[发明专利]适应性燃烧室燃料喷嘴

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，更确切地说，涉及燃料适应性燃烧室燃料喷嘴，其用于超低到中等热值BTU(British Thermal Unit，英国热量单位)燃料应用，以及其他类型的燃料和/或燃料组合。

背景技术

现代燃气涡轮发动机可使用天然气和高反应性燃料(reactive fuel)如合成气等，因此其具有燃料适应性。使用各种燃料范围可提高操作灵活性、控制成本、获得工厂效率、和/或改进排放物特性。此类燃料适应性可让用户能够基于可用性、价格和其他因素来选择燃料源。

但是，燃气涡轮机发动机的燃烧室必须能够适应天然气与合成气之间的显著性质差异，例如具有沃布(Wobbe)值和燃料反应性的天然气和合成气。例如，对于相同的燃烧温度，合成气的体积流速可能超过天然气的体积流速的两倍。因此，合成气的燃料压力比可能极高。此外，使用此类高反应性燃料可能导致火焰保持，且可能导致喷嘴损坏。

需要改进燃烧室燃料喷嘴设计，从而提供适应各种燃料的燃料适应性。燃烧室燃料喷嘴应能够同时容纳天然气和合成气，而不限制耐久性或效率。优选地，燃烧室燃料喷嘴在流量、混合、动力和排放模式方面使合成气燃烧具有与天然气燃烧相比拟的性能。

发明内容

因此，本发明提供一种适应性燃烧室燃料喷嘴。所述适应性燃烧室燃料喷嘴可包括主通道，其与天然气源和低热值燃料源连通；第二通道，其围绕所述主通道且与所述低热值燃料源和净化空气源连通；以及第三通道，其围绕所述第二通道且与所述低热值燃料源、所述净化空气源，以及稀释剂源连通。

进一步的，所述主通道包括伸长的管，其下游端处具有一个或多个注射孔。

进一步的，所述第二通道包括伸长的管，其下游端处具有一个或多个注射孔。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括多个第二喷嘴。

进一步的，所述第三通道包括防护罩和多个活塞环。

进一步的，所述第三通道中包括空气室。

进一步的，所述第三通道包括流体通路，其从所述空气室延伸到一个或多个流动孔。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括与所述第二通道和所述第三通道连通的氮气源。

进一步的，所述主通道中包括天然气流或低热值燃料流。

进一步的，所述第二通道中包括低热值燃料流或净化空气流。

进一步的，所述第三通道中包括低热值燃料流、净化空气流或稀释剂流。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括置于所述主通道与所述第二通道之间和/或置于所述第二通道与所述第三通道之间的旁通管线。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括置于所述主通道、所述第二通道和/或所述第三通道上的一个或多个控制阀。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括位于其下游端处的喷嘴轴环。

本发明进一步提供一种对燃烧室燃料喷嘴进行操作的方法。所述方法包括以下步骤：使天然气或低热值燃料从主通道流过；使所述低热值燃料或净化空气流从第二通道流过；以及使所述低热值燃料、所述净化空气流，或稀释剂流从第三通道流过。本发明进一步提供一种适应性燃烧室燃料喷嘴。所述燃料适应性燃烧室燃料喷嘴可包括主通道，其与天然气源和低热值燃料源连通；一个或多个第二通道，其围绕所述主通道且与所述低热值燃料源、净化空气源和/或氮气源连通；以及第三通道，其围绕所述第二通道且与所述低热值燃料源、所述净化空气源、所述氮气源以及稀释剂源连通。

进一步的，所述第三通道包括防护罩和多个活塞环。

进一步的，所述第三通道中包括空气室。

进一步的，所述第三通道包括流体通路，其从所述空气室延伸到一个或多个流动孔。

进一步的，所述的适应性燃烧室燃料喷嘴包括位于其下游端处的喷嘴轴环。通过参阅附图和随附的权利要求书阅读以下具体实施方式，所属领域的技术人员可清楚地了解本发明的这些和其他特征。

附图说明

图1是燃气涡轮发动机的示意图。

图2是燃气涡轮发动机的燃烧室的截面侧视图。

图3是本说明书所描述的燃料喷嘴的一部分的截面侧视图。

图4是使用图3所示燃料喷嘴的燃烧室燃料方案的示意图。

元件符号列表：