[发明专利]具有冷却微通道的双燃料喷枪

说明书

本发明题为“具有冷却微通道的双燃料喷枪”。本发明提供了一种用于燃烧器的喷枪(100)，喷枪包括在同心阵列中的最内导管(150)、中间导管(160)、以及最外导管(170)。导管(150,160,170)限定相应的流体通路(154,164和174)以及相应的燃料喷射通道(156,166,176)。冷却微通道(200)在第三流体通路(174)中的入口和最外导管(170)的外表面上的出口之间延伸。

技术领域

本公开涉及燃烧器的喷枪，诸如可用于将液体燃料或气体燃料喷射到顺序燃气涡轮机的再热燃烧器中。该喷枪包括冷却微通道和具有大致类似于扁长球体的形状的尖端。

背景技术

用于发电的一些燃气涡轮机包括顺序燃烧系统，其中来自第一环形燃烧器的燃烧产物在被引入第二(再热)环形燃烧器之前穿过第一涡轮机部分。在第二燃烧器中，再热燃烧器将附加气体燃料或液体燃料引入环形燃烧室中，其中它被从第一涡轮机部分接收的燃烧产物点燃。所得燃烧产物被引导到第二涡轮机部分中，其中它们用于驱动涡轮机叶片关于联接到发电机的轴的旋转。

燃料由被构造用于双燃料操作(即，在气体燃料和液体燃料上交替操作)的喷枪引入第二燃烧器的混合室中。此类喷枪的一个示例在授予EROGLU等人的美国专利8,943,831中有所描述。如图1和图2所示，喷枪1包括主体2，该主体限定具有用于喷射液体燃料5的第一喷射通路4的第一管道3和具有用于喷射气体燃料8的第二喷射通路7的第二管道6。第二管道6同轴地围绕第一管道3。主体2还包括同轴地围绕第二管道6的第三管道15。第三管道15包括用于喷射空气18的第三喷射通路16和第四喷射通路17。

第一喷射通路4的出口10相对于第二喷射端口7的出口11轴向地移位。第三喷射通路16同轴地围绕第一喷射通路4的出口端部10，并且第四喷射通路17同轴地围绕第二喷射通路7的出口11。第三喷射通路16由第三管道15的壁中的孔限定，从而限定围绕每个第一喷射通路4的出口10的间隙。

因为喷枪设置在穿过第一燃烧器和第一涡轮机部分的燃烧产物的热气体流动路径内，所以有必要冷却喷枪以防止损坏并延长使用寿命。在EROGLU专利中，穿过第三管道15的空气18用于对流地冷却喷枪。然而，此类冷却空气18必须处于足够低的温度和足够高的压力下以实现必要的冷却。在冷却空气18中实现必要的压力和温度可能需要使用压缩机(或增压压缩机)和/或换热器，它们是不期望地降低燃气涡轮机的总体操作效率的附加负载。

因此，提供用于二次燃烧器的喷枪将是有用的，该喷枪保持喷枪所需的双燃料功能，并且被构造成在较低的压力和/或更高的温度下使用空气来冷却喷枪，从而改善涡轮机效率。

发明内容

用于燃烧器的喷枪包括：最内导管，该最内导管限定第一流体通路和多个第一燃料喷射通道，每个第一燃料喷射通道终止于第一出口处；周向围绕最内导管的中间导管，中间导管限定第二流体通路和多个第二燃料喷射通道，每个第二燃料喷射通道终止于第二出口处；周向围绕中间导管的最外导管，最外导管限定第三流体通路、穿过最外导管并围绕第一出口的多个第三空气出口、穿过最外导管并围绕第二出口的多个第四空气出口、和多个冷却微通道；其中每个冷却微通道包括与第三流体通路流体连通的微通道入口以及在最外导管的外表面上的微通道出口，并在其间延伸。

附图说明

本说明书涉及本领域的普通技术人员，陈述了本发明的系统和方法的完整且能够实现的公开，包括使用该系统和方法的最佳模式。本说明书涉及附图，其中：

图1为用于燃气涡轮机燃烧器的常规燃烧器喷枪的横截面侧视图；

图2是图1的燃烧器喷枪的尖端的横截面侧视图；

图3为根据本公开的燃气涡轮机燃烧器的燃烧器喷枪的侧视图；

图4是图3的燃烧器喷枪的尖端的横截面侧视图；