燃料喷嘴及其组装方法
【专利摘要】本发明公开一种燃料喷嘴及其组装方法。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引导空气倾斜地进入所述混合区中。至少一个出口设在以下至少之一内：所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶，所述至少一个出口配置用于将燃料注射到所述混合区中。
【专利说明】燃料喷嘴及其组装方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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(NOx)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NOx排放物。已知SCR系统借助催化剂来将NOx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。
[0004]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NOx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NOx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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是示例性润轮发动机的示意图。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]图4是图3所示燃料喷嘴的截面图。
[0012]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。
[0013]图6是图5所示燃料喷嘴的截面图。
[0014]图7是沿着线7-7截得的图5所示燃料喷嘴的透视图。
[0015]图8是图7所示燃料喷嘴的俯视图。
[0016]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】
[0017]本发明的实施方案涉及涡轮机组件，并且更为确切地说，涉及用于减少产生燃气涡轮发动机的NOx排放物的燃料喷嘴。甚至为确切地说，本发明的实施方案涉及一种径向流入式、双燃料、晚贫注射(late-lean-1njection)预先混合燃料喷嘴,其使燃料与空气能先进行混合，然后用于燃烧器组件中。例如，本说明书所述燃料喷嘴包括多个旋流器轮叶，所述多个旋流器轮叶产生实质均匀的燃料-空气混合物以供用于燃烧器组件。
[0018]在示例性实施例中，旋流器轮叶围绕所述燃料喷嘴的混合区布置，并且在倾斜方向(或者说倾斜地)引导空气进入所述混合区中。更为确切地说，气流通道是形成在相邻旋流器轮叶之间、并且每个旋流器轮叶是远离燃料喷嘴的径向中线成角度倾斜，以使输送穿过气流通道的空气围绕燃料喷嘴中线轴线旋转。当空气旋转产生实质均匀的燃料-空气混合物时，将燃料注射到混合区中。另外，出于燃烧目的，燃料喷嘴可以使用液体燃料和/或气体燃料两者。因此，本说明书所述燃料喷嘴是燃料灵活的预混合器，其会促进减少可能通过燃烧而产生的NOx排放物。
[0019]图1是示例性涡轮发动机100的示意图。更为确切地说,在示例性实施方案中，涡轮发动机100是燃气涡轮发动机，其包括进口部分112、在进气部分112下游的压缩机部分114、在压缩机部分114下游的燃烧器部分116、在燃烧器部分116下游的涡轮机部分118以及排气部分120。涡轮机部分118经由转子轴122来连接到压缩机部分114上。在示例性实施方案中，燃烧器部分116包括多个燃烧器124。燃烧器部分116连接到压缩机部分114上，以使每个燃烧器124与压缩机部分114流体相通。燃料喷嘴组件126连接在每个燃烧器124内。涡轮机部分118通过转子轴122连接到压缩机部分114上并且连接到负载128上，所述负载例如但不限于，发电机和/或机械驱动应用。在示例性实施方案中，压缩机部分114和涡轮机部分118各自包括至少一个转子盘组件130，所述至少转子盘组件连接到转子轴122上以形成转子组件132。
[0020]在运行过程中，进口部分112将空气朝压缩机部分114输送，其中空气在排放到燃烧器部分116之前被压缩到处于较高压力和温度下。压缩空气与每个燃料喷嘴组件126所提供的燃料和其他流体混合，并且随后点燃以便产生燃烧气体，所述燃烧气体朝涡轮机部分118输送。更为确切地说，每个燃料喷嘴组件126将燃料、空气、稀释剂和/或惰性气体，如氮气(N2)注射到对应燃烧器124中、并且注射到气流中，其中所述燃料可为例如天然气和/或燃油。将燃料混合物点燃以便产生高温燃烧气体，所述高温燃烧气体朝涡轮机部分118输送。当燃烧气体将转动能施与涡轮机部分118并施与转子组件132时，涡轮机部分118将来自气流的能量转换成机械转动能。
[0021]图2是燃烧器124的截面图，所述燃烧器可与涡轮发动机100 —起使用。在示例性实施方案中，燃烧器124是(但不限于是)环管式燃烧器。另外，在示例性实施方案中，涡轮发动机100包括双壁过渡导管26。更为确切地说，在示例性实施方案中，过渡导管26在每个燃烧器124的出口末端28与涡轮机部分118的入口末端30之间延伸以将燃烧气体32输送到涡轮机部分118中。另外，在示例性实施方案中，每个燃烧器124包括实质圆柱形的燃烧器壳体34。在示例性实施方案中，燃烧器壳体34的前端40连接到端盖组件42上。例如，端盖组件42包括供应管道、歧管、用于将气体燃料、液体燃料、空气和/或水输送到燃烧器的阀、和/或能使涡轮发动机100如本说明书所述那样起作用的任何其他部件。
[0022]在示例性实施例中，实质圆柱形的导流套管46连接在燃烧器壳体34内，以使导流套管46实质同心对准壳体34。导流套管46在过渡导管26的后端48处连接到过渡导管26的外壁50上，并且连接在燃烧器壳体34的前端52处。另外，在示例性实施方案中，导流套管46包括连接在其中的燃烧内衬62。燃烧内衬62在导流套管46内实质同心对准，以使后端64连接到过渡导管26的内壁66，并且使得前端68连接到燃烧内衬梁帽组件70。燃烧内衬梁帽组件70通过多个支柱72以及关联安装组件(未示出)固定在燃烧器壳体34内。在示例性实施方案中，第一空气腔室74设在内衬62与导流套管46之间、并且设在过渡导管内壁66与外壁50之间。另外，在一个实施方案中，燃烧器124包括薄板84(未在图2中示出)，所述薄板围绕导流套管46实质同心对准，以在薄板84与流动套管46之间设定第二空气腔室94 (未在图2中示出)。过渡导管外壁50包括设在其中的多个孔76，所述孔使来自压缩机部分114 (如图1所示)的压缩空气20能够进入第一空气腔室74。在示例性实施方案中，空气22在与来自压缩机部分114的芯流(core flow)(未示出)方向相反的方向上朝着端盖组件42流动。另外，在示例性实施方案中，燃烧器124还包括多个火花塞78和多个交叉火管80。火花塞78和交叉火管(cross-fire tubes)80穿过内衬62中的端口(未示出)延伸，所述端口设在燃烧内衬梁帽组件70下游、位于燃烧区82内。火花塞78和交叉火管80点燃每个燃烧器124内的燃料和空气以便产生燃烧气体32。
[0023]图3是示例性燃料喷嘴200的透视图，所述燃料喷嘴可以与燃烧器124(如图2所示)一起使用，并且图4是燃料喷嘴200的截面图。在示例性实施方案中，燃料喷嘴200将燃料-空气混合物202注射到燃烧区82中。更为确切地说，在示例性实施方案中，燃料喷嘴200相对于燃烧器中线86 (如图2所示)将燃料-空气混合物202实质径向注射到燃烧区82中。可以将任何合适数量的燃料喷嘴200围绕燃烧内衬62周向间隔开来，以使燃烧器124能如本说明书所述那样起作用。另外，在替代实施方案中，燃料喷嘴200可以相对于中线86定位在任何合适轴向位置，以使燃烧器124能如本说明书所述那样起作用。例如，燃料喷嘴200可以连接在过渡导管内壁66与外壁50 (如图2所示)之间。
[0024]如上所述，第一空气腔室74介于导流套管46与燃烧内衬62之间，并且经配置用于接收来自压缩机部分114 (如图1所示)的压缩空气20 (如图2所示)。因此，在示例性实施方案中，第一空气腔室74引导空气22的至少一部分进入燃料喷嘴200。此外，空气腔室74输送空气22的未用于燃料喷嘴200的剩余部分，以供在燃料喷嘴200下游处使用。例如，空气22可以用于冷却内衬62和/或可以与燃烧器124中的其他预混器一起使用。
[0025]尽管燃料喷嘴200的结构将在下文中更详细地描述，但应理解，也可将以下描述应用到燃料喷嘴300 (未在图3和图4中示出)。在示例性实施方案中，燃料喷嘴200包括喷嘴主体210，所述喷嘴主体是实质圆柱形的，并且包括背板212、前板214以及设在上述两者之间的混合区。当燃料喷嘴200插入并且穿过导流套管46时，背板212连接到导流套管46上，并且前板214连接到内衬62上。多个旋流器轮叶定位在背板212与前板214之间，位于喷嘴主体210的径向外部部分226处。另外，在示例性实施方案中，旋流器轮叶250围绕混合区228、并且围绕喷嘴主体210的中线轴线290周向间隔开来。
[0026]在示例性实施方案中，至少一个入口 216设在背板212内，并且至少一个排放出口218设在前板214内。在示例性实施方案中，至少一个入口 216包括第一入口 220和第二入口 222，所述第一入口和第二入口均设在背板212内。在示例性实施例方案中，第一入口220设在喷嘴本体210的径向中心部分224内，并且第二入口 222设在喷嘴主体210的径向外部部分226内。尽管喷嘴本体210在示例性实施方案中是实质圆柱形的，但是喷嘴主体210也可具有使喷嘴200能如本说明书所述那样起作用的任何其他形状。
[0027]在示例性实施方案中，喷嘴主体210包括沿着中线轴线290从背板212延伸出的中心体230。中心体230从背板212延伸，并且具有任何合适长度以使中心体230的至少一部分能延伸到燃料喷嘴200的混合区228中。在示例性实施方案例中，中心体230具有实质圆柱形的形状。在替代实施方案中，中心体230可以具有如(但不限于)锥形截面形状的任何合适截面形状。中心体230包括设在其中的至少一个出口 234，所述至少一个出口经由流体通道232以流体相通方式与第一入口 220连接。
[0028]在处于第一运行模式时，中心体230将液体燃料从中输送穿过，当处于第二运行模式时，中心体230将空气从中输送穿过。当中心体230处于第一操作模式时，出口 234将液体燃料排放到混合区228中，以便实现预先混合目的。另外，在示例性实施方案中，出口234促使将液体燃料鼓风、喷雾或将液体燃料预蒸发成液体燃料液滴236，然后进行燃烧。当中心体230处于第二操作模式时，将空气从中输送穿过，以便防止燃料-空气混合物202再循环回燃料喷嘴200，并且促使改进输送穿过燃烧器124的主流280的流结构。
[0029]如上所述，当中心体230处于第一操作模式时，出口 234将液体燃料排放到混合区228中。因此，当中心体230处于第一操作模式时，多个出口 234设在中心体尖端238内、并且围绕中线轴线290间隔开来。由此，多个出口 234促进在实质径向方向上将液体燃料注射到混合区228中。当中心体230处于第二操作模式时，出口 234是在中心体尖端238内，从而相对于中线轴线290以实质同轴方式将空气排放到燃烧区82中。本说明书所用术语“轴向的”、“轴向地”或“同轴地”是指沿着或实质平行于中线轴线290或燃烧器中线86的方向。另外，本说明书所用术语“径向的”或“径向地”是指实质垂直于中线轴线290或燃烧器中线86的方向。
[0030]在示例性实施方案中，每个旋流器轮叶250包括设在其中的燃料出口。例如，旋流器轮叶250包括第一气体燃料出口 252、第二气体燃料出口 254以及设在上述两者之间的第三气体燃料出口 256。气体燃料出口 252、254以及256经配置用于将燃料注射到混合区228中，以便实现预先混合目的。尽管示例性实施方案包括三个气体燃料出口，但燃料喷嘴200也可包括任何合适数量的气体燃料出口，以使燃料喷嘴200如本说明书所述那样起作用。
[0031]在示例性实施方案中，第二入口 222经由气体燃料通道258以流体相通方式连接与气体燃料出口 252、254以及256连接。更为确切地说，气体燃料通道258设在背板212内，并且相对于中线轴线290周向延伸穿过所述背板。由此，气体燃料通道258以流体相通方式与每个旋流器轮叶250的每个燃料出口 252、254以及256连接。
[0032]图5是燃料喷嘴300的透视图，所述燃料喷嘴可以与燃烧器124(如图2所示)一起使用，并且图6是燃料喷嘴300的截面图。在示例性实施方案中，燃料喷嘴300将燃料-空气混合物202注射到燃烧区82中。更为确切地说，在示例性实施方案中，燃料喷嘴300相对于燃烧器中线86 (如图2所示)来将燃料-空气混合物202实质径向注射到燃烧区82中。
[0033]在示例性实施方案中，燃料喷嘴300包括背板212、前板214以及从前板214延伸的喷嘴部分242。因此，当燃料喷嘴300插入并且穿过薄板(sheet)84时，背板212连接到薄板84上，前板214连接到导流套管46上，并且喷嘴部分242连接到内衬62上。
[0034]如上所述，第一空气腔室74设在导流套管46与燃烧内衬62之间，并且第二空气腔室94设在导流套管46与薄板84之间。由此，在示例性实施方案中，第二空气腔室94配置用于引导空气92进入燃料喷嘴300，并且第一空气腔室74配置用于输送空气22穿过其中，以供在燃料喷嘴300下游使用。例如，空气22可以用于冷却内衬62使其免受源自燃烧的热产物影响和/或可以与燃烧器124中的其他预混合器(未示出)一起使用。
[0035]图7是沿着线7-7截得的燃料喷嘴300的透视截面图，并且图8是图7所示燃料喷嘴300的俯视图。在示例性实施方案中，每个旋流器轮叶250围绕混合区228、并且围绕中线轴线290轴向间隔开来，以相对于喷嘴主体210的径向中线292来在倾斜方向上将空气22或92 (如图3至6中所示)引导到混合区228中。更为确切地说，在示例性实施方案中，每个旋流器轮叶250具有中线294，所述中线相对于径向中线292在倾斜方向上以约15°至约60°的角度Θ I定向。当旋流器轮叶250围绕中线轴线290间隔开来，气流通道270在相邻旋流器轮叶250之间形成。因此，每个气流通道具有中线296，所述中线相对于径向中线292在倾斜方向上以约15°至约60°的角度θ2定向。[0036]因此，旋流器轮叶250经配置用于促进空气和燃料在混合区228内旋转。更为确切地说，当每个旋流器轮叶250远离径向中线292成角度倾斜时，会促进输送穿过气流通道270的空气围绕中线轴线290在混合区228内旋转。由此，旋流器轮叶250的定向促进在混合区228中形成实质均匀的燃料-空气混合物202，所述混合物被引导穿过排放出口 218以供在燃烧区82中使用。
[0037]在示例性实施方案中，旋流器轮叶250包括泪滴截面形状。然而，旋流器轮叶250可以具有用于相对于径向中线292在倾斜方向上将空气22或92引导到混合区228中的任何其他形状。在示例性实施方案中，旋流器轮片250包括径向内部第一末端262和径向内部第二末端264，并且气体燃料出口 252、254以及256设在旋流器轮叶第二末端264内。因此，从气体燃料出口 252、254以及256排放的气体燃料经由空气22或92被引导到混合区228中，并且被输送穿过气流通道270。另外，在示例性实施方案中，旋流器轮叶250各自包括旋流器轮叶通道260，所述旋流器轮叶通道经由气体燃料通道258 (如图4中所示)来促进气体燃料出口 252、254以及256与第二入口 222之间的流体相通。
[0038]图9是示例性燃料喷嘴400的透视图，所述燃料喷嘴可与燃烧器124 (如图2所示)一起使用。在示例性实施方案中，燃料喷嘴400包括:燃料管道310、320、330、340以及350 ;燃料管道312、322、332、342以及258 ;以及燃料出口 314、324、334、344以及354。燃料出口 314、324、334、344以及354设在燃料喷嘴400内的任何合适位置，以便可以形成实质均匀的燃料-空气混合物202。更为确切地说，在示例性实施方案中，燃料管道310实质径向延伸穿过前板214，并且以流体相通方式与燃料通道312连接。燃料通道312经配置用于将燃料供应到燃料出口 314、和/或气体燃料出口 252、254以及256，以便实现预先混合目的。燃料管道320实质轴向延伸穿过背板212，并且以流体相通方式与燃料通道322连接。燃料通道322经配置用于将燃料供应到燃料出口 324，以便实现预先混合目的。燃料管道330在中心体230的流体通道232内实质轴向延伸，并且以流体相通方式与燃料通道332连接。燃料通道33经2配置用于将燃料供应到燃料出口 334，以便实现预先混合目的。燃料管道340在流体通道232内从背板212实质轴向延伸到喷嘴顶端238，并且以流体相通方式与燃料通道342连接。燃料通道342经配置用于将燃料供应到出口 344，以便将燃料直接注射到燃烧区82中。燃料管道350实质径向延伸穿过背板212，并且以流体相通方式与燃料通道258连接。燃料通道258经配置用于将燃料供应到燃料出口 354和/或气体燃料出口252、254以及256，以便实现预先混合目的。
[0039]与上述燃料通道258类似，燃料通道312、322、332以及342各自相对于中线轴线290来周向延伸穿过燃料喷嘴400。因此，任何合适数量的燃料出口 314、324、334、344以及354都能以流体相通方式与燃料通道312、322、332、342以及258连接，以使燃料喷嘴400如本说明书所述那样起作用。另外，在一个实施方案中，燃料出口 314、324、334、344以及354围绕中线轴线290实质等距间隔开来，从而形成实质均匀的燃料-空气混合物202。在一些实施方案中，燃料出口 314、324、334、344以及354并未围绕中线轴线290实质等距间隔开来。
[0040]运行期间，燃料喷嘴200、300以及400可以使用气体燃料、液体燃料或其组合，以便实现燃烧目的。在示例性实施方案中，燃料喷嘴200、300以及400每次仅使用气体燃料或仅使用液体燃料，即，双燃料实施方案。在替代实施方案中，燃料喷嘴200、300以及400也可在运行过程中同时使用气体燃料和液体燃料，即，双重燃烧实施方案。
[0041]由此，在一个实施方案中，气体燃料穿过第二入口222 (如图4所示)或穿过燃料管道350进入气体燃料通道258。气体燃料实质填充气体燃料通道258以将气体燃料引导穿过每个旋流器轮叶通道260。旋流器轮叶通道260以流体相通方式与气体燃料出口 252、254以及256连接，以使气体燃料穿过气体燃料出口 252、254以及256排放出来。由此，输送穿过气流通道270 (如图8所示)的空气22或92先与从气体燃料出口 252、254以及256排放出的气体燃料混合，然后进入混合区228中。
[0042]另外，在一个实施方案中，当中心体230处于第一操作模式时，液体燃料进入入口220 (如图4所示)并且输送穿过流体通道232。随后，将液体燃料从出口 234 (如图4所示)排放出来，并且使其与空气22或92在混合区228中混合。在预先混合一段时间后，空气-燃料混合物202穿过排放出口 218进入燃烧区82。由此，空气-燃料混合物202与主流280混合并且在燃烧区82内点燃。
[0043]本说明书所述燃料喷嘴通过预先混合部分空气与燃料来促进减少涡轮发动机的NOx排放物，从而使得燃烧气体温度得到控制。此外，所述喷嘴包括围绕燃料喷嘴的混合区周向间隔开的多个旋流器轮叶。每个漩流器轮叶远离燃料喷嘴的径向中线成角度，从而使得从燃烧器气流通道进入燃料喷嘴的空气在混合区内旋转。由此，实质均匀的空气-燃料混合物即在混合区中形成，随后将其注射到燃烧区中，以便防止燃烧气体温度超过其中使NOx形成的阈值。
[0044]本说明书使用各种实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也使所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统，而且实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围是由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例的结构要素与权利要求书的字面意思相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意思无实质差别，那么此类实例也在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种组装燃料喷嘴的方法，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，其中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 ； 将多个旋流器轮叶定位在所述前板与所述背板之间、并且围绕所述混合区周向隔开，以使所述多个旋流器轮叶引导空气倾斜地进入所述混合区中；以及 将至少一个出口限定在以下至少之一:所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶，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。
2.根据权利要求1所述的方法，其中定位所述多个旋流器轮叶进一步包括围绕所述混合区定位所述多个旋流器轮叶，以在相邻旋流器轮叶之间设定多个气流通道，其中所述多个气流通道中的每个气流通道相对于径向中线倾斜定向。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述多个旋流器轮叶中的至少一者内设定气体燃料通道，其中所述气体燃料通道促使所述至少一个入口与所述至少一个出口之间流体相通。
4.根据权利要求1所述的方法，其中设定至少一个出口进一步包括在所述多个旋流器轮叶中的至少一者的径向外端内设定至少一个燃料出口。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷嘴主体包括中心体，所述方法进一步包括将所述中心体从所述背板延伸成至少部分位于所述混合区内，其中流体通道设在所述中心体内，所述流体通道配置用于促进所述至少一个入口与所述至少一个出口之间流体相通。
6.一种燃料喷嘴，其包括: 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 ； 多个旋流器轮叶，其定位在所述前板与所述背板之间、并且周向围绕所述混合区间隔开来，所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶引导空气倾斜地进入所述混合区中；以及 至少一个出口，其设在以下至少之一:所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶，所述至少一个出口配置用于将燃料注射到所述混合区中。
7.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述至少一个入口包括气体燃料入口和液体燃料入口。
8.根据权利要求7所述的喷嘴，其中所述气体燃料入口以流体相通方式与所述至少一个出口连接，其中所述至少一个出口设在所述多个旋流器轮叶中的至少一者内。
9.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述至少一个出口设在所述多个旋流器轮叶中的至少一者的径向外端内。
10.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述多个旋流器轮叶中的至少一者包括设在其中的气体燃料通道，其中所述气体燃料通道将燃料从所述至少一个入口输送到所述至少一个出口。
11.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述喷嘴主体进一步包括从所述背板延伸的中心体，所述中心体包括设在其中的流体通道，所述流体通道以流体相通方式与所述至少一个出口连接，其中所述流体通道配置用于当所述中心体处于第一运行模式时，将液体燃料输送穿过其中。
12.根据权利要求11所述 的喷嘴，其中所述流体通道配置用于当所述中心体处于第二运行模式时，将空气输送穿过其中。
13.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶包括中线，所述中线以相对于所述喷嘴主体的径向中线成约15°至约60°角度倾斜定向。
14.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶包括泪滴截面形状。
15.根据权利要求6所述的喷嘴，其中所述多个旋流器轮叶围绕所述喷嘴主体的中线轴线间隔开，以在相邻旋流器轮叶之间设定多个气流通道，其中所述多个气流通道中的每个气流通道以相对于所述喷嘴主体的径向中线成约15°至约60°角度倾斜定向。
16.一种燃气涡轮机组件，其包括: 燃烧器；以及 连接到所述燃烧器的燃料喷嘴，所述喷嘴包括: 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 ； 多个旋流器轮叶，其定位在所述前板与所述背板之间、并且周向围绕所述混合区间隔开来，所述多个旋流器轮叶中的每个旋流器轮叶引导空气倾斜地进入所述混合区中；以及 至少一个出口，其设在以下至少之一内:所述喷嘴主体和所述多个旋流器轮叶，所述至少一个出口配置用于将燃料注射到所述混合区中。
17.根据权利要求16所述的组件，其中所述燃烧器进一步包括内衬和围绕所述内衬定位的导流套管，以使第一空气腔室设在上述两者之间。
18.根据权利要求17所述的组件，其中所述背板连接到所述导流套管上、并且所述前板连接到所述内衬上，以使所述第一腔室配置用于引导空气进入所述燃料喷嘴中。
19.根据权利要求17所述的组件，其中所述燃烧器进一步包括薄板，所述薄板围绕所述导流套管定位以使第二空气腔室设在两者之间。
20.根据权利 要求19所述的组件，其中所述背板连接到所述薄板上并且所述前板连接到所述导流套管上，以使所述第二腔室配置用于引导空气进入所述燃料喷嘴中。
【文档编号】F23R3/38GK103822228SQ201310467249
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】G.A.博德曼, M.A.哈德利, J.F.麦康瑙海 申请人:通用电气公司