[发明专利]燃料喷嘴及其组装方法

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及涡轮发动机，并且更为确切地说，涉及用于涡轮发动机的燃料喷嘴。

背景技术

如燃气涡轮机的转动机器通常用于为发电机发电。例如，燃气涡轮机具有气体通道，该气体通道通常包括处于串流关系的空气进口、压缩机、燃烧器、涡轮机以及气体出口。压缩机和涡轮机部分包括至少一排周向间隔开的转动桨叶或叶片，它们在外壳内连接。至少一些已知的涡轮发动机用于废热发电设施以及发电设备。这样的发动机可以要求每单位质量流具有高比功和功率。为了增加运行效率，至少一些已知的燃气涡轮发动机可以在燃烧温度增加情况下运行。发动机效率大体随着燃烧气体温度增加而增加。

然而，在较高温度下运行已知的涡轮发动机还会增加如氮氧化物(NO_X)的污染性排放物生成。这样的排放物大体并非是所需的，并且会对环境造成损害。至少一些已知的燃气涡轮机设备使用选择性催化还原(SCR)系统以促进减少NO_X排放物。已知SCR系统借助催化剂来将NO_X转化成元素氮和水。然而，SCR系统增加与涡轮机运行相关联的总体成本。

至少一些已知的燃料注射组件试图通过使用预先混合技术减少NO_X排放物。在这种组件中，部分燃料与空气会在燃烧器上游混合，从而产生贫混合物。对燃料与空气进行预先混合促进控制燃烧气体温度，以使温度不会上升超过使NO_X排放物形成的阈值。一些已知燃料注射组件包括补充性燃烧器，所述补充性燃烧器延伸穿过燃烧器缸的周向壁，其中所述组件包括通道，所述通道使空气相对于燃烧器缸径向向内转向。然而，已知补充性燃烧器不会使混合燃料-空气混合物充分混合，并且大体并不能够进行液体燃料注射。

发明内容

在一方面，本发明提供一种燃料喷嘴组装方法。所述方法包括提供喷嘴主体，所述喷嘴主体包括背板、前板以及设在上述两者之间的混合区。所述背板包括设在其中的至少一个入口，并且所述前板包括设在其中的至少一个排放出口。所述方法还包括在所述前板与所述背板之间并且周向围绕所述混合区来定位多个旋流器轮叶，以使所述多个旋流器轮叶在倾斜方向上引导空气进入所述混合区中。至少一个出口设在所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶中的至少一者内，其中所述至少一个出口经配置用于将燃料注射到所述混合区中。

另一方面，本发明提供一种燃料喷嘴。所述燃料喷嘴包括喷嘴主体、多个旋流器轮叶以及至少一个出口。所述喷嘴主体包括背板、前板以及设在上述两者之间的混合区。所述背板包括设在其中的至少一个入口，并且所述前板包括设在其中的至少一个排放出口。所述多个旋流器轮叶定位在所述背板与所述前板之间，并且围绕所述混合区周向间隔开来。所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶在倾斜方向上引导空气进入所述混合区中。至少一个出口设在所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶中的至少一者内，所述至少一个出口配置用于将燃料注射到所述混合区中。

又一方面，本发明提供一种燃气涡轮机组件。所述燃气涡轮机组件包括燃烧器和连接到燃烧器的燃料喷嘴。所述燃料喷嘴包括喷嘴主体、多个旋流器轮叶以及至少一个出口。所述喷嘴主体包括背板、前板以及设在上述两者之间的混合区。所述背板包括设在其中的至少一个入口，并且所述前板包括设在其中的至少一个排放出口。所述多个旋流器轮叶定位在所述背板与所述前板之间，并且围绕所述混合区周向间隔开来。所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶在倾斜方向上引导空气进入所述混合区中。所述至少一个出口设在所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶中的至少一者内，所述至少一个出口经配置用于将燃料注射到所述混合区中。

附图说明

图1是示例性涡轮发动机的示意图。

图2是示例性燃烧器组件的截面图，所述燃烧器组件可与图1所示涡轮发动机一起使用。

图3是示例性燃料喷嘴的透视图，所述燃料喷嘴可与图2所示燃烧器组件一起使用。

图4是图3所示燃料喷嘴的截面图。

图5是示例性燃料喷嘴的透视图，所述燃料喷嘴可与图2所示燃烧器组件一起使用。

图6是图5所示燃料喷嘴的截面图。

图7是沿着线7-7截得的图5所示燃料喷嘴的透视图。

图8是图7所示燃料喷嘴的俯视图。

图9是示例性燃料喷嘴的透视图，所述燃料喷嘴可与图2所示燃烧器组件一起使用。

具体实施方式