[发明专利]涡轮机燃烧器组件

说明书

技术领域

本说明书所公开的主题涉及涡轮机领域，并且更具体地，涉及用于涡轮机的燃烧器组件。

背景技术

总体而言，燃气涡轮机对燃料/空气混合物进行燃烧，燃料/空气混合物释放热能以形成高温气流。高温气流通过热气路径被导入涡轮部。涡轮部将来自高温气流的热能转化成使涡轮轴旋转的机械能。涡轮部可以被用于多种应用中，例如用于向泵或发电机提供动力。

在燃气涡轮机中，发动机效率随着燃烧气流温度的升高而提高。遗憾的是，较高的气流温度产生较高水平的氮氧化物(NO_X)——同时受联邦和州管理的一种排放物。因此，在以高效范围对燃气涡轮机进行操作同时还保证NO_X的输出保持在规定水平以下之间存在仔细的平衡手段。实现低NO_X水平的一个方法是保证燃料与空气在燃烧之前的良好混合。实现低NO_X水平的另一个方法是采用在较低的火焰温度下燃烧时产生较少排放物的反应性较高的燃料。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种燃烧器组件包括具有燃烧室的燃烧器体部，以及安装至燃烧器体部的喷嘴支承件。喷嘴支承件包括中心开口以及围绕中心开口延伸的多个开口。中心火焰耐受喷嘴组件位于中心开口内，并且多个微混合器喷嘴组件围绕中心火焰耐受喷嘴组件安装在多个开口中的相应开口中。中心火焰耐受喷嘴组件以及多个微混合器喷嘴组件中的每一个都构造和布置成将空气-燃料混合物输送至燃烧室中。

进一步的，所述中心火焰耐受喷嘴组件包括预混喷嘴。

进一步的，所述预混喷嘴包括火焰耐受旋流喷嘴。

进一步的，所述火焰耐受旋流喷嘴包括中心体部，围绕所述中心体部设置的燃烧管，所述中心体部包括分隔部，所述分隔部形成冷却室和出口室。

进一步的，所述燃烧器组件包括：在所述中心体部与所述燃烧管之间延伸的至少一个旋流器叶片，所述至少一个旋流器叶片流体连接至所述出口室。

进一步的，所述分隔部包括至少一个旁通开口，所述至少一个旁通开口使所述冷却室与所述出口室直接流体连接。

进一步的，所述中心体部包括内体部构件和外体部构件、由所述内体部构件限定的流体通路以及被限定在所述外体部构件与所述内体部构件之间的环形逆流通道。

进一步的，所述多个微混合器喷嘴组件中的每一个都包括多个小型管，所述多个小型管中的每一个都包括构造和布置成形成空气-燃料混合物的空气入口和燃料入口。

根据本发明的另一个方面，一种涡轮机包括压缩机部、操作性地连接至压缩机部的涡轮部以及流体连接至压缩机部和涡轮部的燃烧器组件。该燃烧器组件包括具有燃烧室的燃烧器体部，以及安装至燃烧器体部的喷嘴支承件。喷嘴支承件包括中心开口以及围绕中心开口延伸的多个开口。中心火焰耐受喷嘴组件位于中心开口内，并且多个微混合器喷嘴组件围绕中心火焰耐受喷嘴组件安装在多个开口中的相应开口中。中心火焰耐受喷嘴组件以及多个微混合器喷嘴组件中的每一个都构造和布置成将空气-燃料混合物输送至燃烧室中。

进一步的，所述中心火焰耐受喷嘴组件包括预混喷嘴。

进一步的，所述预混喷嘴包括火焰耐受旋流喷嘴。

进一步的，所述火焰耐受旋流喷嘴包括中心体部，围绕所述中心体部设置的燃烧管，所述中心体部包括分隔部，所述分隔部形成冷却室和出口室。

进一步的，所述涡轮机进一步包括：在所述中心体部与所述燃烧管之间延伸的至少一个旋流器叶片，所述至少一个旋流器叶片流体连接至所述出口室。

进一步的，所述分隔部包括至少一个旁通开口，所述至少一个旁通开口使所述冷却室与所述出口室直接流体连接。

进一步的，所述中心体部包括内体部构件和外体部构件、由所述内体部构件限定的流体通路以及被限定在所述外体部构件与所述内体部构件之间的环形逆流通道。

进一步的，所述多个微混合器喷嘴组件中的每一个都包括多个小型管，所述多个小型管中的每一个都包括构造和布置成形成空气-燃料混合物的空气入口和燃料入口。