具有一體式液體蒸發(fā)器的預(yù)混噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體而言，涉及一種燃料氣體預(yù)混噴嘴，其具有用于減少總體水消耗且改善熱效率的一體式液體蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作效率和總體功率輸出大體上隨熱燃燒氣流的溫度升高而提高。然而，高的燃燒氣流溫度可產(chǎn)生較高水平的氮氧化物(NOx)。此種排放可受美國(guó)的聯(lián)邦和州法規(guī)管轄，且還可受?chē)?guó)外的類(lèi)似法規(guī)管轄。因此，在于有效高溫范圍中操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的益處同時(shí)還確保氮氧化物的輸出和其他類(lèi)型的受調(diào)節(jié)的排放保持遠(yuǎn)低于授權(quán)水平之間存在平衡作用。而且，改變負(fù)載水平、改變環(huán)境條件、和其他類(lèi)型的操作參數(shù)也可對(duì)總體燃?xì)鉁u輪效率和排放具有顯著影響。
[0003]若干類(lèi)型的已知燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，如使用干式低N0x(“DLN”)的那些，大體上在反應(yīng)或燃燒區(qū)的上游預(yù)混燃料流和空氣流，以便通過(guò)多個(gè)預(yù)混燃料噴嘴來(lái)減少NOx排放。此種預(yù)混趨于降低峰值火焰溫度，且因此減少NOx排放。
[0004]為了燃料靈活性和功率系統(tǒng)可用性，低排放燃?xì)鉁u輪通常在燃料預(yù)混器之外配備有噴射液體燃料以作為輔助或后備燃料的系統(tǒng)。液體燃料噴射器可穿過(guò)氣體預(yù)混器的中心插入。因?yàn)橐后w燃料在燃燒之前可能不蒸發(fā)和與空氣充分地預(yù)混，所以可將大量的水噴射至權(quán)燒區(qū)中，以便降低火焰溫度和所得的NOx排放。因此，當(dāng)利用此種液體燃料操作時(shí)，可能需要顯著且昂貴的水量。而且，噴水可降低總體燃?xì)鉁u輪效率。
[0005]因此，期望改進(jìn)的雙燃料預(yù)混噴嘴。此種預(yù)混噴嘴可以以減少的總體水消耗來(lái)容納輔助燃料(如液體燃料)，同時(shí)維持燃?xì)鉁u輪熱效率和功率生成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利因此提供了一種燃料噴嘴，其用于使用主燃料和輔助燃料的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料噴嘴可包括用于主燃料的多個(gè)主燃料噴射端口、水通路、多個(gè)輔助燃料噴射端口、和用于使輔助燃料霧化的輔助燃料蒸發(fā)器系統(tǒng)。
[0007]本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利還提供了一種依靠主燃料或輔助燃料操作用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴的方法。該方法可包括以下步驟:提供主燃料流、提供輔助燃料流、使輔助燃料流過(guò)霧化器、使輔助燃料霧化，和以減少的水消耗燃燒霧化的輔助燃料。
[0008]本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利還提供了一種提供用于使用天然氣和/或液體燃料的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴。燃料噴嘴可包括具有用于天然氣的多個(gè)天然氣噴射端口的多個(gè)旋流器導(dǎo)葉、水通路、多個(gè)液體燃料噴射端口、和用于使液體燃料霧化的液體燃料霧化器。
[0009]技術(shù)方案1:一種用于使用主燃料和輔助燃料的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴嘴100，包括:
用于主燃料的多個(gè)主燃料噴射端口 170;
水通路220; 多個(gè)輔助燃料噴射端口 280;和用于使輔助燃料霧化的輔助燃料蒸發(fā)器系統(tǒng)290。
[0010]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃料噴嘴100，其特征在于，還包括多個(gè)旋流器導(dǎo)葉160，所述多個(gè)旋流器導(dǎo)葉160具有定位在其上的所述多個(gè)主燃料噴射端口 170。
[0011 ]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案2所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述多個(gè)旋流器導(dǎo)葉160圍繞預(yù)混室150定位。
[0012]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述主燃料包括天然氣流。
[0013]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述水通路220包括引燃液體燃料通路220。
[0014]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述引燃液體燃料通路220延伸至引燃末梢210。
[0015]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案6所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述引燃末梢210包括圍繞其的引燃旋流器240。
[0016]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃料噴嘴100，其特征在于，還包括與所述多個(gè)輔助燃料噴射器280連通的輔助燃料通路260。
[0017]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案8所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述輔助燃料包括液體燃料流。
[0018]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述輔助燃料蒸發(fā)器系統(tǒng)290包括霧化器290。
[0019]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案10所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述霧化器290包括霧化旋流器300。
[0020]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述霧化旋流器300包括柄320和凸緣330。
[0021]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃料噴嘴100，其特征在于，所述霧化旋流器300包括其中的多個(gè)槽口 340。
[0022]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃料噴嘴100，其特征在于，霧化器300包括護(hù)套310，所述護(hù)套310在其中具有孔口 350。
[0023]技術(shù)方案15:—種依靠主燃料或輔助燃料來(lái)操作用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴嘴100的方法，包括:
提供主燃料流；
提供輔助燃料流；
使輔助燃料流過(guò)霧化器290;
使輔助燃料霧化;和燃燒霧化的輔助燃料。
[0024]技術(shù)方案16:—種用于使用天然氣和/或液體燃料的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴，包括:
多個(gè)旋流器導(dǎo)葉，其具有用于天然氣的多個(gè)天然氣噴射端口；
水通路； 多個(gè)液體燃料噴射端口；和液體燃料霧化器，其用于使液體燃料霧化。
[0025]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述霧化器包括霧化旋流器。
[0026]技術(shù)方案18:根據(jù)技術(shù)方案17所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述霧化旋流器包括凸緣，所述凸緣在其中具有多個(gè)槽口。
[0027]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃料噴嘴，其特征在于，霧化器包括護(hù)套，所述護(hù)套在其中具有孔口。
[0028]技術(shù)方案20:根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述水通路包括引燃液體燃料通路。
[0029]在結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求查閱以下詳細(xì)描述時(shí)，本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利的這些及其他特征和改善將對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為示出壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪和負(fù)載的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0031]圖2為可與圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的燃燒器的示意圖。
[0032]圖3為在本文中可能描述的預(yù)混燃料噴嘴的截面圖。
[0033]圖4為可與圖3的預(yù)混噴嘴一起使用的引燃燃料末梢(pilotfuel tip)的局部截面圖。
[0034]圖5為可與圖3的預(yù)混噴嘴一起使用的液體燃料噴射器的截面圖。
[0035]部件列表
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 15壓縮機(jī) 20空氣 25燃燒器 30燃料 35燃燒氣體 40渦輪 45軸 50負(fù)載 52端蓋 54過(guò)渡件 56燃料噴嘴 58襯套 60燃燒區(qū) 62流動(dòng)套筒 64流路 66殼
100預(yù)混燃料噴嘴 110環(huán)形護(hù)罩 120空氣入口 130轂
140噴嘴凸緣
150預(yù)混室
160旋流器導(dǎo)葉
170噴射端口
180氣體通路
190空氣通路
200空氣進(jìn)口
210引燃末梢
220液體燃料通路
230液體燃料進(jìn)口
240引燃旋流器
250液體燃料蒸發(fā)器系統(tǒng)
260液體燃料通路
270預(yù)混液體燃料進(jìn)口
280預(yù)混燃料噴射器
290液體燃料霧化器
300內(nèi)旋流器
310外護(hù)套
320柄
330凸緣
340 槽口
350 孔口。
【具體實(shí)施方式】
[0036]現(xiàn)在參看附圖，在附圖中，相似的數(shù)字表示貫穿該若干視圖的相似元件，圖1示出了可能在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮空氣20的進(jìn)入流。壓縮機(jī)15將空氣20的壓縮流輸送至燃燒器25。燃燒器25使空氣20的壓縮流與燃料30的加壓流混合，且點(diǎn)燃混合物來(lái)形成燃燒氣流35。盡管僅示出了單個(gè)燃燒器25，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括以周向陣列或其他形式布置的任何數(shù)目的燃燒器25。燃燒氣流35又輸送至渦輪40。燃燒氣流35驅(qū)動(dòng)渦輪40，以便產(chǎn)生機(jī)械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15和外部負(fù)載50，諸如發(fā)電機(jī)等。
[0037]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、液體燃料、各種類(lèi)型的合成氣、和/或其他類(lèi)型的燃料及其摻合物。燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)10可為Schenectady，New York的General ElectricCompany提供的許多不同燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任一種，包括但不限于諸如7或9系列重載燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等的那些。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同構(gòu)造，且可使用其他類(lèi)型的構(gòu)件。在本文中還可使用其他類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。在本文中還可一起使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其他類(lèi)型的渦輪、和其他類(lèi)型的功率生成設(shè)備。
[0038]圖2示出了可與上文所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10等一起使用的燃燒器25的實(shí)例的示意圖。燃燒器25可圍繞渦輪40從頭端處的端蓋52延伸至后端處的過(guò)渡件54。多個(gè)燃料噴嘴56可圍繞端蓋5