CN107709884A - 燃料喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

一种系统包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括围绕中心轴线设置的第一壁、围绕第一壁设置的第二壁以及设置在第一壁和第二壁之间的多个凸瓣，其中所述多个凸瓣围绕所述中心轴线间隔开以限定多个流动通道，并且所述多个流动通道被配置成将多个流输出到火焰区域中。

Description

燃料喷嘴组件

发明背景

本说明书公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。

燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以产生热燃烧气体，热燃烧气体继而驱动一个或多个涡轮级。特别地，热燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，由此驱动轴以使一个或多个负载旋转，例如发电机。燃气涡轮发动机包括一个或多个燃料喷嘴组件，以将燃料和空气喷射到燃烧器中。燃料喷嘴组件的设计和构造可以显著影响废气排放物(例如，氮氧化物、一氧化碳等)以及燃料喷嘴组件的部件的寿命。此外，燃料喷嘴组件的设计和构造可以显著影响安装、拆卸、维护和一般维修的时间、成本和复杂性。因此，期望改进燃料喷嘴组件的设计和构造。

发明内容

在范围方面与初始要求保护的发明相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不意图限制要求保护的发明的范围，相反，这些实施例意图仅提供本发明的可能形式的简短总结。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文阐述的实施例的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括围绕中心轴线设置的第一壁、围绕第一壁设置的第二壁以及设置在第一壁和第二壁之间的多个凸瓣(lobes)，其中所述多个凸瓣围绕所述中心轴线间隔开以限定多个流动通道，并且所述多个流动通道被配置成将多个流输出到火焰区域中。

在第二实施例中，一种系统包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括围绕中心轴线设置的第一壁、围绕第一壁设置的第二壁以及设置在第一壁和第二壁之间的多个凸瓣。所述多个凸瓣围绕中心轴线间隔开以限定多个流动通道，并且所述多个凸瓣延伸到燃料喷嘴的下游端部部分。

在第三实施例中，一种系统包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括多个凸瓣。所述多个凸瓣围绕中心轴线间隔开以限定多个流动通道，并且所述多个凸瓣延伸到燃料喷嘴的下游端部部分。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，在附图中：

图1是具有燃料喷嘴组件的涡轮系统的实施例的框图，该燃料喷嘴组件包括带凸瓣护罩；

图2是图1的涡轮系统的燃烧器的实施例的截面图，其中燃烧器包括具有带凸瓣护罩的多个燃料喷嘴组件；

图3是图1的燃料喷嘴组件和带凸瓣护罩的实施例的剖视图，其中燃料喷嘴组件和带凸瓣护罩包括多个燃料喷射端口和多个燃料和空气混合区域；

图4是图3的燃料喷嘴组件的下游端部部分的实施例的透视图，其中燃料喷嘴组件的下游端部部分包括具有多个凸瓣和注入端口的带凸瓣护罩；

图5是图3的燃料喷嘴组件的下游端部部分的实施例的俯视图，其中下游端部部分包括带凸瓣护罩，该带凸瓣护罩具有围绕燃料喷嘴组件的轴向轴线周向间隔开、并朝燃料喷嘴组件的中心引燃器径向延伸的多个凸瓣；

图6是图3和图5的燃料喷嘴组件的下游端部部分的实施例的局部俯视图；

图7是带凸瓣护罩的实施例的剖面图，其中带凸瓣护罩包括凸瓣通道，该凸瓣通道具有朝燃料喷嘴组件的下游端部部分减小的直径；

图8是沿线8-8截取的图7的带凸瓣护罩的实施例的局部截面俯视图，示出了燃料喷嘴组件的下游端部部分的上游的多个凸瓣的径向长度；

图9是沿着线9-9截取的图7的带凸瓣护罩的实施例的局部截面俯视图，示出了多个凸瓣在下游方向上增加的径向长度；

图10是沿着线10-10截取的图7的带凸瓣护罩的实施例的局部截面俯视图，示出了多个凸瓣在下游方向上增加的径向长度；

图11是带凸瓣护罩的实施例的局部俯视图，其中带凸瓣护罩包括具有圆形形状的凸瓣引燃器开口；

图12是带凸瓣护罩的实施例的局部俯视图，其中带凸瓣护罩包括具有多个球状物的凸瓣引燃器开口；和

图13是带凸瓣护罩的实施例的局部俯视图，其中带凸瓣护罩包括具有渐缩形状的凸瓣引燃器。

具体实施方式

下文将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统有关和与商业有关的约束，所述约束可能在不同实施方案之间有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，然而对于受益于本发明的所属领域的技术人员来说，这些都是设计、构造和制造中的常规任务。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一”和“所述”旨在表示存在一个或多个所述元件。术语“包括”和“具有”意图是包括性的且意味着可能存在除了所列元素之外的额外元素。

本公开涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件将燃料和氧化剂(例如空气)的混合物提供给燃气涡轮发动机的燃烧区域(例如，火焰区域)以产生火焰。涡轮将来自火焰的热能转换成用于向机器(例如，发电机、泵等)提供动力的机械能。燃料喷嘴组件通常控制在燃烧区域内的燃料喷嘴组件下游的火焰的特性(例如，长度、形状等)以及排放物的产生。例如，燃料喷嘴组件包括支撑结构(例如主体)，其限定用于接收燃料和空气流从而产生混合物的内部容积部(interior volume)。另外，燃料喷嘴组件包括可移除地联接到支撑结构的喷嘴护罩，该喷嘴护罩包括限定通道的多个凸瓣，所述通道将燃料和空气混合物流分隔成彼此间隔开的多个料流(streams)。凸瓣延伸到燃料喷嘴组件的下游端部部分，从而有助于在料流离开燃料喷嘴组件时分离这些料流。通过在燃料喷嘴组件中将燃料和空气混合物分成多个流，在燃烧区域中产生的初级火焰(primary flame)可以被分成多个火焰，所述多个火焰与由不分割的燃料和空气混合物产生的初级火焰相比具有更短的火焰长度(和更小的体积)。此外，燃料喷嘴组件包括多个水力直径(hydraulicdiameters)，其加速燃料和空气混合物的混合，由此产生均匀焚烧(例如，燃烧)的同质的燃料和空气混合物(homogenous fuel and air mixture)。这样，本文公开的燃料喷嘴组件可以减少在高火焰温度(例如，高于1500℃的火焰温度)下产生的排放物，并且可以用于具有小反应区容积部(例如，反应区时间为大约5毫秒(msec)或更少)的燃烧器中。燃料喷嘴组件的水力直径被定义为流动面积(FA)的四倍/湿周(wetted perimeter)(P)(4FA/P)，其中P是与燃料/空气混合物流接触的周边表面。

喷嘴护罩还包括凸瓣通道(例如，凸瓣指状物(lobe fingers))，其将额外的燃料和氧化剂(例如空气)混合，并将额外的燃料和空气混合物引导至燃烧区域以产生次级火焰(secondary flames)。次级火焰将多个火焰锚定到喷嘴护罩组件，由此在较低负载条件下稳定多个初级火焰。通过改变初级火焰的特性(例如，火焰长度/形状)，对于低于大约1500℃的火焰温度，可以减少CO和未焚烧的碳氢化合物(UHC)排放物的产生(即，燃烧效率提高)。此外，由于公开的燃料喷嘴提高了燃烧效率，所以燃料喷嘴组件可以与具有小反应时间区的燃烧器一起使用。因此，目前描述的系统可以例如降低制造成本，延长设备寿命和/或降低排放。

图1示出了涡轮系统10的实施例的框图。如下面详细描述的，所公开的涡轮系统10(例如，燃气涡轮发动机)可以采用如下所述的燃料喷嘴组件，其可以改善系统耐用性、可操作性和可靠性。如图所示，系统10包括压缩机12(例如，具有一个或多个压缩级)、一个或多个涡轮燃烧器14、和涡轮16(例如，具有一个或多个涡轮级)。涡轮燃烧器14可以是围绕涡轮系统10的旋转轴线周向地延伸的环形燃烧器，或者系统10可以包括围绕旋转轴线周向地间隔开的多个燃烧器14。涡轮燃烧器14可以包括一个或多个燃料喷嘴组件20，所述一个或多个燃料喷嘴组件20被配置为接收燃料22和加压氧化剂24两者，加压氧化剂为例如空气、氧气、富氧空气、氧减少空气、或它们的任何组合。虽然下面的讨论将氧化剂称为空气24，但任何合适的氧化剂都可以用于所公开的实施例。此外，在某些实施例中，可以将一种或多种流体(例如，燃料、蒸汽、诸如氮气的惰性气体、排气再循环(EGR)气体、或它们的任何组合)添加到燃料喷嘴组件20上游的氧化剂中。燃料喷嘴组件20将燃料22(例如，液体燃料和/或诸如天然气、合成气的气体燃料，或它们的组合)导引到涡轮燃烧器14中。每个燃料喷嘴组件20包括下面参照图3-13进一步详细说明的带凸瓣护罩26。带凸瓣护罩26设置在燃料喷嘴组件20的下游端部上，邻近涡轮燃烧器14。带凸瓣护罩26包括围绕燃料喷嘴组件20周向地设置的多个凸瓣25(例如，径向突起)，由此限定围绕燃料喷嘴组件20周向地设置的多个凸瓣通道27(例如，中间狭槽、流动通道或凸瓣流动通道)。换句话说，带凸瓣护罩26在围绕燃料喷嘴组件20的周向方向上在凸瓣25和凸瓣通道27之间交替。这样，多个凸瓣通道27(由于由凸瓣25引起的周向分裂或分割)将燃料22和空气24的流分割成离开燃料喷嘴组件20的混合的燃料空气流(或料流)的多个基本上分离的流或料流。此外，带凸瓣护罩26限定了附加通道，其将燃料和空气混合物的流分开，附加通道例如为在凸瓣25中每个中的一个或多个微混合通道。因此，相比于非分割燃料和空气混合物的初级火焰，由附加通道中的燃料和空气混合物的燃烧产生的初级火焰可以被分离成多个短的初级火焰。通过减小初级火焰的长度，可以减小燃烧区域的总体积，并因此减小燃烧器14的总体积。

压缩机叶片作为压缩机12的部件被包括。压缩机12内的叶片联接到轴28，并且将在轴28被涡轮16驱动而旋转时旋转，如下所述。压缩机12内的叶片的旋转将来自进气口30的空气32压缩成加压空气24。加压空气24接着被供应到涡轮燃烧器14的燃料喷嘴组件20中。加压空气24和燃料22的第一部分在由带凸瓣护罩26和燃料喷嘴组件20的中心体限定的通道中混合，并且加压空气24和燃料22的第二部分在与带凸瓣护罩26的凸瓣相关联的凸瓣通道中混合。因此，加压空气24和燃料22的第一部分和第二部分产生用于燃烧(例如，导致燃料更完全地焚烧的燃烧)的合适的燃料空气混合物比，从而不浪费燃料22或导致过量排放物。

涡轮燃烧器14点燃并燃烧燃料空气混合物，然后将热的加压燃烧气体34(例如，排气)传递到涡轮16中。涡轮叶片联接到轴28，轴28也联接到遍布涡轮系统10的其他几个部件。当燃烧气体34贴着涡轮16中的涡轮叶片并且在涡轮叶片之间流动时，涡轮16被驱动至旋转，这导致轴28旋转。最终，燃烧气体34经由排气出口36离开涡轮系统10。此外，轴28可以联接到负载38，负载38通过轴28的旋转被提供动力。例如，负载38可以是任何可以经由涡轮系统10的旋转输出产生功率的合适的装置，诸如发电机、飞机的螺旋桨等。

如上所述，带凸瓣护罩26将流过燃料喷嘴组件20的燃料和空气混合物的流的至少一部分分离(例如，分割)。在以下讨论中，可以参考涡轮系统10的轴向轴线或方向40、径向轴线或方向42、和/或周向轴线或方向44。图2是系统10的涡轮燃烧器14(例如，环形燃烧器)的透视图，该系统10具有用于向涡轮燃烧器14供应燃料22和空气24的一个或多个燃料喷嘴组件20及相关联的带凸瓣护罩26。虽然下面的讨论将涡轮燃烧器14称为环形燃烧器，但是任何其它合适的燃烧器构造都可以与燃料喷嘴组件20一起使用。在图示实施例中，涡轮燃烧器14包括由第一燃烧器边界48(例如，内部环形壁)和第二燃烧器边界50(例如，外部环形壁)限定的环形区域46。壁50(例如，第二燃烧器边界)围绕旋转轴线41周向地设置，区域46围绕壁50周向地设置，并且壁48(例如，第一燃烧器边界)围绕区域46和壁50周向地设置。涡轮燃烧器14包括在环形区域46内的多个喷嘴杆52(例如，径向突起、臂、辐条或悬臂构件)。例如，涡轮燃烧器14可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15个或更多个喷嘴杆52。每个喷嘴杆52与相邻的喷嘴杆52周向地(例如，沿着周向轴线44)间隔开距离53。喷嘴杆52可以包括安装系统(例如，安装凸缘)，以便于将喷嘴杆52联接并固定到涡轮燃烧器14。

图示喷嘴杆52每个包括两个燃料喷嘴组件20。例如，喷嘴杆52可以包括外部燃料喷嘴组件54和内部燃料喷嘴组件56。在某些实施例中，喷嘴杆52可以每个包括一个燃料喷嘴组件20或任何数量的喷嘴组件20(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个)。如上所述，燃料喷嘴组件20被配置成将燃料22和空气24的混合物导引到涡轮燃烧器14的燃烧器区域中。例如，燃料喷嘴组件20将燃料和空气混合物引导到涡轮燃烧器14的环形区域46中，在该区域中，燃料和空气混合物经历燃烧以产生用于为一个或多个机器(例如，发电机、飞机螺旋桨等)提供动力的热能。每个相应喷嘴杆50上的外部燃料喷嘴组件54和内部燃料喷嘴组件56可以输出相同或不同类型、组成和/或量的燃料22和/或氧化剂24。例如，外部燃料喷嘴组件54可以输出液体燃料22，内部燃料喷嘴组件56可以输出气体燃料22，反之亦然。类似地，外部燃料喷嘴组件54可以输出空气24，并且内部燃料喷嘴组件56可以输出天然气和/或合成气(例如，氧化剂24)，反之亦然。

在某些实施例中，外部燃料喷嘴组件54和内部燃料喷嘴组件56的带凸瓣护罩26可以具有相等数量的限定通道的凸瓣，所述通道将燃料和空气混合物的流分隔开。例如，外部燃料喷嘴组件54和内部燃料喷嘴组件56的带凸瓣护罩26可以各自具有从2到100或更多的任何数量的的凸瓣25，例如2、4、6、8、10、15、20、25个或更多个凸瓣25。在其他实施例中，每个相应的燃料喷嘴组件54、56的带凸瓣护罩26中的凸瓣25的数量是不同的。

图3是可以用于向涡轮燃烧器14供应燃料22和空气24的燃料喷嘴组件20的实施例的截面图。带凸瓣护罩26的详细视图还在图7中示出，并且在整个图3的讨论中被引用。除了带凸瓣护罩26之外，燃料喷嘴组件20包括主体60(例如，支撑结构)和中心体62。在一个实施例中，主体60、中心体62和带凸瓣护罩26是分离的结构，其例如通过诸如螺栓的可移除的紧固件、夹具、过盈配合、公母接头或它们的任何组合可移除地联接在一起。主体60、中心体62和带凸瓣护罩26每个围绕燃料喷嘴组件20的轴向轴线77周向地44延伸，并且可以具有大体环形的形状。在某些实施例中，燃料喷嘴组件20的每个部件(例如，主体60、中心体62和带凸瓣护罩26)是可分离的。在其他实施例中，主体60和中心体62是单个结构(例如，一体地形成为一件)，并且带凸瓣护罩26是可移除地联接到该单个结构(例如，体60、62)的单独的结构。也就是说，体60、62是不可分离的，并且带凸瓣护罩26是可分离的(例如，可移除的)。应当指出，主体60、中心体62和带凸瓣护罩26可以是单个结构(例如，不可分离的)。主体60、中心体62和带凸瓣护罩26可以通过3D打印/增材制造技术制造，使得主体60、中心体62和带凸瓣护罩26是一个结构(例如，不可移除地联接的)或单独的结构(例如，可移除地联接的)。在具有可移除地联接到主体60的带凸瓣护罩26的实施例中，主体60和带凸瓣护罩26可以包括联接特征，例如螺栓、螺钉、紧固件或任何其它合适的联接机构，其有助于主体60和带凸瓣护罩26的联接和脱开。在某些实施例中，中心体62可以通过过盈配合联接到主体60、带凸瓣护罩26、或它们的组合。

燃料喷嘴组件20包括有助于燃料22和空气24流动通过由主体60、中心体62和带凸瓣护罩26限定的燃料喷嘴组件20的内部容积部的各种特征。例如，中心体62包括限定中心引燃器(center pilot)70的中心引燃器导管(center pilot conduit)69(例如，中央环形壁)，中心引燃器70具有在燃料喷嘴组件20的下游端部部分72处的第一中心引燃器开口71(例如，轴向开口)和轴向地40在端部部分72的上游的第二中心引燃器开口74。导管69(或壁)围绕轴向轴线77周向地44延伸，从而限定了在开口71和74之间轴向地40延伸的轴向通道73。

第二中心引燃器开口74流体联接到燃料喷射器76，燃料喷射器76具有第一中心引燃器通道78(例如，导管)和一个或多个第二中心引燃器通道80(例如，导管)。第一中心引燃器通道78沿着轴向轴线77延伸，而所述一个或多个第二中心引燃器通道80与轴向轴线77径向地42偏移。在某些实施例中，通道78、80(例如，导管)彼此同轴和/或与燃料喷嘴组件20的轴向轴线77同轴。例如，第二中心引燃器通道80(例如，导管)可以围绕第一中心引燃器通道78(例如，导管)周向地44设置，使得第二中心引燃器80形成围绕第一中心引燃器通道78的环形部。通道78、80接收燃料22和/或加压空气24(例如，来自压缩机12)，并将燃料22和/或空气24分别经由第一引燃器开口84和第二引燃器开口86供应到与中心引燃器70相关联的混合区域90(例如，如虚线框所示)。第一混合区域90可以包括与开口84、86相邻的一个或多个叶片91(例如，旋流叶片或径向旋流器)，以促进燃料22和空气24的混合。例如，第一混合区域90可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个旋流叶片91。

中心体62还包括从轴向轴线77和中心引燃器70径向地42偏移的末端冷却通道92(例如，壁或导管93和95)。末端冷却通道92可以包括围绕轴向轴线77周向地44间隔开的多个离散通道、和/或围绕轴向轴线77周向地44延伸的公共环形通道。在某些实施例中，末端冷却通道92可以与中心引燃器70(例如，沿着轴向轴线77)同轴。末端冷却通道92(例如，导管93和95)在下游端部部分72处周向地44围绕中心引燃器70(例如，导管69)的至少一部分。在图示实施例中，导管93(例如，环形壁)周向地44围绕通道92的指向下游部分和导管95(例如，环形壁)，导管95周向地44围绕通道92的指向上游部分和中心引燃器70的导管69，并且导管69(例如，环形壁)沿着轴向轴线77围绕通道73。

如箭头94所示，冷却流体(例如，燃料22和/或加压空气24)朝下游端部部分72流过末端冷却通道92(例如，在导管93和95之间)，并且冷却燃料喷嘴组件20的下游端部部分72(例如，通过膜冷却、冲击冷却或任何其他合适的冷却技术)。例如，在图示实施例中，冷却流体94流过在下游端部部分72附近的穿孔冷却板97(例如，冲击和/或膜冷却板)中的一个或多个轴向冲击开口96(例如，1至100个)并冲击在燃料喷嘴组件20的内表面98(例如，轴向端板)上，从而冷却内表面98。例如，多个冲击开口96(例如，大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、50个或更多个)可以在沿着板97的不同径向和周向位置处围绕轴向轴线77周向地44间隔开，并且冲击开口96可以相对于轴向轴线77以不同的角度取向(例如，平行或以10、20、30、40、50、60、70或80度成锐角)。每个冲击开口96与冷却通道92(例如，冲击开口96的上游)的径向42宽度相比具有更小的直径。这样，流过冲击开口96的冷却流体94的速度增加，由此便于冷却流体94的冲击和对内表面98上的冷却。

在冲击内表面98之后，流过通道92的冷却流体94将流动方向从下游轴向方向(例如，在导管93和95之间)改变到上游轴向方向(例如，在导管95和69之间)。冷却通道92(例如，在导管95和69之间)将冷却流体94向上游朝第一混合区域90引导，在第一混合区域90处，冷却流体94经由一个或多个径向开口100(例如，1至100个)通过第一混合区域90内的导管69(例如，中心引燃器70的环形壁)离开末端冷却通道92。例如，多个径向开口100(例如，大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、50个或更多个)可以在沿着导管69的不同轴向和周向位置处围绕轴向轴线77周向地44间隔开，并且径向开口100可以相对于轴向轴线77以不同的角度取向(例如，垂直或以10、20、30、40、50、60、70或80度成锐角)。在通过第一中心引燃器开口71离开燃料喷嘴组件20之前，冷却流体94与离开在第一混合区域90中的燃料喷射器76的燃料22和空气24混合。

除了燃料喷射器76之外，燃料喷嘴组件20包括附加的燃料喷射端口，其将附加燃料22提供到燃料喷嘴组件20内的其他混合区域。例如，中心体62包括延伸到燃料端口103(例如，燃料喷射出口)的一个或多个燃料通道102(例如，燃料导管)，燃料端口103流体联接到第二混合区域106内的混合室104(例如，环形室)。如下面进一步详细讨论的，混合室104可以逐渐收敛到/成为凸瓣25和凸瓣通道27的正上游的喉部107(例如，具有减小的横截面流动面积的环形喉部)中。燃料端口103可以位于喉部107的上游、下游或直接位于喉部107的轴向位置处。此外，多个燃料端口103(例如，大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、50个或更多个)可以在不同的轴向、径向和周向位置处围绕轴向轴线77周向地44间隔开，并且燃料端口103可以相对于轴向轴线77以不同的角度取向(例如，平行、垂直或以10、20、30、40、50、60、70或80度成锐角)。在某些实施例中，燃料通道102包括第一部分和第二部分(包括燃料端口103)，第一部分沿着燃料喷嘴组件20的轴向轴线77轴向地40延伸，第二部分与轴线77交叉(例如，沿着径向轴线42)。燃料通道102将附加燃料22供应到混合室104，在混合室104中，附加燃料22与附加空气24混合。例如，附加燃料22在轴向方向40上朝向混合室104流过燃料通道102，然后在径向方向42上流过燃料端口103进入混合室104中。在混合室104中，附加燃料22与朝燃料喷嘴组件20的下游端部部分72流动的附加空气24的轴向流(例如，沿着轴向轴线77)混合。

混合室104由主体壁108的至少一部分和中心体壁110的第一部分限定。可包括壁93的中心体壁110大体上围绕轴向轴线77周向地44延伸(例如，环形壁110)。主体壁108大体上围绕轴向轴线77和中心体壁110周向地44延伸(例如，环形壁108)。混合室104在多个周向地44间隔的凸瓣通道27(例如，相邻凸瓣25之间的中间通道或狭槽)的上游，凸瓣通道27将在混合室104中产生的燃料和空气混合物分离(例如，周向地44分割)成离散的流动路径，从而导致火焰成形和稳定，如上所述。在图示实施例中，凸瓣通道27由中心体壁110的第二部分和第一带凸瓣护罩壁113(例如，内壁)限定。带凸瓣护罩壁113围绕轴向轴线77在直径上周向地44交替，由此限定凸瓣25和凸瓣通道27的交替布置。例如，如上所述，带凸瓣护罩26被配置成改变在混合室104中产生的燃料和空气混合物的流几何形状(flow geometry)(例如，通过分割)，同时带凸瓣护罩26也可以保持不包括诸如带凸瓣护罩26的带凸瓣护罩的燃料喷嘴组件的流动面积。燃料和空气混合物的流几何形状中的改变增强了在第二混合区域106中的预混合，从而稳定了燃烧器14中的火焰。

如图3所示(也参见图7的详细视图)，凸瓣25以实线示出，而凸瓣通道27以虚线示出。混合室104的径向尺寸105由实线箭头105示出，凸瓣通道27(例如，在中心体壁110与护罩壁113的径向最外表面115之间)的径向尺寸114(例如，径向通道尺寸或径向长度)由虚线箭头114示出，凸瓣25(例如，在护罩外壁154和护罩壁113的径向最内表面119之间)的径向尺寸116(例如，径向凸瓣尺寸或径向长度)由实线箭头116示出，并且凸瓣间隙118(例如，在中心体壁110和护罩壁113的径向最内表面119之间)的径向尺寸117(例如，径向间隙尺寸)由实线箭头117示出。此外，凸瓣通道27(例如，在喉部107和下游端部部分72之间)的轴向尺寸121(例如，轴向通道尺寸)由实线箭头121示出，而凸瓣25(例如，在喉部107和下游端部部分72之间)的轴向尺寸123(例如，轴叶凸瓣尺寸)由实线箭头123示出。如下面进一步详细讨论的，与凸瓣通道27、凸瓣25和凸瓣间隙118相关联的径向尺寸114、116和/或117可以在轴向方向40上沿着凸瓣通道27和凸瓣25的轴向尺寸121和/或123是恒定和/或可变的。例如，多个凸瓣25中的至少一个凸瓣25可以包括沿着凸瓣25的轴向凸瓣尺寸123的恒定的径向凸瓣尺寸116，或者多个凸瓣通道27中的至少一个通道27可以包括沿着凸瓣通道27的轴向通道尺寸121的恒定的径向通道尺寸114，或它们的组合。作为另一示例，多个凸瓣25中的至少一个凸瓣25可以包括沿着凸瓣25的轴向凸瓣尺寸123的可变径向凸瓣尺寸116(例如，在下游方向上逐渐增加、减小或两者)，或者多个凸瓣通道27中的至少一个通道27可以包括沿着凸瓣通道27的轴向通道尺寸121的可变径向通道尺寸114(例如，在下游方向上逐渐增加、减小或两者)，或者它们的组合。

在图3的图示实施例中(也参见图7的详细视图)，混合室104可以逐渐收敛到喉部107(例如具有减小的横截面流动面积的环形喉部)中，如由在下游方向上朝凸瓣25、凸瓣通道27和下游端部部分72的径向尺寸或尺寸105的减小所示。喉部107之后可以接着凸瓣25、凸瓣通道27和凸瓣间隙118，凸瓣25、凸瓣通道27和凸瓣间隙118也可以在径向尺寸(例如，114、116和117)上变化。在图示实施例中，限定凸瓣通道27的径向最外表面115在下游方向上从喉部107朝下游端部部分72远离轴向轴线77大体上径向向外42发散(例如，线性地、非线性地弯曲)，并且因此径向尺寸114在下游方向上逐渐增加(例如，线性地或非线性地)。在一些实施例中，在沿下游方向增加之前，径向尺寸114可以在某个轴向距离上减小和/或保持恒定。相比之下，限定凸瓣25和凸瓣间隙118的径向最内表面119在朝下游端部部分72的下游方向上朝轴向轴线77大体上径向向内42收敛(例如，线性地、非线性地弯曲)，并且因此径向尺寸117在下游方向上逐渐减小(例如，线性地或非线性地)，而径向尺寸116在下游方向上逐渐增加(例如，线性地或非线性地)。在一些实施例中，在沿下游方向减小之前，径向尺寸117可以在某个轴向距离上增加和/或保持恒定。此外，限定凸瓣通道27的径向最外表面115和限定凸瓣25和凸瓣间隙118的径向最内表面119大体上在下游方向上朝下游端部部分72径向地42远离彼此发散。在一些实施例中，限定凸瓣通道27的径向最外表面115的发散(例如，径向尺寸114增加)和限定凸瓣25和凸瓣间隙118的径向最内表面119的收敛(例如，径向尺寸117减小)可以彼此成反比例。

如图3进一步所示(也参见图7的详细视图)，逐渐收敛的凸瓣25和凸瓣间隙118以及逐渐发散的(或扩大的)凸瓣通道27有助于将燃料22和空气24的流逐渐分离或分割成多个燃料-空气流，所述多个燃料-空气流最终从燃料喷嘴组件20的下游端部部分72离开。此外，凸瓣25和凸瓣间隙118的同时收敛(例如，减小宽度117)和凸瓣通道27的发散(例如，增加宽度114)有助于保持通过燃料喷嘴组件20的合适流量，例如通过显著减少任何损失、保持基本恒定的横截面流动面积、和/或逐渐增加下游方向上的横截面流动面积。例如，径向尺寸114和径向尺寸117(或凸瓣25的径向尺寸)之间的反比例关系(inverselyproportional relationship)可以有助于保持在下游方向上基本恒定的横截面流动面积。在某些实施例中，多个凸瓣25中的至少一个凸瓣25的凸瓣尺寸相对于多个凸瓣通道27中的至少一个通道27的通道尺寸在沿着燃料喷嘴组件20的中心轴线77的下游轴向方向40上反比例地变化(change inversely)。凸瓣尺寸可以包括凸瓣25的径向凸瓣尺寸116、凸瓣25的凸瓣宽度(例如，图5中所示的宽度196)或凸瓣25的凸瓣横截面积(即，通过径向地42取向的平面)。通道尺寸可以包括凸瓣通道27的径向通道尺寸114、凸瓣通道27的通道宽度(例如，图5中所示的宽度198)、或凸瓣通道27的通道横截面积(即，通过径向地42取向的平面)。在某些实施例中，当通道尺寸在下游轴向方向40上朝下游端部部分72减小时，凸瓣尺寸增加，或者当通道尺寸在下游轴向方向40上朝下游端部部分72增加时凸瓣尺寸减小，或它们的组合。

例如，凸瓣通道27具有小于混合室104的第二径向尺寸105的第一径向尺寸114。因此，混合室104中的燃料和空气混合物流的水力直径(hydraulic diameter)大于凸瓣通道27中的燃料和空气混合物流的水力直径。例如，混合室104的水力直径可以为大约10毫米(mm)至大约110mm，并且凸瓣通道27的水力直径可以为大约4mm至大约10mm。如上所述，水力直径等于4FA/P，其中P是与燃料/空气混合物的流接触的周边表面。在某些实施例中，第二径向尺寸105朝下游端部部分72减小，使得混合室104的最小径向尺寸大约等于第一径向尺寸114。这样，在混合室中的燃料和空气混合物流朝凸瓣通道27逐渐收敛，由此当燃料和空气混合物流入较窄的凸瓣通道27时燃料和空气混合物的流速增加。

在分割流时，凸瓣25和凸瓣通道27可以促进燃料22和空气24的预混合。除了来自燃料通道102的燃料22之外，第二混合区域106可以接收来自围绕(例如，围绕轴向轴线77)一个或多个主体叶片124(例如，1至50个叶片)的主体增压室120(例如，环形室)的更多的燃料22。在某些实施例中，主体叶片124中的每个可以是旋流叶片，例如轴向和/或径向旋流叶片片，其被配置成产生旋流以增强燃料和空气的混合。主体增压室120和一个或多个主体叶片124(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个)在混合室104的上游。主体增压室120与多个主叶片开口126(例如，每个叶片1到50个叶片开口)流体连通，所述多个主叶片开口使燃料22能够从主体增压室120流入混合室104中。主叶片开口126可以轴向地设置在每个叶片124的前缘125和后缘127之间，直接在后缘127处或附近，或者任何其他合适的位置。主体增压室120包括在主体外壁130上的主体开口128(例如，径向开口)，主体开口128将燃料22的径向流(例如，沿着径向轴线42)供应到主体增压室120。燃料22通过主体开口128从主体增压室120流入混合室104中。主体叶片124(例如，旋流叶片)促进流向混合室104的燃料22和空气24的混合。在混合室104中，来自主体增压室120的燃料22和空气24与来自燃料通道102的燃料22混合。

燃料通道102和主体增压室120中的燃料22可以相同或不同。例如，在一个实施例中，燃料通道102中的燃料22可以是一种类型的燃料，并且主体增压室120中的燃料22可以是与燃料通道102中的第一类型的燃料22不同的第二类型的燃料。例如，燃料可以是不同的气体燃料、不同的液体燃料或不同的气体和液体燃料的组合。在其他实施例中，在燃料通道102和主体增压室120两者中的燃料22的类型可以是相同的。此外，燃料通道102和主体增压室120中的燃料22可以是相同或不同的组成。应当指出，中心引燃器通道78、80中的燃料22也可以与燃料通道102、主体增压室120或它们的组合中的燃料22相同或不同。因此，多个燃料喷射通道(例如，中心引燃器通道78/80、燃料通道80和主体增压室120)使得燃料喷嘴组件20能够使用至少两种不同的燃料。同样，燃料可以是不同的气体和/或液体燃料。

如上所述，混合室104可以收敛到喉部107中、和/或部分地进入到凸瓣通道27中，例如，径向尺寸105可以在从室104到喉部107的下游方向上减小，和/或沿着凸瓣通道27的上游部分的径向尺寸114可以小于径向尺寸105。结果，随着燃料和空气在叶片124和燃料端口103的下游混合，燃料-空气流可能经历横截面流动面积的收敛以及相关联的压力下降和流体速度的增加，从而增强了通过凸瓣通道27的流的燃料-空气混合。此外，如下面参照图7-13详细讨论的，凸瓣通道27可以具有沿着轴向轴线77可变的径向尺寸114，使得在凸瓣通道27中的燃料和空气混合物与燃烧区域中的燃料和空气混合物之间的压力变化与不包括带凸瓣护罩26的系统中的燃料和空气混合物的压力变化相似或相等。例如，凸瓣通道27可以具有朝下游端部部分72增加的径向尺寸114、或增加和减小的径向尺寸或直径114的组合，使得凸瓣通道27的最大径向尺寸114位于下游端部部分72处。凸瓣通道27的朝下游端部部分72的增加的径向尺寸114也可以增加燃料和空气混合物在凸瓣通道27中的停留时间(residence time)，由此增强燃料22和空气24在第二混合区域106中的混合。

除了由中心引燃器70和凸瓣通道27中的燃料和空气混合物产生的初级火焰之外，燃料喷嘴组件20被配置成在燃料喷嘴组件20的后侧142上产生小规模的次级火焰(例如微火焰(micro flames))。微火焰形成紧凑的燃料和空气燃烧区(例如，反应区)，其可以减少与高温点火(例如，大于约1500℃(大约3000℉))和/或小型燃烧器相关联的排放。例如，带凸瓣护罩26包括第三混合区域146，该第三混合区域146具有与带凸瓣护罩26中的一个或多个凸瓣相关联的凸瓣指状物148(例如，氧化剂供应通道和/或空气-燃料微混合通道)和凸瓣燃料通道150(例如，与凸瓣指状物148相交)。如下面进一步详细讨论的，凸瓣指状物148(例如，通道)接收来自燃料通道150的燃料，并且也接收燃料通道150上游的氧化剂(例如，空气)，从而使燃料和空气能够在指状物148内微混合(micro-mixing)。在某些实施例中，凸瓣指状物148相对于护罩外壁154(例如，外环形壁、外周边、外圆周)和/或轴向轴线77以角度152(例如，锐角)定向。锐角152可以是小于90度的任何角度，例如，大约0至85、5至80、10至70、20至60、30至50、5至45、5至30、或其间的任何合适的角度。例如，角度152可以小于或等于0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、75、80、85或89度。在某些实施例中，凸瓣指状物148的至少一部分可以相对于护罩外壁154以90度角度取向。

凸瓣指状物148包括形成于护罩外壁154中的凸瓣指状物开口156(例如，径向开口)、和在燃料喷嘴组件20的下游端部部分72处的凸瓣引燃器开口160。凸瓣指状物开口156将空气24在由燃料通道150供应的燃料22的上游供应到指状物148(例如，通道)中。凸瓣引燃器开口160设置在形成凸瓣外壁164的部分的凸瓣25上。在某些实施例中，凸瓣引燃器开口160设置在凸瓣外壁164上的凸瓣凹部170(例如，凹坑)内。凸瓣凹部170可以具有为大约1mm至大约10mm的凹部深度171(例如，轴向40深度)。如下面参照图11-13进一步详细讨论的，凸瓣凹部170沿着凸瓣25的至少一部分径向地延伸(例如，在径向方向42上)。例如，凸瓣凹部170可以具有等于或大于在径向方向42上的凸瓣25的长度的大约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多的长度。凹部深度171可以是沿凸瓣25的长度(例如，沿径向轴线42)恒定或可变的。应当指出，在其他实施例中，凸瓣25不包括凸瓣凹部170。在该特定实施例中，凸瓣25具有钝(blunt)表面(例如，没有与凸瓣引燃器开口160相关联的凹部)。

第三混合区域146还包括设置在主体60内的凸瓣引燃器增压室(lobed pilotplenum chamber)172(例如，环形室)，其通过设置在主体外壁130上的凸瓣燃料开口174(例如，径向开口)接收燃料22。凸瓣引燃器增压室172流体联接到凸瓣燃料通道150，凸瓣燃料通道150经由设置在凸瓣指状物148和凸瓣燃料通道150之间的接口处的凸瓣燃料通道开口176向凸瓣指状物148(例如，微混合流体通道)供应燃料22。凸瓣燃料通道开口176在凸瓣指状物开口156下游的距离178(例如，轴向40距离或沿着指状物148的距离)处。虽然凸瓣燃料通道开口176可以在凸瓣指状物开口156下游的任何合适的距离178处，但是可能期望的是凸瓣燃料通道开口176在凸瓣指状物开口156附近。这样，燃料22和空气24可以在凸瓣指状物152中具有合适的停留时间以用于预混合(例如，微混合)，以形成均匀的混合物。凸瓣指状物148中的燃料和空气混合物通过凸瓣引燃器开口160离开燃料喷嘴组件20，由此在燃料喷嘴组件20的后侧142上产生微火焰(例如，小的次级火焰)。如上所述，微火焰将由混合区域90、104中的燃料和空气混合物产生的多个初级火焰锚定到燃料喷嘴组件20，从而稳定所述多个初级火焰。

图4是燃料喷嘴组件20的一部分的透视图，示出了带凸瓣护罩26。在图示实施例中，凸瓣25、凸瓣25中的凸瓣引燃器开口160、凸瓣通道27以及护罩外壁154中的凸瓣指状物开口156围绕轴向轴线77周向地44间隔开，使得开口156、凸瓣25、开口160和凸瓣通道27围绕(例如，环绕)燃料喷嘴组件20的中心体62。燃料喷嘴组件20可以包括大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或100个围绕轴向轴线77周向地44间隔开的开口156、开口160、凸瓣25和凸瓣通道27。如上所述，凸瓣指状物148(例如，微混合通道)在凸瓣25中的凸瓣引燃器开口160与凸瓣指状物开口156之间延伸并流体地联接凸瓣引燃器开口160与凸瓣指状物开口156，凸瓣指状物开口156将空气流供应到凸瓣指状物148中以与来自燃料通道150的燃料预混合(例如，微混合)。在某些实施例中，凸瓣指状物开口156与相应的凸瓣引燃器开口160周向地44对齐，使得凸瓣指状物148(例如，通道)大体上沿着径向轴线42取向成与轴向轴线77相交。在一些实施例中，凸瓣指状物开口156从相应的凸瓣引燃器开口160周向地44偏移，使得凸瓣指状物148(例如，通道)从轴向轴线77大体上成角度地偏移以引起围绕轴向轴线77的旋流(swirling flow)。

带凸瓣护罩26还包括一个或多个联接特征，其便于将带凸瓣护罩26联接并固定到主体60。例如，带凸瓣护罩26可以包括一个或多个凸缘182，其与主体60上的互补的联接特征(例如，凸缘、开口)对齐。在具有多于一个凸缘182的实施例中，凸缘182可以沿着带凸瓣护罩26的底端184的周边周向地间隔开。凸缘182可以例如通过螺钉、螺栓、卡扣或任何其它合适的紧固件固定到主体60上的互补联接特征。在某些实施例中，带凸瓣护罩26可以包括在与主体60的顶端表面交接/交界的底端184处的表面上的突起和/或凹部。凸起和/或凹部可以联接到主体的顶端表面上的互补的突起和/或凹部(例如，经由过盈配合或其他联接布置)，以可移除地固定带凸瓣护罩26和主体60。通过可移除地联接带凸瓣护罩26和主体60，带凸瓣护罩26可以在不拆卸系统10的情况下被移除。因此，带凸瓣护罩26可以在系统维护(例如，清洁)或更换系统部件(例如，带凸瓣护罩26或主体60)期间被容易地移除。相应地，可以降低与系统10相关联的设备和维护成本。

图5是燃料喷嘴组件20的下游端部部分72的俯视图的实施例，示出了具有围绕中心体62周向地44间隔开的凸瓣25和凸瓣通道27的环形布置的带凸瓣护罩26。如图所示，带凸瓣护罩26包括多于20个凸瓣25和凸瓣通道27。在某些实施例中，带凸瓣护罩26可以包括大于或等于2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45或50个凸瓣25和凸瓣通道27。例如，带凸瓣护罩26可以包括5至100、10至75、15至50、或20至40个凸瓣25和凸瓣通道27。凸瓣25和凸瓣通道27可以围绕中心体62周向地44均匀或非均匀地间隔开、定尺寸和/或成形。然而，带凸瓣护罩26可以具有任何合适数量、尺寸、间距和/或形状的凸瓣25和凸瓣通道27，以便于分割燃料和空气混合物以产生所需数量和形状的初级火焰。

在图示实施例中，凸瓣25朝中心体62径向地42延伸，同时保持中心体壁110与护罩壁113的径向最内表面119之间的凸瓣间隙118。例如，在下游端部部分72处，凸瓣间隙118可以包括在凸瓣25的凸瓣末端192与中心体壁110之间的径向间隙190。径向间隙190是在中心体壁110和带凸瓣护罩26的护罩壁113的径向最内表面119之间的凸瓣间隙118的径向尺寸117，特别是在下游端部部分72处。在下游端部部分72处，径向间隙190可以为大约0.01至50、0.02至25、0.03至10、0.04至5、0.05至2或0.1至1.5mm。例如，径向间隙190可以小于或等于大约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5或2mm。在其他实施例中，如图6所示，凸瓣25远离中心体62朝护罩外壁154径向地延伸，并在凸瓣末端192和护罩外壁154之间形成径向间隙190。

凸瓣25可以在轴向方向40、径向方向42和/或周向方向44上具有恒定或可变的尺寸(例如，轴向凸瓣尺寸123、径向凸瓣尺寸116、宽度196和/或横截面积197)。此外，凸瓣通道27可以在轴向方向40、径向方向42和/或周向方向44上具有恒定或可变的尺寸(例如，轴向通道尺寸121、径向通道尺寸114、宽度198和/或横截面积199)。例如，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116、宽度196和/或横截面积197可以沿着一个或多个凸瓣25的轴向凸瓣尺寸123的至少50％、60％、70％、80％、90％或100％而在轴向方向40上是恒定的。类似地，凸瓣通道27的径向通道尺寸114、宽度198和/或横截面积199可以沿着一个或多个凸瓣通道27的轴向通道尺寸121的至少50％、60％、70％、80％、90％或100％而在轴向方向40上是恒定的。作为另一示例，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116、宽度196和/或横截面积197可以沿着一个或多个凸瓣25的轴向凸瓣尺寸123的至少50％、60％、70％、80％、90％或100％而在轴向方向40上逐渐增加和/或逐渐减小。类似地，凸瓣通道27的径向通道尺寸114、宽度198和/或横截面积199可以沿着一个或多个凸瓣通道27的轴向通道尺寸121的至少50％、60％、70％、80％、90％或100％而在轴向方向40上逐渐增加和/或逐渐减小。作为另一示例，凸瓣25的轴向凸瓣尺寸123、径向凸瓣尺寸116、宽度196和/或横截面积197可以在多个凸瓣25中的全部或子集(subset)中围绕轴向轴线77在周向方向44上是恒定的、增加的、减小的和/或交替地增加和减小的。类似地，凸瓣通道27的轴向通道尺寸121、径向通道尺寸114、宽度198和/或横截面积199可以在多个凸瓣通道27中的全部或子集中围绕轴向轴线77而在周向方向44上是恒定的、增加的、减小的和/或交替地增加和减小的。

例如，在一个实施例中，第一凸瓣尺寸或宽度196(例如，周向44尺寸或宽度)可以在径向方向42上从护罩外壁154朝凸瓣末端192和中心体62(例如，朝轴向轴线77)减小，使得凸瓣25在径向方向42上具有渐缩的构造(例如，朝轴线77向内收敛或渐缩)。第一凸瓣尺寸196可以被确定为使得凸瓣通道27的离开水力直径(an exiting hydraulic diameter)小于大约5mm。通常，狭槽宽度(水力直径)越小，给定速度下的主火焰长度越短。在某些实施例中，第一凸瓣尺寸196的至少一部分可以是凸瓣通道27的通道尺寸或宽度198(例如，周向44尺寸或宽度)的至少1.5、2、2.5、3、4或5倍。凸瓣25的第一凸瓣尺寸196(例如，周向44尺寸或宽度)也可以在轴向方向40上沿轴向凸瓣尺寸123变化。例如，凸瓣25的宽度196可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134减小，而凸瓣通道27的宽度198可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134增加、减小或保持恒定。在其他实施例中，凸瓣25的宽度196可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134增加或保持恒定，而凸瓣通道27的宽度198可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134增加、减小或保持恒定。在某些实施例中，凸瓣25的宽度196可以增加，而凸瓣通道27的宽度198可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134以反比例关系减小，或者凸瓣25的宽度196可以减小，而凸瓣通道27的宽度198可以在轴向上游方向40上朝上游端部部分134以反比例关系增加。

除了宽度196和198之外，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116和/或凸瓣通道27的径向通道尺寸114可以在轴向方向40上是恒定或可变的。例如，在某些实施例中，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116可以朝上游端部部分134减小，使得与上游端部部分132相比，径向凸瓣尺寸116在下游端部部分72处更长。类似地，凸瓣通道27的径向通道尺寸114可以朝上游端部部分134减小，使得与上游端部部分132相比，径向通道尺寸114在下游端部部分72处更长。

例如，图8至图10示出了在图7的线8-8、9-9和10-10处截取的带凸瓣护罩26的一部分的俯视截面图，图7是带凸瓣护罩26的详细截面侧视图。如图8所示，在带凸瓣护罩26的上游端部部分134处，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116(例如，沿着径向轴线40的径向长度)比在带凸瓣护罩26的中间位置(例如，图9)处和下游端部部分72(例如，图10)附近的径向凸瓣尺寸116短。也就是说，凸瓣25的径向凸瓣尺寸116在轴向方向40上从带凸瓣护罩26的上游端部部分134朝下游端部部分72增加。类似地，如图8所示，在带凸瓣护罩26的上游端部部分134处的凸瓣通道27的径向通道尺寸114(例如，沿着径向轴线40的径向长度)比在带凸瓣护罩26的中间位置(例如，图9)处和下游端部部分72(例如，图10)附近的径向通道尺寸114短。也就是说，凸瓣通道27的径向通道尺寸114在轴向方向40上从带凸瓣护罩26的上游端部部分134朝下游端部部分72增加。此外，如图8、图9和图10所示，凸瓣25的护罩壁113的径向最内表面119(例如，径向末端192)与中心体壁110之间的凸瓣间隙118相对于径向凸瓣尺寸116在下游轴向方向40上朝下游端部部分72成反比地减小。也就是说，随着凸瓣25的径向凸瓣尺寸116在下游轴向方向40上朝下游端部部分72增加，凸瓣间隙118在相同的下游轴向方向40上减小。

这样，凸瓣25的尺寸(例如，凸瓣尺寸116、117和196)和凸瓣通道27的尺寸(例如，凸瓣通道尺寸114和198)可以用于控制燃料和空气混合物在凸瓣通道27中的停留时间。另外，凸瓣通道27的水力直径可以基于凸瓣25的数量和/或尺寸(例如，凸瓣尺寸116、117和196和/或凸瓣通道尺寸114和198)调整，使得离开带凸瓣护罩26的燃料和空气混合物的压力类似于或等于离开不包括诸如凸瓣喷嘴护罩26的带凸瓣护罩的燃料喷嘴组件的燃料和空气混合物的压力。

如上所述，通过产生将初级火焰锚定到凸瓣25的次级微火焰(secondary microflames)，带凸瓣护罩26稳定初级火焰(例如，由中心引燃器70和凸瓣通道27中的燃料和空气混合物产生的火焰)。次级微火焰由在第三混合区域146中的带凸瓣护罩26内产生的燃料和空气混合物产生。燃料和空气混合物通过凸瓣引燃器开口160离开第三混合区域146。凸瓣引燃器开口160和相应的凸瓣凹部170可以具有有助于产生次级微火焰，以能够锚定和稳定多个初级火焰的任何合适的形状。

图11-13示出了与每个凸瓣25相关联的凸瓣引燃器开口160和凸瓣凹部170的各种非限制性示例。如图11所示，凸瓣引燃器开口160具有圆形形状210(例如，圆形孔口、恒定半径或恒定直径)。相比之下，如图12和图13所示，凸瓣引燃器开口160具有非圆形形状211。例如，凸瓣引燃器开口160具有小于第二凸瓣引燃器尺寸214(例如，宽度、直径或半径)的第一凸瓣引燃器尺寸212(例如，宽度、直径或半径)。在某些实施例中，如图12所示，凸瓣引燃器开口160具有交替的第一尺寸212和第二尺寸214，使得凸瓣引燃器开口160具有波形周边(wavy perimeter)。例如，图13的凸瓣引燃器开口160可以描述为多球形开口、花生形开口或者宽度交替增加和减小的开口。在其他实施例中，第一尺寸212逐渐增加到第二尺寸214，使得凸瓣引燃器开口160具有渐缩的周边(例如，三角形、楔形、收敛或发散开口)，如图13所示。

在某些实施例中，凸瓣凹部170可以具有与凸瓣引燃器开口160和/或凸瓣25相似的形状。例如，如图11-13所示，凸瓣凹部170具有随着在径向方向42上减小的凸瓣宽度196而减小的凹部尺寸218(例如，周向44凹部宽度)和延伸径向凸瓣尺寸116的至少一部分的径向尺寸220(例如，径向42凹部长度)。类似于凸瓣引燃器开口160，凸瓣凹部170可以具有圆形、波浪形、椭圆形、楔形或锥形形状或任何其他期望的形状。应当指出，凸瓣引燃器开口160可以沿着径向凸瓣尺寸116的任何部分设置。例如，凹部170的宽度218可以是凸瓣25的宽度196的10％至90％、20％至80％、30％至70％、40％至60％、或10％至50％(例如，在沿着凸瓣25的任何特定的径向位置处)。作为另一示例，凹部170的长度220可以是凸瓣25的径向凸瓣尺寸116的10％至90％、20％至80％、30％至70％、40％至60％、或10％至50％。作为另一示例，凹部170的横截面积216可以是凸瓣25的横截面积197的10％至90％、20％至80％、30％至70％、40％至60％、或10％至50％。

如上所述，燃料喷嘴组件20的某些实施例包括多个燃料喷射端口和混合区域，这些燃料喷射端口和混合区域可以促进燃烧器14的反应区(例如，燃烧区域)中的火焰稳定。燃料喷嘴组件20包括带凸瓣护罩26，其具有多个凸瓣25和多个凸瓣通道27，多个凸瓣25和多个凸瓣通道27分割第二混合区域106中的燃料和空气混合物的流动路径。凸瓣25和中心体壁110限定凸瓣通道27，凸瓣通道27具有比在凸瓣通道27上游且与凸瓣通道27流体联接的混合室104的水力直径小的水力直径。混合室104和凸瓣通道27之间的水力直径的变化加速了燃料22和空气24的混合以产生均匀的燃料和空气混合物，从而产生均匀的燃料和空气混合物、并稳定燃烧器14的反应区中的初级火焰。带凸瓣护罩26还包括凸瓣指状物148(例如，微混合燃料空气通道)，其将燃料22和空气24的附加部分预混合，以产生将初级火焰锚定到燃料喷嘴组件20的次级微火焰，由此提供初级火焰的进一步稳定。这样，对于高火焰温度(例如，高于1500℃的温度)和/或具有小反应区的小型燃烧器，燃料和空气混合物的燃烧所产生的排放物可以被减少。此外，带凸瓣护罩26的可移除构造便于维护和更换燃料喷嘴组件的部件，而无需完全拆卸系统10。

本说明书使用实例来公开本发明，包括最优模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书所限定，并且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果其包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么预期此类其它实例在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

燃料喷嘴，其包括：

第一壁，其围绕中心轴线设置；

第二壁，其围绕所述第一壁设置；和

多个凸瓣，其设置在所述第一壁和所述第二壁之间，其中，所述多个凸瓣围绕所述中心轴线间隔开以限定多个流动通道，并且所述多个流动通道被配置成将多个流输出到火焰区域中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣延伸到所述燃料喷嘴的下游端部部分。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣从所述第二壁朝所述第一壁延伸，或者所述多个凸瓣从所述第一壁朝所述第二壁延伸，或者它们的组合。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣中的每个凸瓣具有邻近相应凸瓣的末端的径向间隙。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣具有沿着所述至少一个凸瓣的轴向凸瓣尺寸恒定的径向凸瓣尺寸，或者所述多个流动通道中的至少一个通道具有沿着所述至少一个通道的轴向通道尺寸恒定的径向通道尺寸，或者它们的组合。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣具有沿着所述至少一个凸瓣的轴向凸瓣尺寸可变的径向凸瓣尺寸，或者所述多个流动通道中的至少一个通道具有沿着所述至少一个通道的轴向通道尺寸可变的径向通道尺寸，或者它们的组合。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述可变径向凸瓣尺寸在下游方向上逐渐增加或减小，或者所述可变径向通道尺寸在下游方向上逐渐增加或减小，或者它们的组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣的凸瓣尺寸相对于所述多个流动通道中的至少一个通道的通道尺寸在下游轴向方向上沿着所述燃料喷嘴的所述中心轴线反比例地变化。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述凸瓣尺寸包括径向凸瓣尺寸、凸瓣宽度或凸瓣横截面积，其中，所述通道尺寸包括径向通道尺寸、通道宽度或通道横截面积。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述下游轴向方向上，在所述通道尺寸减小时，所述凸瓣尺寸增加。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述下游轴向方向上，在所述通道尺寸增加时，所述凸瓣尺寸减小。

12.根据权利要求1所述的系统，包括延伸穿过所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣的至少一个凸瓣通道。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述至少一个凸瓣通道延伸到所述多个凸瓣中的所述至少一个凸瓣的下游端部中的凹部。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述至少一个通道包括第一通道，所述第一通道从所述燃料喷嘴的外周边延伸到所述多个凸瓣中的所述至少一个凸瓣的下游端部。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个通道包括与所述第一通道相交的第二通道，所述第一通道被配置成流过氧化剂，并且所述第二通道被配置成流过燃料。

16.根据权利要求1所述的系统，包括具有所述燃料喷嘴的燃气涡轮燃烧器或燃气涡轮发动机或它们的组合。

17.一种系统，包括：

燃料喷嘴，其包括：

第一壁，其围绕中心轴线设置；

第二壁，其围绕所述第一壁设置；和

多个凸瓣，其设置在所述第一和第二壁之间，其中，所述多个凸瓣围绕所述中心轴线间隔开以限定多个流动通道，其中，所述多个凸瓣延伸到所述燃料喷嘴的下游端部部分。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣具有沿着所述至少一个凸瓣的轴向凸瓣尺寸可变的径向凸瓣尺寸，或者所述多个流动通道中的至少一个通道具有沿着所述至少一个通道的轴向通道尺寸可变的径向通道尺寸，或者它们的组合。

19.一种系统，包括：

燃料喷嘴，其包括：

多个凸瓣，其中，所述多个凸瓣围绕所述中心轴线间隔开以限定多个流动通道，其中，所述多个凸瓣延伸到所述燃料喷嘴的下游端部部分。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述燃料喷嘴包括延伸穿过所述多个凸瓣中的至少一个凸瓣的凸瓣通道、从所述燃料喷嘴的外周边延伸到所述多个凸瓣中的所述至少一个凸瓣的下游端部的第一通道以及与所述第一通道相交的第二通道，其中，所述第一通道被配置成流过氧化剂，并且所述第二通道被配置成流过燃料。