[发明专利]双燃料燃料喷嘴以及燃烧器

说明书

本公开涉及一种双燃料燃料喷嘴以及燃烧器。所述双燃料燃料喷嘴包括具有管形状的中心主体和界定在所述中心主体内的气体燃料增压室。所述双燃料燃料喷嘴还包括界定设置于所述中心主体内的液体燃料增压室的环歧管。所述双燃料燃料喷嘴还包括与所述液体燃料增压室流体连通的多个径向定向的燃料喷射器。另外，所述双燃料燃料喷嘴包括在所述中心主体内轴向延伸的内部燃料管。所述内部燃料管的一部分绕着所述中心主体的轴向中心线螺旋形地延伸。所述内部燃料管与轴向定向的燃料喷射器流体连通。此外，所述双燃料燃料喷嘴包括围绕所述中心主体内的所述内部燃料管的一部分螺旋形地延伸的第一燃料管。所述第一燃料管流体连接到所述燃料增压室。

技术领域

本发明中所公开的主题涉及一种用于燃烧系统的燃料喷嘴。更具体地说，本公开涉及一种双燃料燃料喷嘴。

背景技术

燃气涡轮大体上通过以下方式进行操作：使燃料和空气混合物在一或多个燃烧器中燃烧以形成穿过涡轮的高能燃烧气体，由此使涡轮转子轴旋转。转子轴的旋转能可经由连接到转子轴的发电机转换为电能。每个燃烧器(combustor)大体上包括燃料喷嘴(fuelnozzles)，所述燃料喷嘴使用燃料与空气的预混合作为保持氮氧化物(NOx)排放物低的手段而在燃烧室上游提供燃料和空气的递送。

通常采用例如天然气等气态燃料作为用于生成电力的燃气涡轮发动机中的可燃流体。在一些例子中，可能需要燃烧系统能够燃烧例如馏出油等液体燃料。同时具有气体燃料和液体燃料性能的配置被称为“双燃料”燃烧系统。某些双燃料类型燃烧系统使用围绕中心燃料喷嘴环状地布置的多个双燃料初级燃料喷嘴或外部燃料喷嘴进行操作。外部双燃料燃料喷嘴包括破坏荷载(breach loaded)的液体燃料喷射盒，所述破坏荷载的液体燃料喷射盒提供可用于启动发动机、增大负载且使其提高到完全操作速度的液体燃料。液体燃料在主要轴向方向上从燃料喷嘴的端射入燃烧腔室中。

此类型的系统通常利用水来减少温度和排放物以满足燃气涡轮在其中操作的区域的规定(regulations)。然而，经由外部双燃料燃料喷嘴进行水喷射可能导致不合需要的热梯度，从而可能会不利地影响燃烧器硬件耐久性。

发明内容

各方面和优点在以下描述中阐述，或可由所述描述显而易见，或可通过实践来得知。

在一个实施例中，本公开涉及一种双燃料燃料喷嘴(dual-fuel fuel nozzle)。双燃料燃料喷嘴包括具有管形状(tube shape)的中心主体(center body)和界定在中心主体内的气体燃料增压室(gas fuel plenum)。双燃料燃料喷嘴还包括设置于中心主体内的环歧管(ring manifold)。环歧管界定液体燃料增压室(liquid fuel plenum)。双燃料燃料喷嘴进一步包括与液体燃料增压室流体连通的多个径向定向的燃料喷射器(radiallyoriented fuel injectors)。另外，双燃料燃料喷嘴包括在中心主体内轴向延伸的内部燃料管(inner fuel tube)。内部燃料管的一部分绕着中心主体的轴向中心线螺旋形地(helically)延伸。内部燃料管与轴向定向的燃料喷射器流体连通。此外，双燃料燃料喷嘴包括围绕内部燃料管在中心主体内的一部分螺旋形地延伸的第一燃料管。第一燃料管流体连接到(fluidly coupled)燃料增压室。

在另一实施例中，本公开涉及一种包括端盖(end cover)的燃烧器。燃烧器还包括多个双燃料燃料喷嘴，所述多个双燃料燃料喷嘴连接到端盖且围绕端盖的中心线环状地布置。每个双燃料燃料喷嘴包括具有管形状的中心主体和界定在中心主体内的气体燃料增压室。双燃料燃料喷嘴还包括设置于中心主体内的环歧管。环歧管界定液体燃料增压室。双燃料燃料喷嘴进一步包括与液体燃料增压室流体连通的多个径向定向的燃料喷射器。另外，双燃料燃料喷嘴包括在中心主体内轴向延伸的内部燃料管。内部燃料管的一部分绕着中心主体的轴向中心线螺旋形地延伸。内部燃料管与轴向定向的燃料喷射器流体连通。此外，双燃料燃料喷嘴包括围绕中心主体内的内部燃料管的一部分螺旋形地延伸的第一燃料管。第一燃料管流体连接到燃料增压室。