[发明专利]用于预混合燃料喷嘴的仅气体筒状件

说明书

一种用于燃料喷嘴(100)的仅气体筒状件(102)包括：凸缘(152)，其限定用于接纳气体燃料的多个孔口(166)；外管(148)，其联接至凸缘(152)；以及内管(158)，其在外管(148)内沿轴向延伸。内管(158)和外管(148)在它们之间限定燃料通路(160)，并且燃料通路(160)与凸缘(152)的多个孔口(166)流体连通。燃料分配末梢(142)设置于仅气体筒状件(102)的下游端部处，并且限定多个燃料口(170)，其沿着燃料分配末梢(142)的外表面沿周向隔开，且围绕燃料分配末梢(142)的外表面环状地布置。燃料口(170)与燃料通路(160)流体连通。

联邦研究声明

本发明是借助政府支持在由能源部授予的合同号No.DE-FC26-05NT42643下完成的。政府在本发明中具有某些权利。

技术领域

本文中所公开的主题涉及用于燃烧系统的燃料喷嘴。更具体地，本公开针对仅气体筒状件(gas-only cartridge)，其用于使燃料和吹扫气体预混合来在燃烧系统的燃烧室内燃烧。

背景技术

燃气涡轮通过使燃料在燃烧系统或多个燃烧器中燃烧，以创建经过涡轮的高能量的燃气，由此促使涡轮转子轴旋转，而由此运行。可以将转子轴的旋转能经由联接至转子轴的发电机而转换成电能。作为将氮氧化物(NOx)排放量保持得较低的手段，各燃烧器大体上包括可在燃烧区的上游提供燃料和空气的预混合的燃料喷嘴。

通常采用诸如天然气的气体燃料来作为用于发电的燃气涡轮发动机中的易燃流体。在一些实例中，对于燃烧系统，可期望的是，不对燃烧硬件作出改变，就能够使诸如馏分油的液体燃料燃烧。具有气体和液体燃料的能力两者的配置被称为“双燃料”燃烧系统。在典型的配置中，通过装配于气体预混合燃料喷嘴的中心的筒状件而提供液体燃料喷射。

为了给燃气涡轮的操作人员提供在仅气体的运行与双燃料运行之间切换的能力，常规的燃料喷嘴可以安装有可以容易地用液体燃料筒状件替换的空筒状件或虚设筒状件。用于仅气体的运行的这些空筒状件只不过填补最终可能被液体燃料筒状件占据的燃料喷嘴的中心的空间。典型地用空气吹扫空筒状件，以使筒状件的面向燃烧区的末梢冷却，来将末梢保持于可接受的温度。

大部分的燃气涡轮操作人员主要地依赖于气体燃料的燃烧，并且，采用燃烧系统的仅气体的配置。在运行期间，燃烧系统指引吹扫流穿过或围绕空筒状件的末梢部分。虽然该吹扫流通常是穿过燃烧器的总流量的一小部分，但在燃烧之前，吹扫流不参与燃料/空气预混合，且因此，不有助于NOx排放量的降低。通常可期望和规章所要求的是将燃气涡轮NOx排放量保持于最低的可达到的水平。

发明内容

方面和优点在以下的描述中在下文中陈述，或可以从描述显而易见，或可以通过实践而习得。

本公开的一个实施例是一种用于燃料喷嘴的仅气体筒状件。仅气体筒状件包括限定用于接纳气体燃料的多个孔口的凸缘。外管联接至凸缘，并且从凸缘沿轴向向外延伸。内管在外管内沿轴向延伸，使得内管和外管在它们之间沿径向限定燃料通路。燃料通路与凸缘的多个孔口流体连通。燃料分配末梢设置于仅气体筒状件的下游端部处。燃料分配末梢限定多个燃料口，其沿着燃料分配末梢的外表面沿周向隔开且围绕燃料分配末梢的外表面环状地布置。燃料口与燃料通路流体连通。

本公开的另一实施例是燃料喷嘴。燃料喷嘴包括中心主体和设置于中心主体的下游端部处的末梢主体。末梢主体限定沿轴向延伸穿过末梢主体的开口，并且包括沿周向隔开并在开口内沿着末梢主体的内表面定位的多个通道。各通道限定穿过末梢主体的上游表面和下游表面的流动通路。仅气体筒状件在中心主体内沿轴向延伸。仅气体筒状件包括外管、在外管燃料内沿轴向延伸的内管以及在它们之间沿径向限定的燃料通路。外管和中心主体在它们之间限定副预混合空气通路。仅气体筒状件还包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿过末梢主体的开口。燃料分配末梢包括与燃料通路流体连通的多个沿周向隔开的燃料口。各燃料口与末梢主体的相应的通道流体连通，并且各通道与副预混合空气通路流体连通。