專利名稱：耐火焰副燃料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在包括冷卻的預(yù)混合器中的耐火焰副燃料噴嘴。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪的燃燒器中的副噴嘴在火焰保持在該噴嘴的預(yù)混合段中時可能被永久性地破壞。高反應(yīng)性燃料的使用使得這樣的可能性更高了，并限制了氣體燃燒器在受限的燃料空間中的可操作性。高反應(yīng)性燃料的使用增加了會引起硬件損壞的火焰保持危險，并使得在預(yù)混合運行中操作這些燃料更加困難。之前，已經(jīng)通過所謂的部分預(yù)混合設(shè)計理念來處理這種情況， 該設(shè)計理念相對于火焰保持危險損害了混合，并且增加了 NOx排放。參照圖1，示例性燃氣渦輪12包括了壓縮器14、雙級雙模式燃燒器16和由單個葉片代表的渦輪18。盡管沒有具體示出，該渦輪18沿著共同軸線起推動作用地連接到該壓縮器14。該壓縮器14對入口空氣加壓，之后該入口空氣轉(zhuǎn)向或反向流向該燃燒器16，此處該入口空氣用于冷卻該燃燒器并且也用于向燃燒過程提供空氣。該燃氣渦輪12包括位于該燃氣渦輪12的外圍附近的多個燃燒器16 (示出一個)。過渡管20將它的特定的燃燒器16 的出口端與渦輪18的入口端連接，以將燃燒過程的熱產(chǎn)物輸送到該渦輪18。參照圖1和圖2，各個燃燒器包括由文氏管喉部區(qū)域觀分開的主或上游燃燒室M 和第二或下游燃燒室沈。燃燒器由將壓縮器排放空氣流引導(dǎo)向該燃燒器的燃燒器流動套管 30圍繞。燃燒器還由用螺栓固定到渦輪罩32上的外罩31圍繞。主噴嘴36向上游燃燒室M提供燃料輸送，并被布置為環(huán)繞中央副擴散噴嘴38的環(huán)形陣列。盡管應(yīng)該明白可以提供其它的布置，各個燃燒器可以包括六個主噴嘴以及一個副噴嘴。燃料通過管路42向噴嘴輸送。在主燃燒器中的點燃通過火花塞48引起，而在鄰近燃燒器中的點燃通過聯(lián)焰管50引起。參照圖2，主擴散噴嘴36包括燃料輸送噴嘴M和環(huán)形旋流器56。該噴嘴M僅僅輸送燃料，之后這些燃料接著與旋流器空氣混合以用于燃燒。位于中央的該副噴嘴38包括主燃料/空氣預(yù)混合通道和導(dǎo)向器擴散噴嘴。在基本負荷運行期間，該雙級雙模式燃燒器被設(shè)計為以預(yù)混合模式運行，使得所有主噴嘴36簡單地使將要通過由副噴嘴38支承的副預(yù)混合火焰點燃的燃料和空氣混合。 這種主噴嘴燃料的預(yù)混合以及通過副導(dǎo)向器擴散噴嘴的點燃導(dǎo)致燃燒器中更低的NOx產(chǎn)量。還參照圖2，擴散導(dǎo)向的預(yù)混合噴嘴100包括具有燃料輸送管的擴散導(dǎo)向器。該擴散導(dǎo)向器還包括與燃料輸送軸向管部分同軸且環(huán)繞該部分的空氣輸送管。輸入進該空氣輸送管中的空氣為環(huán)繞燃燒器16反向流動進入由流動套管30和燃燒室襯套78限定的容積76中的壓縮器排放空氣。該擴散導(dǎo)向器在它的排放端包括為了將空氣輸送管排放空氣引導(dǎo)向擴散導(dǎo)向火焰的目的的第一或擴散導(dǎo)向旋流器。環(huán)繞擴散導(dǎo)向器并包括鄰近擴散導(dǎo)向器排放端而終結(jié)的排放端(如通過流動箭頭所示)的類似套管的截錐限定了預(yù)混合室84。壓縮器排放空氣以與向空氣輸送管供應(yīng)空氣的方式相類似的方式從容積76流入該預(yù)混合室84中。多個徑向燃料分配管貫穿空氣輸送管并進入預(yù)混合室84，使得噴射的燃料和空氣混合并輸送到在擴散導(dǎo)向器和預(yù)混合室截錐之間的第二或預(yù)混合室旋流器環(huán)狀空間。圖1和圖2中示出的燃燒器和燃氣渦輪發(fā)動機的進一步的細節(jié)在例如美國專利5193346中公開。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器，包括構(gòu)造為將燃料擴散進入經(jīng)過該燃燒器的空氣流中的多個主噴嘴以及構(gòu)造為將燃料與空氣流預(yù)混合的副噴嘴，該副噴嘴包括燃料通道；環(huán)繞該燃料通道提供的中央主體；燃燒管，該燃燒管環(huán)繞該中央主體提供且在該中央主體和該燃燒管之間限定了環(huán)形空氣-燃料混合通道；環(huán)形空氣-燃料混合通道中的構(gòu)造為使空氣流打旋的至少一個葉片；以及至少兩個冷卻通道， 包括用于冷卻中央主體和該至少一個葉片的表面的燃料冷卻通道和用于冷卻該燃燒管的壁的空氣冷卻通道。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種運行燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器的方法。 該燃燒器包括在主燃燒室中提供并構(gòu)造為使通向燃燒器的燃料供應(yīng)中的燃料擴散進入經(jīng)過該燃燒器的空氣流中的多個主噴嘴，以及在副燃燒室中提供并構(gòu)造為使燃料供應(yīng)中的燃料與空氣流預(yù)混合的副噴嘴，該副噴嘴包括燃料通道；環(huán)繞該燃料通道提供的中央主體； 燃燒管，其環(huán)繞該中央主體提供并在該中央主體和該燃燒管之間限定了環(huán)形空氣-燃料混合通道；環(huán)形空氣-燃料混合通道中的構(gòu)造為使空氣流打旋的至少一個葉片；以及至少兩個冷卻通道，包括用于冷卻中央主體和該至少一個葉片的表面的燃料冷卻通道和用于冷卻該燃燒管的壁的空氣冷卻通道。該方法包括向燃燒器提供空氣流；以及向多個主噴嘴和副噴嘴中的至少一個提供燃料供應(yīng)；使任何供應(yīng)到主噴嘴的燃料擴散進入空氣流；使任何供應(yīng)到副噴嘴的燃料與空氣流預(yù)混合；用在燃料冷卻通道中的燃料的一部分冷卻中央主體和至少一個葉片；以及用在燃燒管和外周壁之間的空氣流的一部分冷卻燃燒管。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)以部分截面示出的燃氣渦輪發(fā)動機的主視圖； 圖2是圖1的燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器段的放大細節(jié)主視圖3示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的燃燒器； 圖4示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的燃燒器首端以及摘自圖3的燃燒襯套；
圖5示意性地描述了圖4的燃燒器首端，其包括根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的耐火焰副燃料噴嘴；
圖6-9示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的燃燒器的運行；以及圖10和圖11公開了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的耐火焰副燃料噴嘴。
部件列表
燃燒器2
燃燒器首端4
主噴嘴(ー個或多個)6
燃燒器流動套管8
燃燒室襯套10
燃氣渦輪(現(xiàn)有技木)12
壓縮器(現(xiàn)有技術(shù))14
燃燒器(現(xiàn)有技術(shù))16
渦輪(現(xiàn)有技術(shù))18
過渡管(現(xiàn)有技術(shù))20
過渡管22
主/上游燃燒室(現(xiàn)有技術(shù))M
副/下游燃燒室(現(xiàn)有技術(shù))26
文氏管喉部區(qū)域(現(xiàn)有技術(shù))觀
燃燒器流動套管(現(xiàn)有技術(shù))30
外罩(現(xiàn)有技木)31
渦輪罩(現(xiàn)有技術(shù))32
稀釋孔；34
主噴嘴(現(xiàn)有技術(shù))36
副噴嘴(現(xiàn)有技木)38
主燃燒室40
管路(現(xiàn)有技術(shù))42
副燃燒室44
文氏管46
火花塞48
聯(lián)焰管(現(xiàn)有技術(shù))50
燃燒室襯套孔52
流速/空氣流M
環(huán)形旋流器(現(xiàn)有技術(shù))56
火焰速度58
端蓋60
端蓋表面62
密封接頭(ー個或多個)64
燃料通道66
空氣入口68
冷卻室70
出口室72
分隔器74容積 (現(xiàn)有技術(shù))76
燃燒室襯套(現(xiàn)有技術(shù))78
主燃料80
副燃料82
預(yù)混合室(現(xiàn)有技術(shù))84
燃料噴射ロ86
旁路孔88
高壓氣室90
延伸部/杯狀物92
燃燒器反應(yīng)區(qū)94
空氣流通道96
擴散導(dǎo)向的預(yù)混合/副噴嘴(現(xiàn)有技術(shù))100
副噴嘴102
外周壁104
噴嘴中央主體106
渦旋葉片(ー個或多個)108
孔110
燃料-空氣混合通道112
端壁114
反向流動通道116
肋118
孔120
內(nèi)部燃燒壁/燃燒管122
副噴嘴1
入口流動調(diào)節(jié)器126
穿孔的圓柱外壁1
穿孔的端蓋130
帶有天然氣燃料噴射的空氣旋流器組件132
空氣旋流器組件護罩134
天然氣進氣ロ( ー個或多個)136
燃料通道(ー個或多個)(天然氣)138
渦旋葉片(ー個或多個)140
輻條(ー個或多個)/支柱(ー個或多個)142
燃料噴射孔(ー個或多個)144
擴散氣體尖端146
噴嘴延伸部148
波紋管150。
具體實施方式
參照圖3，根據(jù)一個實施例的燃燒器2包括具有主噴嘴6的陣列和副噴嘴102的燃燒器首端4。燃燒室襯套10包括在主燃燒室40和副燃燒室44之間提供的文氏管46。該燃燒室襯套10提供在燃燒器流動套管8中。過渡管22連接到該燃燒室襯套10以將燃燒氣體引導(dǎo)向渦輪?？梢栽谠撨^渡管22中提供稀釋孔34，以用于之后的稀薄噴射。參照圖4，燃燒器首端4包括主噴嘴6的陣列和副噴嘴102。如圖4所示，該主噴嘴6提供為環(huán)繞該副噴嘴102的圓形陣列。然而應(yīng)該明白，可以提供主噴嘴6的其它陣列。燃燒室襯套10包括多個燃燒室襯套孔52，壓縮空氣流經(jīng)這些孔以形成用于主燃燒室40的空氣流54。還應(yīng)該明白壓縮空氣在該燃燒室襯套10的外部流動以向該主燃燒室 40提供冷卻效果。副噴嘴102包括如下文會更詳細地描述的那樣構(gòu)造為以便預(yù)混合燃料和空氣的多個渦旋葉片108。該副噴嘴102延伸進入主燃燒室40，但沒有如文氏管46那么遠。參照圖5，燃燒器首端4包括具有端蓋表面62的端蓋60，主噴嘴6通過密封接頭 64連接到該端蓋表面62。該副噴嘴102包括由該端蓋60支承的燃料通道66。該副噴嘴 102還包括用于將空氣引入該副噴嘴102內(nèi)的空氣流入口 68。噴嘴中央主體106圍繞燃料通道66的端部。該噴嘴中央主體106包括端壁114。 在該燃料通道66中，燃料向下游流動直到其接觸到該端壁114為止。之后該燃料流進入反向流動通道116并如將會在下文進一步解釋的那樣向上游流動。此處使用的術(shù)語下游指的是經(jīng)過燃燒器的燃燒氣體朝著渦輪流動的方向，而術(shù)語上游可代表遠離燃燒氣體通過燃燒器的流動方向或者與該流動方向相反的方向。該噴嘴中央主體106可以包括環(huán)形肋118以增強熱傳遞并冷卻該中央主體106的外表面。還應(yīng)該明白燃料通道66可以包括肋，例如在外圓周表面上。燃料通道66可以包括多個孔110，其使燃料直接旁路到渦旋葉片108，以控制冷卻和副噴嘴102中的壓降。燃料在反向流動通道116中向上游流入冷卻室70中。之后該燃料環(huán)繞分隔器74 流動進入出口室72中。該分隔器74可以例如是金屬件，其限制了燃料進入出口室72中的流動方向，從而引起該燃料內(nèi)部地冷卻葉片108的所有表面。該冷卻室70和該出口室72 可以被描述為非線性冷卻劑流動通道，例如鋸齒形冷卻劑流動通道、U形冷卻劑流動通道、 螺旋形冷卻劑流動通道，或者迂回形冷卻劑流動通道。部分燃料也可以通過在分隔器74中形成的旁路孔88從冷卻室70直接流向出口室72。該旁路孔88可以允許例如從冷卻室70流入出口室72中的全部燃料流中的大約 1%-50%、5%-40%或10%-20%直接在室70和室72之間流動。旁路孔88的利用可以允許針對可能發(fā)生的任何燃料系統(tǒng)壓降的調(diào)整、針對傳導(dǎo)熱傳遞系數(shù)的調(diào)整，或者針對向燃料噴射口 86的燃料分配的調(diào)整。該旁路孔88可以改進進入和通過燃料噴射口 86的燃料分配以提供更加均勻的分布。該旁路孔88也可以減少從冷卻室70到出口室72的壓降，從而幫助迫使燃料通過燃料噴射口 86。另外，旁路孔88的使用可以允許定制的(tailored)流通過燃料噴射口 86，以改變?nèi)剂狭魍ㄟ^噴射口 86噴射進入燃料-空氣混合通道112之前包含的漩渦的數(shù)量。燃料通過形成于渦旋葉片108中的燃料噴射口 86從出口室72噴射出。燃料從燃料噴射口 86噴射進入燃料-空氣混合通道112以用于和來自副噴嘴102的空氣流入口 68 的空氣流混合。渦旋葉片108使來自空氣流入口 68的空氣流打旋，以改進在通道112中的燃料-空氣混合。還參照圖5，副噴嘴102包括圍繞噴嘴中央主體106的燃燒管122。在噴嘴中央主體106和燃燒管122之間提供了燃料-空氣混合通道112。外周壁104環(huán)繞燃燒管122而提供，且限定了用于空氣流的通道96。該燃燒管122包括多排空氣冷卻孔120，以通過允許冷卻劑在燃燒管上形成薄膜而提供冷卻，保護該燃燒管不受熱燃燒氣體(破壞)。為了使冷卻劑可以離開葉片108的前半部分的上游的冷卻孔120，冷卻劑也在形成于燃燒管122和外周壁104之間的環(huán)形空腔內(nèi)沿軸向向上游引導(dǎo)。該孔120可以相對于下游壁表面成范圍在0°到45° (度)之間的角度?？椎某叽纭⒃趫A形排中的孔的數(shù)量和/或在孔排之間的距離可以被布置為在火焰保持事件期間實現(xiàn)期望的壁溫度?，F(xiàn)將參照圖6-9描述燃燒器的運行。如圖6所示，在可以是從點燃直到例如燃氣渦輪發(fā)動機負荷的20%的初期運行期間，所有供應(yīng)到燃燒器的燃料是主燃料80，也即100% 的燃料供應(yīng)到主噴嘴6陣列。燃燒通過主燃料80從主燃料噴嘴6擴散進入通過燃燒器4 的空氣流M而在主燃燒室40中發(fā)生。如圖7所示，當(dāng)燃氣渦輪發(fā)動機以例如20%_50%的燃氣渦輪發(fā)動機負荷運行時，燃燒器的稀薄一稀薄運行(lean-lean operation)會發(fā)生。主燃料80提供給主噴嘴6的陣列，而副燃料82提供給副噴嘴102。例如，供應(yīng)到燃燒器的燃料的大約70%是主燃料80，而大約30%的燃料是副燃料82。燃燒發(fā)生在主燃燒室40和副燃燒室44中。此處使用的術(shù)語主燃料指的是供應(yīng)到主噴嘴6的燃料，而術(shù)語副燃料指的是供應(yīng)到副噴嘴102的燃料。如圖8所示，在第二階段燃燒中，也即從圖7的運行向在下文參照圖9作出更詳細描述的預(yù)混合運行的過渡中，供應(yīng)到燃燒器的所有燃料是副燃料82，也即100%的燃料供應(yīng)到副噴嘴102。在該第二階段燃燒中，燃燒通過副燃料82和來自副噴嘴102的入口 68的空氣流的預(yù)混合而發(fā)生。該預(yù)混合發(fā)生在副噴嘴102的預(yù)混合通道112中。如圖9所示，燃燒器可以以預(yù)混合運行來運行，此時燃氣渦輪發(fā)動機以例如 50%-100%的燃氣渦輪發(fā)動機負荷運行。在圖9的預(yù)混合運行中，到主噴嘴6的主燃料80相對于在圖7的稀薄一稀薄運行中提供的量增加，而到副噴嘴102的副燃料82相對于在圖7 中所示的稀薄一稀薄運行中提供的量減少。例如，在圖9的預(yù)混合運行中，供應(yīng)到燃燒器的燃料中的大約80%-83%可以是主燃料80，而供應(yīng)到燃燒器的燃料中的大約20%-17%可以是副燃料82。如圖9所示，在預(yù)混合運行期間，燃燒發(fā)生在副燃燒室44中，并且由于冷卻措施而防止了對副噴嘴102的損壞。參照圖4，如果火焰速度58大于在主燃燒室40中的空氣流 54的速度，則逆燃可發(fā)生。對在副噴嘴102中的空氣-燃料混合物的控制，也即對副燃料 82的控制，提供了對火焰速度的控制并防止了火焰穿過文氏管46進入主燃燒室40中。參照圖10和圖11，副噴嘴124包括入口流動調(diào)節(jié)器(IFC) 126、帶有天然氣燃料噴射的空氣旋流器組件132以及擴散氣體尖端146。護罩延伸部134從該空氣旋流器組件132 延伸?？諝鈴母邏簹馐?0進入副噴嘴124，除了進入燃燒器反應(yīng)區(qū)94的排放端之外，高壓氣室90圍繞整個副噴嘴124。用于燃燒的空氣中的大部分通過IFC 1 進入預(yù)混合器。 該IFC 126包括在外徑處的穿孔的圓柱外壁128，以及在上游端處的穿孔的端蓋130。預(yù)混合器空氣通過在端蓋130和圓柱外壁128中的穿孔進入IFC 126。IFC 1 的功能是準備用于進入預(yù)混合器的空氣流速度分布。IFC 1 的原理是基于在預(yù)混合空氣進入預(yù)混合器之前對其背壓(backpressure)的理念。這容許預(yù)混合空氣流更好的角度分布。穿孔的壁和端蓋128、130執(zhí)行背壓該系統(tǒng)并使該流沿圓周繞IFC環(huán)狀空間均勻地分布的功能。取決于在預(yù)混合器中期望的流分布，選擇用于穿孔的壁1 和端蓋130的合適的孔樣式。參照圖11，副噴嘴124的空氣旋流器組件包括多個渦旋葉片140和在渦旋葉片 140之間提供的多個輻條或支柱142。各個輻條142包括用于將燃料噴射進入由葉片140 打旋的空氣中的多個燃料噴射孔144。天然氣進氣口 136允許天然氣被引入與輻條142連通的燃料通道138中。在空氣旋流器組件和擴散氣體尖端146之間提供了噴嘴延伸部148。 可以提供波紋管150以補償熱膨脹的差別。盡管以上描述的多個實施例包括作為主噴嘴的擴散噴嘴，但應(yīng)該明白主噴嘴可以是例如具有與副噴嘴相同或相似構(gòu)型的預(yù)混合噴嘴。耐火焰噴嘴增強了燃燒系統(tǒng)的燃料適應(yīng)性。作為在燃燒器中的副噴嘴的耐火焰噴嘴使得燃燒器能夠燃燒完全合成氣體以及天然氣。該耐火焰噴嘴可以用作燃燒器中的副噴嘴，因此使得該燃燒器能夠燃燒完全合成氣體或者高氫氣以及天然氣。結(jié)合了主雙重燃料噴嘴的耐火焰噴嘴將使得燃燒器能夠燃燒天然氣和完全合成氣體燃料兩者。其擴展了燃燒器的燃料適應(yīng)性范疇而囊括了寬范圍的沃伯(WcAbe)數(shù)和反應(yīng)性，并且可被應(yīng)用到油和氣體工業(yè)程序中。該耐火焰噴嘴的冷卻特征，包括諸如燃料冷卻的中央主體、中央主體的尖端、預(yù)混合器的渦旋葉片以及空氣冷卻的燃燒管，使得該噴嘴能夠經(jīng)受長時間的火焰保持事件。在這樣的火焰保持事件期間，該冷卻特征保護該噴嘴免受任何硬件損壞，并為用于將火焰吹出預(yù)混合器并在正常模式運行下重新建立預(yù)混合火焰的檢測和修正措施留出了時間。盡管已結(jié)合目前被認為是最實用和優(yōu)選的實施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是要理解本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的多種修改和等價布置。
權(quán)利要求
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器O)，包括構(gòu)造為使燃料擴散進入通過所述燃燒器的空氣流(54)中的多個主噴嘴(6)；以及構(gòu)造為使燃料與所述空氣流預(yù)混合的副噴嘴(102)，所述副噴嘴包括燃料通道(66)，環(huán)繞所述燃料通道提供的中央主體(106)，燃燒管(12 ，該燃燒管環(huán)繞所述中央主體提供，并且在所述中央主體和所述燃燒管之間限定了環(huán)形空氣-燃料混合通道(112)，所述環(huán)形空氣-燃料混合通道中的構(gòu)造為使所述空氣流打旋的至少一個葉片(108， 140)，以及至少兩個冷卻通道(116，96)，包括用來冷卻所述中央主體和所述至少一個葉片的表面的燃料冷卻通道(116)，以及用來冷卻所述燃燒管的壁的空氣冷卻通道(96)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料通道(66)構(gòu)造為朝所述燃燒器的下游方向傳送燃料，以及環(huán)繞所述燃料通道(66)提供的所述中央主體(106)限定了構(gòu)造為朝所述燃燒器的上游方向傳送燃料以冷卻所述中央主體(106)的所述外表面的反向燃料通道(116)，所述燃料冷卻通道包括所述反向燃料通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料通道(66)包括至少一個孔 (110)，該孔構(gòu)造為使燃料在沖擊冷卻中央主體(106)的首端(114)和繞過所述反向燃料通道(116)之間分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃燒器，其特征在于，環(huán)繞所述中央主體(106)提供的所述燃燒管(12 限定了燃料-空氣預(yù)混合通道(11 ，以及所述燃燒管的壁被在所述燃燒管和外周壁(104)之間的所述空氣冷卻通道(96)中的壓縮空氣薄膜冷卻，以防止在火焰保持于所述預(yù)混合通道內(nèi)期間過熱，所述燃燒器還包括在所述燃燒管(122)的壁中的多個圓形排的空氣冷卻孔(120)，各個孔(120)包括相對于下游壁表面在0°到45°的范圍中的噴射角，其中各個孔的尺寸、各個圓形排中的孔的數(shù)量和/或相鄰圓形排之間的距離被布置為在火焰保持事件期間實現(xiàn)期望的壁溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任何一項所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個葉片 (108)包括構(gòu)造為從所述反向燃料通道(116)接收燃料的冷卻室(70)、構(gòu)造為將所述燃料通過在所述至少一個葉片中的至少一個燃料噴射口(86)而排入所述燃料-空氣預(yù)混合通道(112)的出口室(72)、以及在所述冷卻室(70)和所述出口室(72)之間提供以限定非線性燃料路徑的至少一個分隔器(74)，其中所述燃料冷卻通道(116)還包括所述冷卻室(70) 和所述非線性燃料路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒器，其特征在于，所述至少一個分隔器(74)設(shè)有構(gòu)造為允許燃料從所述冷卻室(70)直接流到所述出口室的旁路孔(88)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項所述的燃燒器，其特征在于，還包括構(gòu)造為呈角度地分配所述空氣流的入口流動調(diào)節(jié)器(126)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項所述的燃燒器，其特征在于，還包括至少一個輻條(142)，包括構(gòu)造為在所述至少一個葉片(140)的后緣處將燃料噴射進入所述空氣流的至少一個燃料噴射孔(144)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項所述的燃燒器，其特征在于，空氣-燃料預(yù)混合物構(gòu)造為以便產(chǎn)生小于所述空氣流(54)的速度的火焰速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項所述的燃燒器，其特征在于，還包括 主燃燒室GO)；副燃燒室G4)；以及在所述主燃燒室GO)和所述副燃燒室G4)之間的文氏管(46)，其中所述空氣-燃料預(yù)混合物構(gòu)造為以便在所述副燃燒室中產(chǎn)生不會越過所述文氏管進入所述主燃燒室的火焰。
11.一種運行燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器O)的方法，所述燃燒器包括在主燃燒室GO) 中提供的且構(gòu)造為使通向所述燃燒器的燃料供應(yīng)(80，82)中的燃料擴散進入通過所述燃燒器的空氣流(54)中的多個主噴嘴(6)；以及在副燃燒室G4)中提供的且構(gòu)造為使所述燃料供應(yīng)的燃料與所述空氣流預(yù)混合的副噴嘴(102)，所述副噴嘴包括燃料通道(66)； 環(huán)繞所述燃料通道提供的中央主體(106)；燃燒管(122)，該燃燒管環(huán)繞所述中央主體提供并在所述中央主體和該燃燒管之間限定了環(huán)形空氣-燃料混合通道(112)；所述環(huán)形空氣-燃料混合通道中的構(gòu)造為使所述空氣流打旋的至少一個葉片(108)；以及至少兩個冷卻通道(116，96)，包括用來冷卻所述中央主體和所述至少一個葉片的表面的燃料冷卻通道 (116)，以及用來冷卻所述燃燒管的壁的空氣冷卻通道(96)，所述方法包括向所述燃燒器( 提供空氣流(54)；以及向所述多個主噴嘴(6)和所述副噴嘴(102)中的至少一個提供燃料供應(yīng)(80，82)； 使任何供應(yīng)到所述主噴嘴(6)的燃料(80)擴散進入所述空氣流(54)中； 使任何供應(yīng)到所述副噴嘴(102)的燃料(8 與所述空氣流(54)預(yù)混合； 利用在所述燃料冷卻通道(116)中的所述燃料(8 的一部分冷卻所述中央主體(106) 和所述至少一個葉片(108)；以及利用在所述燃燒管和外周壁(104)之間的所述空氣流(54)的一部分冷卻所述燃燒管 (122)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括 朝所述燃燒器的下游方向?qū)⑷剂蟼魉屯ㄟ^燃料通道；朝所述燃燒器的上游方向?qū)⑷剂蟼魉屯ㄟ^由環(huán)繞所述燃料通道提供的所述中央主體限定的反向燃料通道，以冷卻所述中央主體的所述外表面；以及從所述燃料通道分出燃料來沖擊冷卻所述中央主體的首端以及繞過所述反向燃料通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述燃燒器點燃直到第一預(yù)定百分比的所述燃氣渦輪發(fā)動機負荷時，所述方法包括向所述主噴嘴提供全部燃料供應(yīng)，以及其中，從所述第一預(yù)定百分比的所述負荷到高于所述第一預(yù)定百分比的所述負荷的第二預(yù)定百分比的所述負荷，所述方法包括向所述主噴嘴提供第一百分比的所述燃料供應(yīng)以及向所述副噴嘴提供第二百分比的所述燃料供應(yīng)，所述第一百分比大于所述第二百分比。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括從所述燃氣渦輪發(fā)動機的所述第二預(yù)定百分比的所述負荷到100%的所述負荷，向所述主噴嘴提供第三百分比的所述燃料供應(yīng)以及向所述副噴嘴提供第四百分比的所述燃料供應(yīng)，其中所述第三百分比的所述燃料供應(yīng)高于所述第一百分比的所述燃料供應(yīng)，以及所述第四百分比的所述燃料供應(yīng)小于所述第二百分比的所述燃料供應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在向所述主噴嘴提供所述第三百分比的所述燃料供應(yīng)以及向所述副噴嘴提供所述第四百分比的所述燃料供應(yīng)之前，所述方法包括向所述副噴嘴提供100%的所述燃料供應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火焰副燃料噴嘴。一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器包括構(gòu)造為使燃料擴散或預(yù)混合進入通過該燃燒器的空氣流中的多個主噴嘴；以及構(gòu)造為使燃料與該空氣流預(yù)混合的副噴嘴。各個預(yù)混合噴嘴包括中央主體、至少一個葉片、環(huán)繞該中央主體提供的燃燒管、至少兩個冷卻通道－用來冷卻該中央主體和該至少一個葉片的表面的燃料冷卻通道和用來冷卻該燃燒管的壁的空氣冷卻通道。冷卻通道防止中央主體的壁、葉片(一個或多個)以及燃燒管在火焰保持事件期間過熱。
文檔編號F23D14/78GK102330978SQ20111012302
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者R. 罕 A., X. 斯蒂芬森 C., S. 齊明斯基 W., 吳春陽, 左柏芳 申請人:通用電氣公司