主体内沿轴向延伸，所述仅气体筒状件具有外管、在所述外管燃料内沿轴向延伸的内管以及在它们之间限定的燃料通路，其中所述外管和所述中心主体在它们之间限定副预混合空气通路，所述仅气体筒状件还包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿过所述末梢主体的所述开口，所述燃料分配末梢包括与所述燃料通路流体连通的多个沿周向隔开的燃料口，其中各燃料口与所述末梢主体的相应的通道流体连通，并且各通道与所述副预混合空气通路流体连通。
实施方案17. 根据实施方案16所述的燃气涡轮，其特征在于，所述多个通道在所述末梢主体的所述上游表面与所述下游表面之间沿着所述末梢主体的所述内表面以螺旋模式形成。
实施方案18. 根据实施方案16所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述末梢主体的所述内表面在所述多个通道的各个沿周向相邻的通道之间形成对所述燃料分配末梢的外表面的多个密封件。
实施方案19. 根据实施方案16所述的燃气涡轮，其特征在于，所述仅气体筒状件的所述内管在所述仅气体筒状件内至少部分地限定空气通路，其中所述仅气体筒状件的所述燃料分配末梢限定沿着所述燃料分配末梢的下游表面设置的至少一个孔口，并且其中所述孔口与所述空气通路流体连通。
实施方案20. 根据实施方案16所述的燃气涡轮，其特征在于，所述燃料分配末梢的所述多个燃料口的至少一个燃料口从所述燃料分配末梢的沿周向相邻的燃料口沿轴向偏移。
本领域普通技术人员在检阅说明书后将更清楚地意识到此类实施例的特征和方面及其他。
附图说明
在包括对附图的参考的说明书的剩余部分中更具体地阐明各种实施例的全面而授权的公开，包括其对于本领域技术人员的最佳模式，在附图中：
图1是可以合并本公开的各种实施例的示例性燃气涡轮的功能框图；
图2是如可以合并本公开的各种实施例的示例性燃烧器的简化横截面侧视图；
图3是如可以合并本公开的一个或更多个实施例的示例性燃料喷嘴的横截面侧视图；
图4是根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的燃料喷嘴的末梢主体的放大等距视图；
图5是根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的燃料喷嘴的一部分的放大等距视图；
图6是根据本公开的至少一个实施例的仅气体筒状件的透视侧视图；
图7是根据本公开的至少一个实施例的安装至燃烧器的端盖的燃料喷嘴的一部分和仅气体筒状件的放大横截面侧视图；
图8提供了根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的燃料喷嘴的流动示意图；以及
图9是图8中所示出的燃料喷嘴的一部分的流动示意图。
零件列表
10 燃气涡轮
12 入口区段
14 压缩机
16 燃烧系统
18 燃烧器
20 涡轮
22 排气区段
24 轴
26 空气
28 压缩的空气
30 燃料
32 燃料供应
34 燃气
36 外壳
38 高压集气室
40 端盖
42 头端部分
44 燃烧衬套
46 燃烧区
48 热气路径
49-99 未使用
100 燃料喷嘴
102 仅气体筒状件
104 底部部分
106 中心主体
108 外套筒
110 转向导叶
112 主预混合空气通路
114 管/套筒
116 上游端部部分–外套筒
118 入口–主预混合空气通路
120 下游端部部分–外套筒
122 出口–主预混合空气通路
124 内套筒–底部部分
126 燃料回路–内套筒
128 燃料口–转向导叶
130 燃料回路–端盖
132 末梢主体
134 下游端部–中心主体
136 上游侧/表面–末梢主体
138 下游侧/表面–末梢主体
140 开口–末梢主体
142 燃料分配末梢
144 内表面–末梢主体
146 槽/狭槽/通道–末梢主体
147 冷却通路–末梢主体
148 外管–仅气体筒状件
150 第一端-仅气体筒状件外管
152 凸缘-仅气体筒状件
154 第二端-仅气体筒状件外管
156 副预混合空气通路-仅气体筒状件
158 内管-仅气体筒状件
160 燃料通路-仅气体筒状件
162 空气通路-仅气体筒状件
164 燃料回路–凸缘/端盖
166 孔口–凸缘-仅气体筒状件
168 空气回路–凸缘-仅气体筒状件
170 燃料口–燃料分配末梢-仅气体筒状件
172 外表面–燃料分配末梢-仅气体筒状件
174 孔口–燃料分配末梢-仅气体筒状件
176 下游表面–燃料分配末梢-仅气体筒状件
177-199 未使用
200 压缩的空气的第一部分
202 气体燃料
204 主燃料空气混合物
206 压缩的空气的第二部分
208 气体燃料
210 副燃料空气混合物
212 吹扫介质。
具体实施方式
现在，将对本公开的本实施例详细地作出参考，在附图中，图示本公开的一个或更多个示例。详述使用数字标示和字母标示来指附图中的特征。附图和描述中的相同或类似的标示用于指本公开的相同或类似的零件。
如本文中所使用的，术语“第一”、“第二”以及“第三”可以能互换地用于将一个构件与另一个区分开，并且，不旨在表明个别的构件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，并且，“下游”是指流体流至的方向。术语“径向地”是指基本垂直于特定的构件的轴向中心线的相对方向，并且，术语“轴向地”是指与特定的构件的轴向中心线基本上平行且/或同轴地对准的相对方向。
本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且，不旨在为限制的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“这个”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另有所指。将进一步理解到，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所阐明的特征、整体、步骤、运行、元件以及/或构件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、运行、元件、构件以及/或它们的组的存在或添加。
各示例经由解释而提供，而不是经由限制而提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本公开的范围或实质的情况下，能够作出修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征可以用于另一实施例上，以产生又一实施例。因此，旨在本公开涵盖属于所附权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变型。虽然出于图示的目的，大体上将在用于陆基发电燃气涡轮燃烧器的燃料喷嘴的背景下描述本公开的示例性实施例，但本领域普通技术人员将容易地意识到，本公开的实施例可以应用于任何样式或类型的用于涡轮机的燃烧器，并且，不限于用于陆基发电燃气涡轮的燃烧器或燃烧系统，除非在权利要求中明确地叙述。
现在参考附图，图1图示示例性燃气涡轮10的示意图。燃气涡轮10大体上包括：入口区段12；压缩机14，其设置于入口区段12的下游；燃烧系统16，其包括设置于压缩机14的下游的至少一个燃烧器18；涡轮20，其设置于燃烧器18的下游；以及排气区段22，其设置于涡轮20的下游。另外，燃气涡轮10可以包括将压缩机14联接至涡轮20的一个或更多个轴24。
在运行期间，空气26流动穿过入口区段12且到压缩机14中，在压缩机14中，使空气26逐渐地压缩，因而将压缩的空气28提供给燃烧器18。来自燃料供应32的燃料30喷射至燃烧器18中，与压缩的空气28的一部分混合，且焚烧以产生燃气34。燃气34从燃烧器18流动至涡轮20中，其中，将能量(动能和/或热能)从燃气34传递至转子叶片(未示出)，因而促使轴24旋转。然后，机械旋转能量可用于各种目的，诸如，以给压缩机14供能且/或发电。然后，可以经由排气区段22而将退出涡轮20的燃气34从燃气涡轮10排出。
如图2中所示，燃烧器18可以至少部分地由诸如压缩机排放壳的外壳36环绕。外壳36可以至少部分地限定高压集气室38，高压集气室38至少部分地环绕燃烧器18的各种构件。高压集气室38可以与压缩机16(图1)流体连通，以便从压缩机16接纳压缩的空气28。端盖40可联接至外壳36。在特定的实施例中，外壳36和端盖40可以至少部分地限定燃烧器18的头端体积或部分42。在特定的实施例中，头端部分42与高压集气室38和/或压缩机14流体连通。一个或更多个衬套或导管44可以至少部分地限定用于使燃料空气混合物燃烧的燃烧室或区46，且/或可以至少部分地限定穿过燃烧器的热气路径48，热气路径48用于将燃气34朝向至涡轮20的入口指引。
在各种实施例中，如图2中所示，燃烧器18包括一个或更多个燃料喷嘴100，其联接至端盖40，并且，朝向燃烧室46延伸。燃烧器18的各种实施例可以包括不同数量和布置的燃料喷嘴100，并且，不限于任何特定的数量的燃料喷嘴，除非在权利要求中另有指定。例如，在特定的配置中，一个或更多个燃料喷嘴100可以包括围绕中心燃料喷嘴环状地布置的多个燃料喷嘴。
图3示出了根据本公开的至少一个实施例的具有仅气体筒状件102的示例性燃料喷嘴100。在至少一个实施例中，燃料喷嘴100包括：底部部分104；中心主体106，其具有环形或管形状；外套筒或焚烧管108，其围绕中心主体106的至少一部分沿周向延伸；以及多个转向导叶110，其在中心主体106与外套筒108之间延伸。转向导叶110设置于主预混合空气通路112内，主预混合空气通路112限定于中心主体106与外套筒108之间。中心主体106可以由一个或更多个套筒或管114形成，这些套筒或管114沿着燃料喷嘴100的纵向轴线或轴向中心线与底部部分104同轴地对准。
外套筒108的上游端部部分116可以至少部分地限定通向主预混合空气通路112的入口118，并且，外套筒108的下游端部部分120可以至少部分地限定主预混合空气通路112的出口122。在至少一个实施例中，入口118与燃烧器18的头端42(图2)流体连通。底部部分104可以经由机械紧固件或通过其他连接器件而连接至端盖40的内表面。在特定的实施例中，底部部分104、中心主体106以及外套筒108沿着燃料喷嘴100的纵向轴线同轴地对准。
在一个实施例中，内套筒124可以在底部部分104和/或中心主体106的至少一部分内沿轴向延伸，并且，可以至少部分地环绕仅气体筒状件102的一部分。内套筒124可以至少部分地限定燃料回路或通路126，燃料回路或通路126用于将燃料提供给沿着转向导叶110中的一个或更多个设置/限定的多个燃料口128。燃料回路126可以与限定于端盖40中的一个或更多个燃料回路130流体连通。燃料口128与主预混合空气通路112流体连通。在一个实施例中，燃料回路126可以至少部分地限定于仅气体筒状件102的一部分与内套筒124之间。
在各种实施例中，末梢主体132设置于中心主体106的下游端部134处，且/或限定中心主体106的下游端部134。图4提供了根据本公开的至少一个实施例的末梢主体132的等距视图。图5提供了根据本公开的至少一个实施例的包括中心主体106的一部分(包括末梢主体132和仅气体筒状件102的一部分)的燃料喷嘴100的一部分的透视横截面图。如图4和图5中所示，末梢主体132包括与下游侧或表面138沿轴向隔开的上游侧或表面136。末梢主体132限定开口140(图4)，开口140延伸穿过上游表面136和下游表面138。如图5中所示，开口140可以确定尺寸为允许仅气体筒状件102的燃料分配末梢142至少部分地延伸穿过其。
在各种实施例中，如图4中所示，末梢主体132的内表面144包括且/或限定围绕开口140环状地布置的多个狭槽、槽或通道146。在特定的实施例中，各通道146延伸穿过末梢主体132的上游表面136和下游表面138，并且，限定通过末梢主体132的相应的流路。通道146可以具有任何横截面形状，并且，通道146的特定的横截面形状不限于特定的横截面形状，除非在权利要求中另有叙述。
通道146可以具有相同的横截面形状，或可以具有不同的横截面形状。在一个实施例中，如图4和图5中所示，通道146中的一个或更多个可以具有基本上“U”的横截面形状。其他横截面形状可以包括“C”或马蹄铁形状，其中，各通道146的壁部越过垂直面而与筒状件相遇或接合。在特定的实施例中，如图5的虚线中所示，通道146中的一个或更多个可以相对于燃料喷嘴100的轴向中心线而成角度。在一个实施例中，通道146可以诸如以螺旋模式定向，以便于对流过通道146的空气和/或燃料与空气的混合物赋予有角度的涡流。在一个实施例中，通道146中的一个或更多个可定向成以便于将燃料空气混合物流从轴向中心线朝向外套筒108沿径向向外指引。在至少一个实施例中，末梢主体132可以包括且/或限定多个沿周向隔开的冷却通路，如虚线147所指示的，这些冷却通路围绕通道146环状地布置或从通道146沿径向向外布置。冷却通路147可以提供为用于穿过末梢主体132的上游表面136和下游表面138的流体连通。
图6提供了根据本公开的至少一个实施例的仅气体筒状件102的透视侧视图。在至少一个实施例中，如图6中所示，仅气体筒状件102包括外管148。外管148可以包括联接至底部凸缘152的第一端150和连接至燃料分配末梢142且/或至少部分地限定燃料分配末梢142的第二端154。如图3中所示，底部凸缘152可以形成为连接至端盖40的外表面，并且，外管148可以从底部凸缘152延伸穿过端盖40。如图3中所示，在安装至燃料喷嘴100中时，仅气体筒状件102的外管148和中心主体106在它们之间至少部分地限定副预混合空气通路156。
如图3和图5中所示，仅气体筒状件102进一步包括内管158，内管158在外管148内沿轴向延伸。外管148与内管158沿径向隔开，以便于将燃料通路160限定于它们之间。在特定的实施例中，内管148在仅气体筒状件102内限定空气通路162。
图7提供了根据至少一个实施例的如图3中所示的仅气体筒状件102的一部分(包括底部凸缘152的一部分和端盖40的一部分)的放大横截面侧视图。如图7中所示，底部凸缘152和/或端盖40可以至少部分地限定燃料回路164，燃料回路164用于将气体燃料提供给仅气体筒状件102的燃料通路160。在特定的实施例中，如图6和图7中所示，底部凸缘152可以限定多个沿周向隔开的孔口166，孔口166提供为用于燃料回路164与燃料通路160之间的流体连通。在特定的实施例中，底部凸缘152可以限定一个或更多个空气回路，这些空气回路用于将吹扫或冷却介质提供给仅气体筒状件102的空气通路162。
在各种实施例中，如图5和图6中所示，燃料分配末梢142包括且/或限定围绕燃料分配末梢142沿周向隔开的多个燃料口170。燃料口170提供为用于燃料通路160与通道146中的一个或更多个之间的流体连通。在一个实施例中，燃料分配末梢142的外表面172和末梢主体132的内表面144在它们之间形成多个密封件，以便于至少部分地使各通道146与沿周向相邻的通道146流体地隔离。
在各种实施例中，如图5中所示，各燃料口170与一个对应的通道146对准且/或流体连通。在特定的实施例中，燃料口170中的一个或更多个可定向成以便于将气体燃料流从燃料分配末梢142的外表面172沿与流过通道146的压缩的空气流基本上垂直的方向沿径向向外指引至各相应的通道146中。在特定的实施例中，燃料口170中的一个或更多个可以相对于燃料喷嘴100的轴向中心线而成角度。例如，燃料口170中的一个或更多个可以成角度至末梢主体132的上游表面136中或朝向末梢主体132的上游表面136而成角度。另外或在备选方案中，在特定的实施例中，燃料口170中的一个或更多个可以朝向末梢主体132的下游表面138而成角度。在一个实施例中，如图6中所示，至少一个燃料口170相对于仅气体筒状件102的轴向中心线而从沿周向相邻的燃料口170沿轴向偏移。
在一个实施例中，如图5和图6中所示，燃料分配末梢142包括且/或限定至少一个孔口174，孔口174提供为用于从空气通路162穿过燃料分配末梢142的流体连通。孔口174大体上延伸穿过燃料分配末梢142的下游表面176。
图8是根据本公开的至少一个实施例的如图3中所示的燃料喷嘴100的流程图。图9提供了如图8中所示的燃料喷嘴100的一部分(包括中心主体106的一部分、末梢主体132以及仅气体筒状件102的一部分)的放大横截面侧视图。在燃料喷嘴100的预混合运行期间，如图8中示意地示出，压缩的空气的第一部分200，诸如来自压缩机14(图1)的压缩的空气28，进入主预混合空气通路112的入口118。转向导叶110对压缩的空气的第一部分200赋予有角度的涡流。气体燃料202流动至底部部分104中，并且，导引至转向导叶110，在该处，气体燃料202经由多个燃料口128而喷射至压缩的空气的第一部分200中，由此在转向导叶110的下游产生主燃料空气混合物。主燃料空气混合物204经由出口122而从外套筒108流动至燃烧室或区46(图2)中。
压缩的空气的第二部分206可以导引至副预混合空气通路156中。在特定的实施例中，压缩的空气的第二部分206从主预混合空气通路112穿过限定于中心主体106中且/或由中心主体106限定的一个或更多个通路或孔而导引至副预混合空气通路156中。如图8和图9中所示，然后，压缩的空气的第二部分206导引至末梢主体132的通道146中的每一个中。气体燃料208经由孔口166而从燃料回路164(图8)流动且至仅气体筒状件102的燃料通路160中。
如图9中所示，气体燃料208 经由燃料口170而流动至相应的通道146中的每一个中。各相应的通道146中的压缩的空气的第二部分206与气体燃料208混合，以便于将副燃料空气混合物210提供给燃烧室46。
在特定的实施例中，诸如压缩的空气的吹扫或冷却介质 212流动至空气通路162中且流过空气通路162。吹扫介质212经由孔口174或多个孔口174而退出空气通路162，从而使仅气体筒状件102的燃料分配末梢142的下游表面冷却。在特定的实施例中，压缩的空气的第二部分206的一部分可以导引通过冷却通路147(图5)，从而给末梢主体132的下游表面138提供冷却。
燃料喷嘴100，特别地，如本文中所描述的仅气体筒状件102提供优于现有的双燃料类型的燃料喷嘴100的各种技术效益。仅气体筒状件102以预混合的燃料喷射设计取代现有的空筒状件或仅吹扫空气的筒状件。如本文中所描述的仅气体筒状件102使空气206与气体燃料208预混合，由此改进排放物输出而不牺牲耐久性。另外，由仅气体筒状件102提供的单独的燃料/空气预混合可以通过降低贫油熄火的趋势和减少也被称为动态的燃烧热声不稳定性来提高火焰稳定性且改进可操作性。维持末梢主体132的充足的冷却的如本文中所描述的仅气体筒状件102可以按最小的改变改造成现有的燃烧器，并且，兼容双燃料应用，因为，可以将仅气体筒状件102去除且用液体筒状件取代。
本书面描述使用了实例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种用于燃料喷嘴(100)的仅气体筒状件(102)，所述仅气体筒状件(102)包括：
凸缘(152)，其限定用于接纳气体燃料的多个孔口(166)；
外管(148)，其联接至所述凸缘(152)且从所述凸缘(152)沿轴向向外延伸；
内管(158)，其在所述外管(148)内沿轴向延伸，其中所述内管(158)和所述外管(148)在它们之间限定燃料通路(160)，其中所述燃料通路(160)与所述凸缘(152)的所述多个孔口(166)流体连通；以及
燃料分配末梢(142)，其设置于所述仅气体筒状件(102)的下游端部处，所述燃料分配末梢(142)限定多个燃料口(170)，其沿着所述燃料分配末梢(142)的外表面沿周向隔开，且围绕所述燃料分配末梢(142)的外表面环状地布置，其中所述燃料口(170)与所述燃料通路(160)流体连通；且
其中，所述内管(158)在所述仅气体筒状件(102)内至少部分地限定空气通路(162)，且所述燃料分配末梢(142)限定沿着所述燃料分配末梢(142)的下游表面(138)设置的孔口(174)，其中所述孔口(174)与所述空气通路(162)流体连通并且沿着所述仅气体筒状件(102)的轴向中心线延伸。
2.根据权利要求1所述的仅气体筒状件(102)，其特征在于，所述凸缘(152)至少部分地限定至少一个空气回路(168)，其中所述空气回路(168)与所述空气通路(162)流体连通。
3.根据权利要求1所述的仅气体筒状件(102)，其特征在于，所述多个燃料口(170)的至少一个燃料口(170)从沿周向相邻的燃料口(170)沿轴向偏移。
4.根据权利要求1所述的仅气体筒状件(102)，其特征在于，所述凸缘(152)形成为连接至燃气涡轮燃烧器的端盖的外表面。
5.一种燃料喷嘴(100)，包括：
中心主体(106)；
末梢主体(132)，其设置于所述中心主体(106)的下游端部处，所述末梢主体(132)限定沿轴向延伸穿过所述末梢主体(132)的开口(140)，并且包括沿周向隔开并在所述开口(140)内沿着所述末梢主体(132)的内表面(144)定位的多个通道(146)，其中各通道(146)限定穿过所述末梢主体(132)的上游表面(136)和下游表面(138)的流动通路；以及
仅气体筒状件(102)，其在所述中心主体(106)内沿轴向延伸，所述仅气体筒状件(102)具有外管(148)、在所述外管(148)燃料内沿轴向延伸的内管(158)以及在它们之间限定的燃料通路(160)，其中所述外管(148)和所述中心主体在它们之间限定副预混合空气通路(162)，所述仅气体筒状件(102)还包括燃料分配末梢(142)，其至少部分地延伸穿过所述末梢主体(132)的所述开口(140)，所述燃料分配末梢(142)包括与所述燃料通路(160)流体连通的多个沿周向隔开的燃料口(170)，其中各燃料口(170)与所述末梢主体(132)的相应的通道(146)流体连通，并且各通道(146)与所述副预混合空气通路(162)流体连通。
6.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个通道(146)中的各通道(146)为“U”形的。
7.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个通道(146)在所述末梢主体(132)的所述上游表面(136)与所述下游表面(138)之间沿着所述末梢主体(132)的所述内表面(144)以螺旋模式形成。
8.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述末梢主体(132)的所述内表面(144)在所述多个通道(146)的各个沿周向相邻的通道(146)之间形成对所述燃料分配末梢(142)的外表面的密封件。
9.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述仅气体筒状件(102)的所述内管(158)在所述仅气体筒状件(102)内至少部分地限定空气通路(162)。
10.根据权利要求9所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述仅气体筒状件(102)的所述燃料分配末梢(142)限定沿着所述燃料分配末梢(142)的下游表面(138)设置的孔口(174)，其中所述孔口(174)与所述空气通路(162)流体连通。
11.根据权利要求9所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述仅气体筒状件(102)的凸缘(152)至少部分地限定至少一个空气回路(168)，其中所述空气回路(168)与所述空气通路(162)流体连通。
12.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述燃料分配末梢(142)的所述多个燃料口(170)中的至少一个燃料口(170)从所述燃料分配末梢(142)的沿周向相邻的燃料口(170)沿轴向偏移。
13.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述仅气体筒状件(102)的凸缘(152)形成为连接至燃气涡轮燃烧器的端盖(40)的外表面。
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