2定位。襯套58可從燃料噴嘴56朝過渡件54延伸，且可在其中限定燃燒區(qū)60。襯套58可由流動(dòng)套筒62包圍。襯套58和流動(dòng)套筒62可在其間限定流路64，以用于空氣20從壓縮機(jī)15或其他流動(dòng)。外殼66可部分地包圍流動(dòng)套筒62。任何數(shù)目的燃燒器25可在本文中以周向陣列等的形式使用。如上所述，空氣流20和燃料流30可在燃燒器25中點(diǎn)燃，以形成燃燒氣流35。本文中所述的燃燒器25僅用于實(shí)例目的。具有其他類型的構(gòu)件和其他構(gòu)構(gòu)造的燃燒器也可用在本文中。
[0039]圖3-5示出了在本文中可能描述的預(yù)混燃料噴嘴100的實(shí)例。預(yù)混燃料噴嘴100可與燃燒器25等一起使用。燃燒器25可使用處于任何構(gòu)造的任何數(shù)目的預(yù)混燃料噴嘴100。
[0040]大體上描述了預(yù)混燃料噴嘴100可包括外環(huán)形護(hù)罩110。外環(huán)形護(hù)罩110可從其上游端上的空氣入口 120延伸，且可在其下游端處在燃燒區(qū)60周圍終止。外環(huán)形護(hù)罩110可包圍內(nèi)環(huán)形壁或轂130。轂130可在其上游端處從氣體燃料噴嘴凸緣140延伸，且可終止于外環(huán)形護(hù)罩110端部的上游。外環(huán)形護(hù)罩110和轂130可在其間限定預(yù)混室150。預(yù)混室150可與來自壓縮機(jī)15或別處的空氣流20連通。多個(gè)旋流器導(dǎo)葉160也可從轂130延伸至外環(huán)形護(hù)罩110或其周圍。旋流器導(dǎo)葉160可具有任何適合的尺寸、形狀或構(gòu)造。多個(gè)燃料噴射端口 170可圍繞旋流器導(dǎo)葉160定位。燃料噴射端口 170可與燃料流30連通。旋流器導(dǎo)葉160因此與噴射端口 170—起提供燃料/空氣混合和預(yù)混火焰穩(wěn)定。在該實(shí)例中，流動(dòng)燃料30可為天然氣流。其他類型的燃料可用在這里?？諝饬?0和燃料流30可在旋流器導(dǎo)葉160下游的預(yù)混室150內(nèi)開始混合，且流入燃燒區(qū)60中。在本文中可使用其他構(gòu)件和其他構(gòu)造。
[0041]預(yù)混燃料噴嘴100還可包括多個(gè)同心管，該多個(gè)同心管限定用于不同類型的流體的流動(dòng)的分立的環(huán)形通路。同心管可具有任何適合的尺寸、形狀、或構(gòu)造。用于主燃料(諸如天然氣)流的氣體通路180可從氣體燃料噴嘴凸緣140延伸至旋流器導(dǎo)葉160周圍的燃料噴射端口 170。引燃空氣通路190可從引燃空氣進(jìn)口200穿過轂130延伸至下游的引燃末梢210。類似地，引燃液體燃料通路220可從引燃液體燃料進(jìn)口 230延伸至引燃末梢210。如圖4所示，引燃末梢210可包括其中的引燃旋流器240。引燃旋流器240可提供穿過引燃空氣通路190的引燃空氣流和穿過引燃液體燃料通路220的引燃液體燃料流的良好混合。引燃旋流器240還提供當(dāng)焚燒氣體時(shí)對引燃末梢210的熱保護(hù)、引燃燃料的改善的霧化、和火焰穩(wěn)定。引燃液體燃料通路220還可用于其他類型流體的流動(dòng)。例如，水和/或其他類型的流體的流動(dòng)可用在這里。其他通路也可用在這里。本文中可使用其他構(gòu)件和其他構(gòu)造。
[0042]預(yù)混燃料噴嘴100還可包括液體燃料系統(tǒng)250。液體燃料系統(tǒng)250可提供輔助燃料(如，餾出物、生物柴油、乙醇等)流。液體燃料系統(tǒng)250可包括液體燃料通路260 ο液體燃料通路260可從預(yù)混液體燃料進(jìn)口270延伸至多個(gè)預(yù)混燃料噴射器280。在該實(shí)例中，示出了六
(6)個(gè)預(yù)混燃料噴射器280，但在這里可使用任何數(shù)目。預(yù)混液體燃料噴射器280可如圖所示在單個(gè)平面中對準(zhǔn)，并且/或者噴射器280可處于交錯(cuò)的構(gòu)造。
[0043]預(yù)混燃料噴射器280中的各個(gè)可為液體燃料霧化器290。如圖5所示，各液體燃料霧化器290可包括定位在外護(hù)套310內(nèi)的內(nèi)旋流器300 ο內(nèi)旋流器300可包括通向上凸緣330的下柄320。多個(gè)槽口 340可定位在上凸緣330內(nèi)。槽口 340可成角度。可使用任何數(shù)目的槽口340。預(yù)混液體燃料流因此可流過預(yù)混液體燃料通路260。上護(hù)套310可包括其中的窄孔口350。預(yù)混液體燃料可在其流過內(nèi)旋流器300的上凸緣340的槽口 340時(shí)加速和霧化。流然后又可在其穿過窄孔口 350且進(jìn)入預(yù)混室150中以用于與其中的空氣流20混合時(shí)加速。預(yù)混液體燃料噴射器280可在旋流器導(dǎo)葉160下游圍繞轂130安裝，以便通過扭曲氣體燃料/空氣混合物分布來在依靠氣體燃料操作時(shí)避免削弱整體預(yù)混燃料噴嘴100的空氣動(dòng)力或削弱可操作性和/或排放符合性。
[0044]在使用中，預(yù)混燃料噴嘴100將經(jīng)由氣體通路180和旋流器導(dǎo)葉160的燃料噴射端口 170的燃料流30 (諸如天然氣)與經(jīng)由空氣入口 120來自壓縮機(jī)15或其他空氣流20混合。流可在旋流器導(dǎo)葉160下游渦旋，且在燃燒區(qū)60內(nèi)點(diǎn)燃之前在預(yù)混室150內(nèi)混合。類似地，引燃液體燃料的流可在用于以液體燃料啟動(dòng)渦輪的焚燒速度下使用，以加速至最高軸速度，且用于低部分負(fù)載操作。引燃液體燃料可為直接燃料噴射、擴(kuò)散焰。備選地，水流或其他類型的流體也可穿過引燃液體燃料通路220或別處。水流可在依靠液體燃料操作時(shí)提供期望的附加的排放控制。
[0045]預(yù)混燃料噴嘴100還向液體燃料系統(tǒng)250提供了液體燃料霧化器290，以便提高蒸發(fā)液體燃料和使液體燃料蒸氣與空氣流20混合的能力。因此，預(yù)混燃料噴嘴100提供在弓I燃末梢210處或通過預(yù)混液體燃料噴射器280加入噴射的兩級液體系統(tǒng)，以用于可靠的點(diǎn)燃、加速至全速無負(fù)載狀態(tài)，和部分負(fù)載操作。而且，預(yù)混液體燃料噴射器280可在可能要求排放符合性時(shí)在負(fù)載下使用。
[0046]預(yù)混燃料噴嘴100還可減少總體水消耗，同時(shí)改善氣體熱效率。液體燃料霧化器290可使流霧化，以減小峰值燃料/空氣比，和下游燃燒區(qū)60中的溫度。該減小可減少噴水的需要。具體而言，通過液體燃料霧化器290使液體燃料蒸發(fā)可減少對水的總體需要，同時(shí)在依靠氣體燃料操作時(shí)保持在排放參數(shù)內(nèi)。而且，由于避免了對過量水噴射的需要以及消除了水的成本，故可降低總體維護(hù)成本。因此，整個(gè)水系統(tǒng)可減小尺寸和復(fù)雜性。其他成本也可通過根據(jù)需要使用用于引燃燃料流和水流二者的引燃液體燃料通路220來降低。如果需要進(jìn)一步減少NOx排放，則將使用引燃水噴射。此外，可使用引燃水噴射來例如滿足25ppm限制，而非通常更高的法規(guī)限制。
[0047]具體而言，引燃器可用于在以油啟動(dòng)時(shí)，且在從氣體到液體的初始燃料轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生焚燒速度下的可點(diǎn)燃噴霧。引燃器在尺寸方面確定成使得燃?xì)鉁u輪可專門通過使用引燃器而在‘運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)備’(最低可能負(fù)載)下操作。排放法規(guī)大體上不要求符合低于滿負(fù)載的大約百分之五十(50%)。一旦處于更高的負(fù)載，且當(dāng)燃燒器入口狀態(tài)(壓力和溫度)足夠高，使得預(yù)混火焰穩(wěn)定時(shí)，引燃油回路可關(guān)閉且被水沖洗來確保移除所有的油。該沖洗防止了殘油的熱分解和噴嘴的堵塞，否則它們將影響可靠性。如果當(dāng)?shù)匾?guī)定使得需要通過噴進(jìn)行水的附加NOx抑制，則可通過引燃回路直接地噴射少得多的量的水。如果渦輪或電網(wǎng)在這些情形下存在問題，從而需要滿載中斷(當(dāng)發(fā)電機(jī)斷路器斷開時(shí)降低幾百兆瓦的功率)，則沒有時(shí)間關(guān)閉水和使引燃器恢復(fù)，因?yàn)槿細(xì)鉁u輪在幾秒內(nèi)達(dá)到全速無負(fù)載狀態(tài)。燃料流速必須快速降低，以避免軸的超速，且然而燃燒系統(tǒng)應(yīng)保持點(diǎn)燃來允許快速恢復(fù)和重新加載。該程序?qū)⒇?fù)載中斷至中心主液體回路。引燃水也將對于負(fù)載中斷關(guān)閉。
[0048]應(yīng)當(dāng)清楚的是，前文僅涉及本申請和所得的專利的某些實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在此作出許多變化和改型，而不脫離由以下權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的總體精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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)。2.根據(jù)權(quán)利要求1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)。3.根據(jù)權(quán)利要求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(I 50)定位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(100)，其特征在于，所述主燃料包括天然氣流。5.根據(jù)權(quán)利要求1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)。6.根據(jù)權(quán)利要求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)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴嘴(I00 )，其特征在于，所述弓I燃末梢(210)包括圍繞其的引燃旋流器(240)。8.根據(jù)權(quán)利要求1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)。9.根據(jù)權(quán)利要求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。10.根據(jù)權(quán)利要求1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)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有一體式液體蒸發(fā)器的預(yù)混噴嘴。具體而言，本申請?zhí)峁┝艘环N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)。燃料噴嘴(100)可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)。
【IPC分類】F23D14/48
【公開號】CN105698175
【申請?zhí)枴緾N201510763639
【發(fā)明人】G.D.邁爾斯, B.舍爾什尼約夫, A.蘇博塔, A.Y.格拉西莫夫, N.I.維亞澤姆斯卡亞, A.瓦利夫
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年11月11日
【公告號】DE102015118761A1, US20160169110