[发明专利]燃烧喷嘴及其相关方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及燃烧器，并且更具体地，涉及用于将空气-燃料混合物喷射到燃烧器内的燃烧区域中的燃烧喷嘴。

背景技术

燃烧器是发生燃烧的发动机的部件或区域。例如在燃气涡轮机发动机中，压缩器将高压空气进给到燃烧器或燃烧室。燃烧器然后在恒定压力下加热空气以及燃料。在燃烧之后，生成的废气经由喷嘴引导轮叶从燃烧器进给到涡轮机。例如在燃气涡轮机组或联合循环机组中使用的这样的发动机在更高温度和更高压力条件下操作以获得更高的操作效率，并且倾向于增加废气流中的排放（例如CO、NO_X）。尽管用于生成排放的各种因素是已知的，但是主要因素是燃烧器中的火焰温度。

燃气涡轮机中的CO排放是需要远离基本负荷（最大容量）条件操作的机器的重要参数。增加的CO排放与同机器的部分负荷操作相关的典型更低的压力/温度关联。这样的条件由在火焰锋面中产生的CO的不足消耗表征。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施例，公开了一种燃烧喷嘴。所述燃烧喷嘴包括混合部段和出口部段。所述混合部段包括空气入口和燃料入口。所述出口部段包括以预定图案形成于出口表面上的多个喷口。所述多个喷口的核心面积与出口表面面积的比率大于0.25。

所述多个喷口中的两个相互相邻喷口之间的间距表示从一个喷口的中心延伸到所述相互相邻喷口中的另一个喷口的另一个相应中心的距离。所述间距沿着直线图案延伸；或者所述间距可沿着弧形图案延伸。

根据本发明的另一示例性实施例，公开了一种燃气涡轮机。所述燃气涡轮机包括空气压缩器，联接到所述压缩器的燃烧器，以及联接到所述燃烧器的涡轮机。所述燃烧器包括壳体，以及布置在所述壳体内的燃烧区域的上游的示例性燃烧喷嘴。其中所述燃烧喷嘴包括：混合部段，所述混合部段包括空气入口和燃料入口；以及出口部段，所述出口部段包括以预定图案形成于出口表面上的多个喷口；其中所述多个喷口的核心面积与出口表面面积的比率大于0.25；以及联接到所述燃烧器的涡轮机。

所述图案包括六边形图案、变体六边形图案、方形图案、或者圆形图案。所述多个喷口中的两个相互相邻喷口之间的间距与喷口直径的比率大于1.5。所述间距表示从一个喷口的中心延伸到所述相互相邻喷口中的另一个喷口的另一个相应中心的距离。

根据本发明的另一示例性实施例，一种方法包括在示例性燃烧喷嘴的混合部段内混合空气和燃料以生成空气-燃料混合物。所述方法还包括经由所述示例性燃烧喷嘴的出口部段将所述空气-燃料混合物喷射到布置在所述示例性燃烧喷嘴的下游的燃烧区域。

根据本发明的另一示例性实施例，公开了一种用于形成示例性燃烧喷嘴的方法。所述方法包括：形成燃烧喷嘴，包括：形成混合部段，所述混合部段包括空气入口和燃料入口；以及形成出口部段，所述出口部段包括以预定图案形成于出口表面上的多个喷口；其中所述多个喷口的核心面积与出口表面面积的比率大于0.25。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中相似的附图标记始终表示相似的部分，其中：

图1是具有根据本发明的示例性实施例的示例性燃烧器的燃气涡轮发动机的示意图；

图2是具有根据本发明的示例性实施例的示例性燃烧喷嘴的燃烧器的示意图；

图3是根据本发明的示例性实施例的燃烧喷嘴的出口部段的示意图；

图4是根据本发明的示例性实施例的燃烧喷嘴的出口部段的透视图；

图5是根据本发明的示例性实施例的以六边形图案布置的多个喷嘴喷口的示意图；

图6是根据本发明的示例性实施例的以方形图案布置的多个喷嘴喷口的示意图；

图7是根据本发明的示例性实施例的以变体六边形图案布置的多个喷嘴喷口的示意图；以及

图8是根据本发明的示例性实施例的以放射状/圆形图案布置的多个喷嘴喷口的示意图。

具体实施方式