CN108072054B - 用于燃气轮机的燃料喷射设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气轮机的燃料喷射设备包括：燃料供应管；第一歧管，连接到燃料供应管并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料；第二歧管，在径向方向上距第一歧管分开预定间隔处至少部分地包围第一歧管，第二歧管包括空气入口和燃料出口，通过所述空气入口将空气的第一部分引入到第二歧管中，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气碰撞，从而形成混合燃料；第一旋流器，在径向方向上设置在距第二歧管预定间隔处，第一旋流器被配置为朝向空气入口和燃料出口旋动空气。

Description

用于燃气轮机的燃料喷射设备
本申请要求于2016年11月14日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0151312号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
与示例性实施例一致的设备涉及一种用于燃气轮机的燃料喷射设备。
背景技术
燃气轮机是一种用于通过使用高温/高压燃烧气体操作涡轮机的燃烧式发动机，并且燃气轮机包括压缩机(compressor)、燃烧室(combustor)和涡轮(turbine)。在相关技术中，压缩机对空气进行压缩并将压缩后的空气输送到燃烧室，燃烧室使燃料的燃烧加速，产生高温/高压燃烧气体，并将燃烧气体输送到涡轮，涡轮使高温/高压燃烧气体膨胀并产生动力。
由燃烧室使用的用于提高燃烧效率的各种方法中的一种是通过使燃料雾化为液体状态来增加燃烧表面积的方法。例如，公开号为2002-0162333的美国专利申请公开了一种通过从燃料喷嘴主体的外表面喷射(spray)燃料并沿与燃料喷射的方向垂直的方向喷射空气来使燃料雾化的方法。然而，在通过所述的燃料-空气碰撞使燃料的雾化加速方面仍存在限制。
发明内容
一个或多个示例性实施例包括一种可使燃料的雾化加速的用于燃气轮机的燃料喷射设备。
额外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从该描述将是明显的，或者可通过本示例性实施例的实践而获知。
根据示例性实施例的一个方面，提供一种用于燃气轮机的燃料喷射设备，包括：燃料供应管；第一歧管，连接到燃料供应管并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料；第二歧管，在径向方向上距第一歧管预定间隔处包围第一歧管，并包括空气入口和燃料出口，通过所述空气入口引入空气，，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气碰撞；第一旋流器，在径向方向上距第二歧管预定间隔处包围第二歧管，并被配置为使燃料与空气碰撞。
喷嘴和燃料出口可在径向方向上彼此重叠。
通过喷嘴喷射燃料所沿的方向与通过燃料出口喷射空气所沿的方向可彼此平行。
第一旋流器喷射燃料所沿的方向可与第二歧管喷射混合燃料所沿的方向相交。
由第一旋流器喷射的空气的一部分可分出并流入空气入口。
所述燃料喷射设备还可包括：第二旋流器，位于形成在第一歧管与第二歧管之间的空间中，并被配置为将引入到空气入口内的空气引导到燃料出口。
根据另一示例性实施例的一个方面，提供一种用于燃气轮机的燃料喷射设备，所示燃料喷射设备包括：燃料供应管；第一歧管，连接到燃料供应管并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料；第二歧管，在径向方向上距第一歧管预定间隔处至少部分包围第一歧管，第二歧管包括空气入口和燃料出口，通过所述空气入口将空气的第一部分引入到第二歧管中，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气碰撞，从而形成混合燃料；第一旋流器，在径向方向上设置在距第二歧管预定间隔处，第一旋流器被配置为朝向空气入口和燃料出口旋动空气。
喷嘴和燃料出口可在径向方向上彼此重叠。
通过喷嘴喷射燃料所沿的方向与空气的第一部分从空气入口通过燃料出口被喷射所沿的方向可彼此平行。
第一旋流器喷射空气所沿的方向与第二歧管喷射混合燃料所沿的方向可相交。
由第一旋流器喷射的空气的第一部分可从空气分出并流入空气入口。
所述燃料喷射设备还可包括：第二旋流器，在径向方向上设置在第一歧管与第二歧管之间，并被配置为将引入到空气入口内的空气引导到燃料出口。
空气的朝向燃料出口旋动的第二部分可被配置为与混合燃料碰撞。
根据另一示例性实施例的一个方面，提供一种用于燃气轮机的燃料喷射设备，所述燃料喷射设备包括：壳体；第一旋流器，设置在壳体中，并被配置为将空气引入到壳体内；燃料供应管，被配置为供应燃料，并被设置在壳体上；第一歧管，从燃料供应管延伸并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料的；第二歧管，设置在壳体中，第二歧管包括空气入口和燃料出口，通过所述空气入口将空气的第一部分引入到第二歧管中，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气的所述第一部分碰撞，从而形成混合燃料。在空气入口处，空气可被分为空气的第一部分和空气的第二部分，其中，空气的第二部分被配置为在设置在壳体与第二歧管之间的通道中行进。空气的第二部分可被配置为与混合燃料碰撞。
空气的第二部分被第一旋流器喷射所沿的方向与燃料出口喷射混合燃料所沿的方向可相交。
所述燃料喷射设备还可包括：第二旋流器，在径向方向上设置在第一歧管与第二歧管之间，第二旋流器被配置为将空气的被引入到空气入口内的第一部分引导到燃料出口。
附图说明
通过下面结合附图的示例性实施例的描述，本公开的以上和/或其他方面将变得明显和更容易理解，其中：
图1是根据示例性实施例的用于燃气轮机的燃料喷射设备的构思图；
图2是示出根据示例性实施例的图1的B部分的放大的截面图。
具体实施方式
现在，将参照附图在下文中更充分地描述示例性实施例；然而，示例性实施例可以以不同的形式被实现，并不应被解释为限于在此阐述的实施例。更确切地，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将示例性实施方式充分地传达给本领域普通技术人员。术语仅用于解释示例性实施例，不应被解释为限制本公开的范围。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。在此使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在叙述的元件、步骤、操作和/或装置，但是不排除存在或添加一个或多个其它元件、步骤、操作和/或装置。将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在此用来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。
图1是根据示例性实施例的用于燃气轮机的燃料喷射设备100的构思图。图2是示出根据示例性实施例的图1的B部分的放大的截面图。
参照图1，燃料喷射设备100可包括燃料供应管110、第一歧管120、第二歧管130、第一旋流器(swirler)140和第二旋流器150。
燃料供应管110穿过壳体H并将燃料F供应到壳体H内。引入到燃料供应管110内的燃料F可被引导到形成在第一歧管120中的第一通道P1。
第一歧管120可连接到燃料供应管110，并可包括通过其喷射燃料F的喷嘴121。也就是说，第一歧管120可通过喷嘴121喷射从燃料供应管110引入的燃料F。
第二歧管130可至少部分地包围第一歧管120，并可沿燃料喷射设备的轴向方向在径向方向上与第一歧管120在径向方向上间隔开预定间隔。第二歧管130可包括空气入口131和燃料出口132，其中，通过空气入口131引入空气A，在燃料出口132处，通过第一歧管120的喷嘴121喷射的燃料F与空气A碰撞以加速燃料F的雾化。
第一旋流器140可与第二歧管130在径向方向上间隔开预定间隔，并可通过朝向空气入口131和燃料出口132旋动空气来使通过燃料出口132喷射的燃料F与空气A碰撞。由第一旋流器140喷射的空气A可流经形成在第二歧管130和壳体H中的内部通道。详细地，由第一旋流器140喷射的空气A的第一部分A1可流经在径向方向上形成在壳体H与第二歧管130之间的第三通道P3，空气A的第二部分A2可从空气A1分出，可被引入到空气入口131中，并可流经在径向方向上形成在第一歧管120与第二歧管130之间的第二通道P2。
第二旋流器150可位于在径向方向上形成在第一歧管120与第二歧管130之间的第二通道P2中，并可将引入到空气入口131中的空气A2引导到燃料出口132。
详细地，第一歧管120的喷嘴121和第二歧管130的燃料出口132可在径向方向(例如，第二方向)上彼此重叠。此外，第一歧管120的喷嘴121和第二歧管130的空气入口131可在轴向方向(例如，第一方向)上彼此重叠。在这种结构中，通过喷嘴121喷射的燃料F和沿着形成在第一歧管120与第二歧管130之间的开孔h被引导并被排放到燃料出口132的空气A可彼此混合并沿径向方向(例如，第二方向)被喷射。现在，将参照图2详细解释燃料F与空气A的混合。
参照图2，通过燃料供应管110引入到第一歧管120的第一通道P1中的燃料F可沿着平行于第一方向的方向流动。虽然在第一歧管120的第一通道P1中流动的燃料F可沿着相对于第一方向倾斜预定角度的方向流动，但是为了解释的方便假设燃料F沿平行于第一方向的方向流动。
沿第一方向在第一歧管120的第一通道P1中流动的燃料F可在喷嘴121附近急转向，并且可沿着平行于和第一方向相交的第二方向的方向通过喷嘴121喷射。虽然燃料F可沿着从第二方向倾斜预定角度的方向通过喷嘴121喷射到第一歧管120的外部，但是为了解释的方便假设燃料F沿着平行于第二方向的方向喷射。
沿着第一方向在形成在第一歧管120与第二歧管130之间的第二通道P2中流动的空气A2通过形成在喷嘴121与第二歧管130之间的开孔h排放到燃料出口132。在该过程中，通过喷嘴121喷射的燃料F和通过燃料出口132喷射的空气A2可彼此碰撞，因此燃料F的雾化可被空气A2加速。在此情况下，通过喷嘴121喷射燃料F所沿的方向可平行于通过燃料出口132喷射空气A2所沿的方向。
如上所述，被空气A2雾化的燃料AF可沿着第二方向通过燃料出口132喷射。通过燃料出口132喷射的雾化的燃料AF可与通过第一旋流器140流入第三通道P3并在该通道中流动的空气A1碰撞，其中，第三通道P3形成在壳体H与第二歧管130之间。然而，因为空气A1流经第三通道P3所沿的方向为第一方向并且通过燃料出口132喷射雾化的燃料AF所沿的方向为第二方向，所以喷射空气A1所沿的方向和喷射雾化的燃料AF所沿的方向可彼此相交。
因此，依据根据示例性实施例的燃料喷射设备100，引入燃料供应管110的燃料F可与空气A进行两次碰撞，因此燃料F的雾化可被加速。具体地，因为流经第一歧管120中的第一通道P1的燃料F通过喷嘴121喷射，并且与沿着平行于通过燃料出口132喷射燃料F所沿的方向的方向(例如，第二方向)喷射的空气A2碰撞，所以雾化可被第一次加速。之后，因为通过燃料出口132喷射的雾化的燃料AF与沿着第一方向流经第三通道P3的空气A1碰撞，因此雾化可被第二次加速。
因为根据以上示例性实施例的用于燃气轮机的燃料喷射设备可使得燃料和空气沿着平行方向和相交方向二者彼此碰撞，所以燃料的雾化可被加速。
将理解本公开的范围不被效果所限制。
虽然已经参照附图描述了示例性实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下可在此进行形式和细节上的各种改变。

Claims (7)

1.一种用于燃气轮机的燃料喷射设备，所述燃料喷射设备包括：
燃料供应管；
第一歧管，连接到燃料供应管并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料；
第二歧管，在径向方向上距第一歧管预定间隔处至少部分地包围第一歧管，第二歧管包括：
空气入口，通过所述空气入口将空气的第一部分引入到第二歧管中；和
燃料出口，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气的第一部分碰撞，从而形成混合燃料；
第一旋流器，在径向方向上设置在距第二歧管预定间隔处，第一旋流器被配置为朝向空气入口和燃料出口旋动空气；和
第二旋流器，在径向方向上设置在第一歧管与第二歧管之间，第二旋流器被配置为将朝向空气入口旋动并引入到空气入口内的空气的第一部分引导到燃料出口，
其中，空气的朝向燃料出口旋动的第二部分被配置为与混合燃料碰撞。
2.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其中，喷嘴和燃料出口在径向方向上彼此重叠。
3.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其中，通过喷嘴喷射燃料所沿的方向与空气的第一部分从空气入口通过燃料出口被喷射所沿的方向彼此平行。
4.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其中，第一旋流器喷射空气所沿的方向与第二歧管喷射混合燃料所沿的方向相交。
5.如权利要求1所述的燃料喷射设备，其中，由第一旋流器喷射的空气的第一部分从空气分出并流入空气入口。
6.一种用于燃气轮机的燃料喷射设备，所述燃料喷射设备包括：
壳体；
第一旋流器，设置在壳体中并被配置为将空气引入到壳体内；
燃料供应管，被配置为供应燃料并被设置在壳体上；
第一歧管，从燃料供应管延伸并包括喷嘴，通过所述喷嘴喷射燃料；和
第二歧管，设置在壳体中，第二歧管包括：
空气入口，通过所述空气入口将空气的第一部分引入到第二歧管中；和
燃料出口，在所述燃料出口处通过喷嘴喷射的燃料与空气的所述第一部分碰撞，从而形成混合燃料，
其中，在空气入口处，被第一旋流器引入的空气被分为空气的第一部分和空气的第二部分，其中，空气的第二部分被配置为在设置在壳体与第二歧管之间的通道中行进，
其中，空气的第二部分被配置为与混合燃料碰撞，
其中，所述燃料喷射设备还包括：第二旋流器，在径向方向上设置在第一歧管与第二歧管之间，第二旋流器被配置为将空气的被引入到空气入口内的第一部分引导到燃料出口。
7.如权利要求6所述的燃料喷射设备，其中，空气的第二部分被第一旋流器喷射所沿的方向与燃料出口喷射混合燃料所沿的方向相交。
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