CN107923612A - 具有用于主液体燃料的渐缩喷射部件的预混合双燃料燃烧器 - Google Patents
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Abstract
预混合双燃料燃烧器包括燃烧器头、燃烧器内部、以及喷射部件，燃烧器内部沿主轴线延伸并且具有由旋流器围绕的上游侧和由预混合部分围绕的下游侧。燃烧器头、上游侧和下游侧串联布置。旋流器包括入口部分，入口部分用于将空气和主气体燃料引入到燃烧器内部中。喷射部件具有沿主轴线定位的渐缩结构。渐缩结构从燃烧器头延伸到燃烧器内部。喷射部件具有燃烧器头侧和喷射侧，并且沿主轴线从燃烧器头侧向喷射侧渐缩。在喷射侧存在用于将主液体燃料引入燃烧器内部的液体燃料出口。喷射侧设置在燃烧器内部。至少一个液体燃料出口中的至少一个位于喷射部件的喷射侧的侧部，即渐缩的侧面。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮机部件，并且更具体地涉及一种燃烧器，该燃烧器用于基于双燃料的涡轮机燃烧室。
背景技术
在现代涡轮机中，双燃料(即液体燃料和气体燃料)在许多应用中被有利地用作主燃料，例如在预混合贫燃、干式低NOx燃烧等等中。在当今采用双燃料燃烧技术的涡轮机中，燃烧部分中的燃烧器组件包括连接到旋流发生器或旋流器的燃烧器头，旋流发生器或旋流器转而又连接到混合器或预混合路径或预混合部分。燃烧器组件连接到或组装到燃烧室。在使用双燃料技术的涡轮机的燃烧部分中，不同于先导燃料供应，主燃料大部分是气体和液体两相。
这种双燃料燃烧中的基本技术是在将燃烧混合物(即来自压气机的空气与主燃料的混合物)点火之前，在燃烧室内将主燃料与来自涡轮机的压气机的空气预混合。通常，来自压气机的空气在旋流器内部或在引入至旋流器中之前与主气体燃料混合，然后被旋流器形成涡旋以产生空气和主气体燃料的旋流。来自压气机的加压空气和主气体燃料的这种旋流继而从旋流器进入预混合部分。在预混合部分，来自压气机的加压空气和主气体燃料在离开并进入燃烧室或燃烧空间之前被允许充分混合，其中燃烧混合物在燃烧室或燃烧空间中经历燃烧。
在双燃料燃烧器或燃烧部分中，主液体燃料通过位于燃烧器头的喷嘴排出。离开喷嘴后的主液体燃料(优选为雾化形式)进入旋流器，并且继而继续进入到预混合部分中，并最终进入燃烧室，在燃烧室中，主液体燃料参与燃烧反应。
用中央燃料喷枪提供气体和/或液体燃料的燃烧器也是已知的。从专利公开文献US2010/0273117A1中已知柱形中心燃料喷枪的一种构造。
此外，US5,791,894A示出了预混合燃烧器内的锥形内部本体，以通过介质围绕内部本体的涡旋而产生围绕轴线的旋流。内部主体可选地还可以包括用于向燃烧空间的前部区域提供液体燃料和/或空气的孔。
然而，目前已知和如上所述的双燃料燃烧器的方案存在一些缺点。首先，由于增加了旋流器内部的空气动力学扰动，燃烧器头处的主液体燃料的排放与由旋流器进行的旋流产生相干扰。此外，空气动力学扰动也不利地影响燃烧混合物和/或其组分的轴向流动，即燃烧混合物和/或其成分从燃烧器的燃烧器头侧朝向燃烧室的流动。其次，由于主液体燃料在旋流器之前或刚好在旋流器开始时排出，所以在一些情况下，主液体燃料的一部分沉积在旋流器和/或预混合部分的内壁的表面上。主液体燃料残余物的这种沉积导致旋流器的内部堵塞，特别是预混合部分的内部堵塞。堵塞导致效率损失，并且在大多数情况下，需要停止涡轮机操作来清洁沉积在旋流器和/或预混合部分的内壁表面上的主液体燃料残余物。
此外，如上所述，由于堵塞和空气动力学扰动，燃烧混合物和/或燃烧混合物组分的流动受到危害，这导致在燃烧器内部例如预混合部分形成再循环区域的可能性增加。在燃烧器内部形成再循环区域是不希望的，因为这可能导致燃烧器部件例如预混合部分和/或旋流器的过热。持续的长时间过热问题可能导致燃烧器部件的部分即预混合部分、旋流器等的损坏。此外，由于在预混合部分内形成不期望的再循环区域，涡轮机在运行中的效率降低。
发明内容
本技术的一个目的是避免上述缺点并确保用于燃烧的再循环区域形成在燃烧室或燃烧空间中的期望空间位置。在燃烧器的预混合部分内形成再循环区域是不希望的。该目的的实现增加了燃烧效率并由此提高了整个涡轮机的效率，延长了燃烧器和相关结构的部件的工作寿命，否则由于再循环区域在燃烧器内部的不期望空间位置处的形成或延伸，这些部件可能变得过热，并且由于对再循环区域形成以及其在燃烧室中的空间位置的控制而稳定了燃烧反应。
上述目的通过根据本技术的权利要求1的预混合双燃料燃烧器来实现。本技术的有利实施例在从属权利要求中提供。权利要求1的特征可以与从属权利要求的特征结合，并且从属权利要求的特征可以组合在一起。
根据本技术，提出了一种用于涡轮机的燃烧室的预混合双燃料燃烧器。该预混合双燃料燃烧器(以下称为燃烧器)包括燃烧器头、燃烧器内部、旋流器、预混合部分和喷射部件。旋流器串联布置在燃烧器头和预混合部分之间。燃烧器头包括燃烧器头端部。燃烧器内部沿燃烧器的主轴线延伸并且由上游侧和下游侧形成。上游侧被设置在燃烧器头与下游侧之间。上游侧与下游侧流体连接，即上游侧和下游侧是连续的并且一起形成燃烧器内部。燃烧器内部的由旋流器围绕的部分是燃烧器内部的上游侧，而燃烧器内部的由预混合部分围绕的其他部分是燃烧器内部的下游侧。旋流器包括入口部分。入口部分被构造成将空气和主气体燃料引入到燃烧器内部。预混合部分具有燃烧器出口，预混合侧被构造成通过该出口与燃烧室布置或固定或组装在一起，使得下游侧与燃烧室流体连接。
喷射部件具有沿主轴线定位的渐缩结构。喷射部件的渐缩结构从燃烧器头延伸到燃烧器内部。喷射部件具有燃烧器头侧和喷射侧。喷射部件沿主轴线从燃烧器头侧向喷射侧渐缩。喷射部件在喷射侧包括至少一个液体燃料出口。喷射部件被构造成通过所述至少一个液体燃料出口将主液体燃料引入燃烧器内部。由喷射部件通过液体燃料出口引入燃烧器内部的主液体燃料被导向燃烧室。喷射部件的喷射侧被布置在燃烧器内部。
此外，至少一个液体燃料出口中的至少一个位于喷射部件的喷射侧的侧部处，即位于渐缩的侧面。因此，液体燃料出口相对于燃烧器的轴向方向成角度。
特别地，喷射部件是燃料喷枪。
喷射部件的渐缩结构使燃烧器内部的空气动力学扰动最小化，从而确保旋流器在产生旋流时高效地发挥作用，这转而有助于实现中心再循环区域的期望空间位置；优选地，中心再循环区域或主再循环区域完全形成并限制在燃烧室内，并且因此使回火到燃烧器内部的可能性最小化。此外，喷射部件的渐缩结构有助于燃烧混合物(即从旋流器流出到预混合部分并继续进入燃烧室的主燃料气体和空气混合物)的轴向速度，即沿主轴线的轴向速度。燃烧混合物和/或其成分沿渐缩结构的定向流动使得促进了轴向速度。喷射部件的渐缩形式用作对主气体燃料和空气的流动的引导，以促进轴向流动方向。这还有助于实现再循环区域的优选定位在燃烧室内和预混合部分之外的期望空间位置。再循环区域在预混合区域之外且在燃烧室内的定位使回火到燃烧器内部例如预混合部分内部的可能性最小化。
此外，通过经由延伸到燃烧器内部的喷射部件上的液体燃料出口而引入主液体燃料并且通过向燃烧室引导主液体燃料，确保了主液体燃料的残余物的沉积在旋流器和/或预混合部分的内壁中被最小化，并且因此至少部分地防止了由旋流器和/或预混合部分围绕的燃烧器腔的堵塞，这又导致旋流器的适当涡旋作用和/或预混合部分的适当的燃料预混合作用，并且随后还有助于在期望的空间位置处形成再循环区域并增加涡轮机的效率。
在燃烧器的一个实施例中，喷射部件的渐缩结构是锥形结构。锥形结构优选具有规则的几何形状，即锥形结构关于锥形结构的纵向轴线对称。结构的渐缩是平滑的和渐进的。规则的锥形结构有助于进一步减少燃烧器内部的空气动力学扰动。此外，规则形状的锥形形状易于制造和组装。
在燃烧器的另一个实施例中，喷射部件的渐缩结构与主轴线同轴地布置。锥形结构的纵向轴线与主轴线重叠。这增加了燃烧器内部的对称性，并且这有助于进一步减少燃烧器内部的空气动力学扰动。
在燃烧器的另一个实施例中，第一距离在第二距离的20％至80％之间。第一距离是沿主轴线在所述至少一个液体燃料出口和燃烧器头端部之间测量的距离。第二距离是沿主轴线在预混合部分的燃烧器出口与燃烧器头端部之间的测量的距离，换言之，是燃烧器内部的沿主轴线的长度。因此，主液体燃料被输送，被限制在喷射部件内，至少部分地通过燃烧器内部的由旋流器和/或预混合部分围绕的部分，并且取决于第一距离和第二距离的比率在燃烧器内的期望位置被输送到燃烧器内部。通过保持第一距离和第二距离的适当比率，主液体燃料在燃烧器内部的期望位置被注射或喷射到燃烧器内部，从而至少部分地降低了将液体燃料喷射到旋流器和/或预混合部分的内壁的表面上的风险。
在燃烧器的另一个实施例中，喷射部件被构造成沿主轴线可纵向调节，使得喷射部件的所述至少一个液体燃料出口的位置能够从沿主轴线的第一位置变化到沿主轴线的第二位置。因此，在燃气轮机内部射出或喷出主液体燃料的期望位置可以在涡轮机的操作期间进行调节和/或可以根据需要在涡轮机的两个操作之间进行调节。
在燃烧器的另一个实施例中，至少一个液体燃料出口位于燃烧器内部的上游侧。这提供了一种实施例，其中如果涡轮机的特定操作模式需要，则主液体燃料可以在预混合部分之前从液体燃料出口喷出。
在燃烧器的另一个实施例中，至少一个液体燃料出口位于燃烧器内部的下游侧。这提供了一个实施例，其中如果涡轮机的特定操作模式需要，则主液体燃料可以从液体燃料出口喷出到由预混合部分围绕的燃烧器内部。此外，该实施例确保了液体燃料在旋流器的内壁的表面和预混合部分的内壁的至少一部分表面上的喷射被最小化。
在燃烧器的另一个实施例中，所述至少一个液体燃料出口中的一个液体燃料出口位于喷射部件的喷射侧的端部处，特别是在喷射部件的末端处。端部是喷射部件的最轴向位置。这确保了主液体燃料的喷雾或流体流沿主轴线被朝向燃烧室引导。根据本发明，所述至少一个液体燃料出口的另一个—也称为“第一附加出口”—位于喷射部件的喷射侧的侧部。第一附加出口被构造成将主液体燃料引入到燃烧器内部中。第一附加出口位于喷射部件的喷射侧的侧部。这提供了附加的方向，，主液体燃料的附加的喷雾或附加的流体流在该附加的方向被朝向燃烧室引导。这个附加的方向与主轴线成锐角并指向燃烧室。
根据本发明，至少一个液体燃料出口位于喷射部件的喷射侧的侧部。这确保了主液体燃料的喷雾或流体流沿相对于主轴线的角度而被朝向燃烧室引导。该方向与主轴线成锐角并指向燃烧室。在相关的实施例中，喷射部件包括被构造成将主液体燃料引入到燃烧器内部的第二附加出口。第二附加出口位于喷射部件的喷射侧的端部。这提供了附加的方向，即沿主轴线的方向，其中主液体燃料的附加喷雾或附加流体流被朝向燃烧室引导。
在燃烧器的另一个实施例中，旋流器的入口部分包括至少一个空气入口和至少一个主燃料气体入口。因此，主气体燃料和来自涡轮机的压气机的空气可以在旋流器处单独地引入燃烧器内部。在一个替代实施例中，主气体燃料和来自压气机的空气可以经由共同的入口被引入。
在燃烧器的另一个实施例中，所述至少一个空气入口和/或所述至少一个主燃料气体入口沿旋流器相对于主轴线切向地布置。这提供了旋流器的常用实施例，并且因此本技术的燃烧器可以容易地实现、操作和制造。
在燃烧器的另一个实施例中，旋流器为具有顶侧和顶侧的圆锥台形状。圆锥台的横截面从顶侧朝向底侧增加。顶侧连接到燃烧器头，底侧连接到预混合部分。这提供了旋流器的另一个常用实施例，并且因此本技术的燃烧器可以容易地实现、操作和制造。
在一个实施例中，预混合的双燃料燃烧器可以具有(相对于燃烧器的轴线的径向方向上的)喷射部件的径向宽度，该径向宽度在轴向距离D上仅减小D/10或少于D/10，优选地减小少于D/15。在其他实施例中，径向宽度可以减小少于D/20。
在燃烧器的另一个实施例中，预混合部分具有围绕预混合部分的燃烧器出口的预混合部分的部分。预混合部分的部分包括外部先导器。外部先导器被构造成将先导燃料引入到燃烧室中。这有助于在燃烧室中形成外部再循环区域，从而有助于贫燃。此外，本技术可以在使用干式低NOX燃烧的涡轮机中实施。
附图说明
在下文中参照附图中示出的实施例进一步描述本技术，其中：
图1示意性地示出了包括喷射部件的预混合双燃料燃烧器的示例性实施例的截面图；
图2示意性地示出了图1中描绘的实施例的喷射部件的截面图；
图3示意性地示出了包括喷射部件的预混合双燃料燃烧器的另一示例性实施例的截面图；
图4示意性地示出了图3中描绘的实施例的喷射部件的截面图；
图5示意性地示出了预混合双燃料燃烧器的示例性实施例的截面图，其描绘了处于第一位置的喷射部件；
图6示意性地示出了预混合双燃料燃烧器的示例性实施例的截面图，其中描绘了喷射部件处于相比于图5中所示的第一位置的第二位置；以及
图7示意性地示出了根据本技术的预混合双燃料燃烧器的示例性实施例的截面图，其描绘了喷射部件处于与图5中所示的第一位置和图6中所示的第二位置相比的另一个第二位置。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本技术的上述和其他特征。参照附图描述了各种实施例，其中贯穿附图，相同的附图标记用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对一个或多个实施例的透彻理解。可以注意到的是，图示的实施例旨在解释而不是限制本发明。很明显，可以在没有这些具体细节的情况下实践这样的实施例。
可以注意到的是，在本公开中，术语“第一”、“第二”、“另一个第二”等在本文中仅用于便于讨论，并且除非另有说明，否则不具有特定的时间或时间顺序方面的重要性。
参考图1，已经示意性地示出了预混合的双燃料燃烧器1(在下文中被称为燃烧器1)的示例性实施例的截面图。除了先导燃料和相关的先导燃料供应管线和技术之外，燃烧器1基本上使用至少两种主燃料—主气体燃料和主液体燃料。
燃烧器1包括燃烧器头10、燃烧器内部20、旋流器30、预混合部分40和喷射部件50。燃烧器1与涡轮机(未示出)中的燃烧室99相关联地组装，其中涡轮机利用双燃料燃烧反应来工作。主燃料在与来自涡轮机的压气机部分(未示出)的空气混合之后以燃烧混合物的形式在燃烧室99中燃烧。与空气混合的主气体燃料和主液体燃料可以在燃烧室99中单独或同时燃烧。
燃烧器头10包括燃烧器头端12。旋流器30串联布置在燃烧器头10和预混合部分40之间。燃烧器1具有主轴线9。燃烧器头10、旋流器30和预混合部分40沿主轴线9布置。旋流器30是细长的三维体。当可视化为未集成为燃烧器1的一部分时，旋流器30在两端是开口的，并具有围绕一定体积或限制侧壁和开口端内的体积的侧壁。类似地，预混合部分40是细长的三维体。当可视化为未被集成为燃烧器1的一部分时，预混合部分40在两端是开口的，并且具有围绕一定体积或限制侧壁和开口端内的体积的侧壁。
然而，当集成为燃烧器1的一部分时，并且如图1所示，当串联布置为使得旋流器30位于燃烧器头10和预混合部分40之间时，由旋流器30围绕的体积和由预混合部分40围绕的体积一起形成被称为燃烧器内部20的体积。如图1所示，旋流器30可以通过直接的物理接触连接到燃烧器头10，或者可以通过中间件(未示出)或连接区域(未示出)连接到燃烧器头10。类似地，在燃烧器1中，旋流器30可以通过与预混合部分40直接物理接触而连接到预混合部分40，或者可以通过中间连接件(未示出)连接到预混合部分40。燃烧器内部20表示由旋流器30和预混合部分40围绕的总体积，其中在具有或不具有一个或多个这样的中间连接件的情况下，燃烧器头10位于总体积的一端，燃烧室99位于总体积的另一端。
燃烧器内部20是沿主轴线9延伸的体积或中空部。燃烧器内部20由上游侧22和下游侧24形成。上游侧22布置在燃烧器头10和下游侧24之间。如图1所示，上游侧22和下游侧24可以被理解为连续的体积，或者换言之，上游侧22与下游侧24流体连接，即上游侧22与下游侧24是连续的并且一起形成图1中的燃烧器内部20。燃烧器内部20的由旋流器30围绕的部分是燃烧器内部20的上游侧22，而燃烧器内部20的由预混合部分40围绕的其他部分是燃烧器内部20的下游侧24。
如图1所示，在燃烧器1的示例性实施例中，旋流器30直接连接或附接到或组装到燃烧器头10的燃烧器头端12，并且旋流器30也直接连接到或附接到或组装到预混合部分40。如图1所示，旋流器30可以是锥形设计的，例如具有圆锥台形状。旋流器30的圆锥台形状具有顶侧36和底侧38。底侧38的横截面积大于顶侧36的横截面积，或者换言之，圆锥台的横截面沿主轴线9从顶侧36向底侧38增加。顶侧36连接到燃烧器头10的燃烧器头端12，底侧38连接到预混合部分40。
旋流器30包括入口部分32。入口部分32与涡轮机(未示出)的压气机(未示出)流体连接。入口部分32接收来自压气机的压缩空气，并将压缩空气引入到燃烧器内部20中，更确切地说，引入到燃烧器内部20的上游侧22中。类似地，入口部分32与涡轮机的燃料源(未示出)流体连接。入口部分32接收来自燃料源的主气体燃料，并将主气体燃料引入到燃烧器内部20中，更确切地说，引入到燃烧器内部20的上游侧22中。
在如图1所示的燃烧器1的示例性实施例中，旋流器30的入口部分32包括至少一个空气入口33和至少一个主燃料气体入口34。压缩空气通过空气入口33被引入到燃烧器内部20中，并且主气体燃料通过主燃料气体入口34被引入到燃烧器内部20中。空气入口33可以相对于主轴线9而沿旋流器30切向地布置。类似地，主燃料气体入口34可以相对于主轴线9而沿旋流器30切向地布置。例如，当旋流器30为圆锥台形状时，空气入口33和/或主燃料气体入口34可以被形成为穿过圆锥台的本体壁(当前示出)的纵向延伸的槽。在燃烧器1的示例性实施例中，入口部分32包括围绕旋流器30以分布方式布置的多个空气入口33和多个主燃料气体入口34，使得当主气体燃料和压缩空气通过空气入口33和主燃料气体入口34进入燃烧器内部20时，在压缩空气和主气体燃料中产生旋流。在这样的锥形旋流器30上通过纵向槽(即空气入口33和主燃料气体入口34)产生旋流的原理在涡轮机领域是已知的，并且因此为了简洁起见在此不再详细解释。
预混合部分40是细长管状体。预混合部分40具有燃烧器出口42，预混合部分40通过燃烧器出口42布置或固定或组装到燃烧室99。如图1所示，在燃烧器1中，预混合部分40的燃烧器出口42是开口，燃烧器内部20、更确切地说是燃烧器内部20的下游侧24通过该开口与燃烧室99流体连接。因此，燃烧器内部20通过燃烧器出口42与燃烧室99连续。燃烧混合物和/或其成分从旋流器30流入预混合部分40，并且继而通过燃烧器出口42流入燃烧室99中。预混合部分40(也称为混合器40)执行或允许压缩空气与主气体燃料的混合。
喷射部件50具有沿主轴线9定位的渐缩结构。喷射部件50的渐缩结构从燃烧器头12延伸到燃烧器内部20。喷射部件具有燃烧器头侧52和喷射侧54。喷射部件50沿主轴线9从燃烧器头侧52向喷射侧54渐缩。渐缩意味着当沿主轴线9从头侧52向喷射侧54移动时，垂直于喷射部件50的主轴线9的横截面积减小。在一个实施例中，同样如图2所示，例如当喷射主体50被设计成类似于规则的锥形结构的形式时，横截面积的减小是逐渐的。
喷射部件50可以是中空的，以用于引导燃料。特别是，当喷射部件50是渐缩的时，内部中空空间也可以相应地渐缩。因此，喷射部件50内的燃料通道的宽度沿喷射部件50的渐缩部分的轴向方向减小。
如结合图2在图1中看到的那样，喷射部件50在喷射侧54处包括至少一个液体燃料出口55。主液体燃料通过该至少一个液体燃料出口55而被引入到燃烧器内部20中。主液体燃料可以通过形成在喷射主体50内部的燃料管线(未示出)而被供应到液体燃料出口55。喷射部件50内的燃料管线转而可以连接到涡轮机的液体燃料源(未示出)。如图1所示，喷射部件50的喷射侧54以独立方式设置在燃烧器内部20中，即在喷射侧54没有任何物理支撑。如图1所示，在燃烧器1的示例性实施例中，喷射主体50与主轴线9同轴地定位。
如图1和图2所示，所述至少一个液体燃料出口55位于喷射部件50的喷射侧54的侧部58处。在燃烧器1的示例性实施例中，存在多于一个的液体燃料出口55，其位于喷射部件50的喷射侧54上。例如，图1示出了两个液体燃料出口55，主液体燃料从每个液体燃料出口55以流体流的形式或雾化的形式排出，方向朝向燃烧室99，例如如箭头71所示。此外，如图2所示，喷射部件50可以包括第二附加出口62，与液体燃料出口55相比，第二附加出口62可以具有不同的形状或尺寸。尽管第二附加出口62在喷射侧54上的不同位置处，例如喷射器50的喷射侧54的端部56，第二附加出口62也用于将主液体燃料引入到燃烧器内部20中。
现在参照图3和图4，其示意性地示出了燃烧器1的另一示例性实施例的截面图。如图3和图4所示，所述至少一个液体燃料出口55位于喷射部件50的喷射侧54的端部56处。在燃烧器1的示例性实施例中，可以有多于一个的液体燃料出口55位于喷射部件50的喷射侧54的端部56处。图3示出了一个液体燃料出口55，主液体燃料以流体流的形式或以雾化的形式从液体燃料出口55排出，方向朝向燃烧室99，例如如箭头71所示。此外，如图4所示，喷射部件50可以包括第一附加出口61，第一附加出口61与液体燃料出口55相比可以具有不同的形状或尺寸。图4示出了两个这样的第一附加出口61。尽管第一附加出口61处于喷射侧54的不同位置，例如喷射部件50的喷射侧54的侧部58，附加出口61也用于将主液体燃料引入燃烧器内部20。
如图1和图3所示，在燃烧器1的两个实施例中，由于喷射部件50的渐缩结构——其有助于燃烧混合物和/或来自压气机的空气沿主轴线9的轴向流动，并且由于经由液体燃料出口55将主液体燃料喷射在燃烧器内部20的下游侧24内的适当位置，所以实现了在燃烧室99中形成中心再循环区域4，并且避免了延伸到燃烧器内部20中的任何再循环区域的不希望形成。
此外，如图1和图3所示，在燃烧器1中，预混合部分40具有预混合部分40的围绕预混合部分40的燃烧器出口42的部分44。部分44包括外部先导器45，如图1所示。先导燃料从外部先导器45被引入燃烧室99中。图1和图3示出了先导燃料通过部分44引入到燃烧室99中。先导燃料的喷射方向由图1和图3中的箭头72表示。可以注意到的是，尽管图1仅示出了一个外部先导器45，但是多个外部先导器45围绕预混合部分40的燃烧器出口42周围的主体(未示出)而周向地分布也完全在本技术的范围内。
如图1和图3所示，在燃烧器1的两个实施例中，由于外部先导器45和从外部先导器45沿方向72喷射先导燃料，所以实现了在燃烧室99中形成外部再循环区域5。在燃烧器1的示例性实施例中，外部再循环区域5环形地围绕中心再循环区域4，并有助于进一步稳定中心再循环区域4。
现在参照图5、图6和图7，描绘了喷射部件50沿主轴线9的不同位置。如图5所示，在燃烧器1的一个实施例中，液体燃料出口55位于燃烧器内部20的下游侧24。类似地，如图6所示，在燃烧器1的另一个实施例中，尽管处于与图5的液体燃料出口55的位置不同的位置，液体燃料出口55位于燃烧器内部20的下游侧24。可替代地，如图7所示，在燃烧器1的替代实施例中，液体燃料出口55位于燃烧器内部20的上游侧22。
如图1、图3和图5所示，第一距离91是沿主轴线9在至少一个液体燃料出口55与燃烧器头端部12之间的距离，并且第二距离92是沿主轴线9在预混合部分40的燃烧器出口42与燃烧器头端部12之间的距离。在燃烧器1的具有多于一个液体燃料出口55的实施例中，第一长度91被计算为每个液体燃料出口55距燃烧器头端部12的所有距离的数学平均值。在燃烧器1的其他实施例中，如主要由图5、图6和图7的示例性实施例所描绘的，第一距离91和第二距离92可以变化，例如第一距离91可以在沿主轴线9的第二距离92的20％至80％之间。
此外，在燃烧器1的一个实施例中，喷射部件50可以沿中心轴线9纵向调节或移动，使得喷射部件50的所述至少一个液体燃料出口55的位置从如图5所示的沿主轴线9的第一位置93变为如图6所示的沿主轴线9的第二位置9。因此，喷射部件50可以从燃烧室出口42朝燃烧器头10缩回到燃烧器内部20中，和/或可以从燃烧器头10朝向燃烧器室出口42延伸到燃烧器内部20中。
此外，如图5、图6和图7的组合所示，可以看出的是，喷射部件50已经从燃烧器室出口42朝燃烧器头10而逐渐地从图5向图7渐进地缩回到燃烧器内部20中。与图6的第二位置94以及与图5的第一位置93相比，图7示出了图7所描绘的另一第二位置94。
燃料喷枪(即喷射部件50)的形状以某种方式逐渐变细，即燃料喷枪是细长部件。优选地，其在径向方向上的宽度可以沿轴向距离D仅减小D/10或少于D/10，优选地减小少于D/20。
虽然已经参考某些实施例详细描述了本技术，但是应当理解，本技术不限于那些具体的实施例。相反，鉴于描述了用于实施本发明的示例性模式的本公开，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以进行许多修改和变化。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来表示。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变化都被认为在其范围内。
Claims (13)
1.一种用于涡轮机的燃烧室(99)的预混合双燃料燃烧器(1)，所述预混合双燃料燃烧器(1)包括：
-燃烧器头(10)，所述燃烧器头(10)具有燃烧器头端部(12)；
-燃烧器内部(20)，所述燃烧器内部(20)沿主轴线(9)延伸并且具有上游侧(22)和下游侧(24)，其中所述上游侧(22)被设置在所述燃烧器头(10)与所述下游侧(24)之间，并且其中所述上游侧(22)与所述下游侧(24)流体连接；
-旋流器(30)，所述旋流器(30)围绕所述燃烧器内部(20)的所述上游侧(22)，并且包括入口部分(32)，所述入口部分(32)被构造成将空气和主气体燃料引入到所述燃烧器内部(20)；
-预混合部分(40)，所述预混合部分(40)围绕所述燃烧器内部(20)的所述下游侧(24)，其中所述旋流器(30)被布置在所述燃烧器头(10)与所述预混合部分(40)之间，并且其中所述预混合部分(40)包括燃烧器出口(42)，所述燃烧器出口(42)被构造成与所述燃烧室(99)布置在一起使得所述下游侧(24)与所述燃烧室(99)流体连接；以及
-具有渐缩结构的喷射部件(50)，所述渐缩结构沿所述主轴线(9)定位并且从所述燃烧器头(10)延伸到所述燃烧器内部(20)，所述喷射部件(50)具有燃烧器头侧(52)和喷射侧(54)，并且其中所述喷射部件(50)沿所述主轴线(9)从所述燃烧器头侧(52)向所述喷射侧(54)渐缩，
其中，所述喷射部件(50)在所述喷射侧(54)包括至少一个液体燃料出口(55)，并且所述喷射部件(50)被构造成通过所述至少一个液体燃料出口(55)将主液体燃料引入到所述燃烧器内部(20)中，并且其中所述喷射部件(50)的所述喷射侧(54)被布置在所述燃烧器内部(20)，并且
其中所述至少一个液体燃料出口(55)中的至少一个位于所述喷射部件(50)的所述喷射侧(54)的侧部(58)处。
2.根据权利要求1所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述喷射部件(50)的所述渐缩结构是锥形结构。
3.根据权利要求1或2所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述喷射部件(50)的所述渐缩结构与所述主轴线(9)同轴地布置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中沿所述主轴线(9)在所述至少一个液体燃料出口(55)与所述燃烧器头端部(12)之间的第一距离(91)在沿所述主轴线(9)在所述预混合部分(40)的所述燃烧器出口(42)与所述燃烧器头端部(12)之间的第二距离(92)的20％至80％之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述喷射部件(50)被构造成能够纵向调节，使得所述喷射部件(50)的所述至少一个液体燃料出口(55)的位置能够从沿所述主轴线(9)的第一位置(93)变化到沿所述主轴线(9)的第二位置(94)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述至少一个液体燃料出口(55)位于所述燃烧器内部(20)的所述上游侧(22)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述至少一个液体燃料出口(55)位于所述燃烧器内部(20)的所述下游侧(24)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述喷射部件(50)包括被构造成将主液体燃料引入到所述燃烧器内部(20)中的第二附加出口(62)，并且其中所述第二附加出口(62)位于所述喷射部件(50)的所述喷射侧(54)的端部(56)处，特别是所述喷射部件(50)的末端处。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述旋流器(30)的所述入口部分(32)包括至少一个空气入口(33)和至少一个主燃料气体入口(34)。
10.根据权利要求9所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述至少一个空气入口(33)和所述至少一个主燃料气体入口(34)中的至少一个沿所述旋流器(30)相对于所述主轴线(9)切向地布置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述旋流器(30)为具有顶侧(36)和底侧(38)的圆锥台形状，并且其中所述圆锥台的横截面从所述顶侧(36)朝向所述底侧(38)增加，其中所述顶侧(36)被连接到所述燃烧器头(10)，并且所述底侧(38)被连接到所述预混合部分(40)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述预混合部分(40)的围绕所述预混合部分(40)的所述燃烧器出口(42)的部分(44)包括外部先导器(45)，所述外部先导器(45)被构造成将先导燃料引入到所述燃烧室(99)中。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的预混合双燃料燃烧器(1)，其中所述喷射部件(50)的径向宽度在轴向距离D上仅减小D/10或少于D/10，优选地减小少于D/15。
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