开口 342被注入。第一氧化剂导管340可W沿着中屯、轴线318布置。 如图示的实施例所示，多个第一氧化剂开口 342被布置在扩散燃料喷嘴164的尖端部分345 处。如将在下面详细描述的，多个第一氧化剂开口 342在第一旋转方向上施加满旋运动到第 一氧化剂344。此外，多个第一氧化剂开口％2被定向成偏移（例如，成角度地远离、发散远 离）中屯、轴线318,使得第一氧化剂344被引导远离中屯、轴线318。在其他实施例中，多个第一 氧化剂开口 342可W用于引导第一氧化剂344朝向（例如，成角度地朝向、收敛朝向）中屯、轴 线 318。
[0084] 在图示的实施例中，第一燃料导管346环绕第一氧化剂导管340并包括多个第一燃 料开口 348，第一燃料350通过多个第一燃料开口 348被注入。因此，第一燃料350和第一氧化 剂344保持彼此隔离，直至到达尖端部分345。换句话说，第一燃料350和第一氧化剂344在尖 端部分345上游不预混，但是在喉部(throat)351中共同打旋且混合。如图7所示，多个第一 燃料开口 348被布置在尖端部分345处。如下面详细描述的，多个第一燃料开口 348在第二旋 转方向上施加满旋运动到第一燃料350,第二旋转方向可W不同于第一氧化剂344的第一旋 转方向。另外，多个第一燃料开口 348被定向成偏移(例如，成角度地朝向、收敛朝向）中屯、轴 线318,使得第一燃料350被引导朝向中屯、轴线318。在其他实施例中，多个第一燃料开口348 可W用于引导第一燃料345远离(例如，成角度地远离、发散远离）中屯、轴线318。
[0085] 如图7所示，第二氧化剂导管352环绕第一燃料导管346并包括多个第二氧化剂开 口 354，第二氧化剂356通过多个第二氧化剂开口 354被注入。因此，第二氧化剂356保持与第 一燃料350和第一氧化剂344隔离，直到到达尖端部分345。在各种实施例中，第二氧化剂356 与第一氧化剂344可W相同或不相同。多个第二氧化剂开口 354被布置在尖端部分345处并 且被配置为在第=旋转方向上施加满旋运动到第二氧化剂356,第=旋转方向可W不同于 第二旋转方向。此外，多个第二氧化剂开口 354被定向成偏移(例如，成角度地朝向、收敛朝 向）中屯、轴线318,使得第二氧化剂356被引导朝向中屯、轴线318。在其他实施例中，多个第二 氧化剂开口 354可W用于引导第二氧化剂356远离(例如，成角度地远离、发散远离）中屯、轴 线 318。
[0086] 在某些实施例中，第一燃料导管％6可W包括从第一氧化剂导管％0偏移的内壁 358。在运样的实施例中，氧化剂68和燃料70都不可W流过第一氧化剂导管340和内壁358之 间的间隙。换句话说，内壁358可W被用于将第一氧化剂导管340与第一燃料导管346物理地 分离。另外，在某些实施例中，端帽冷却360可W被提供在扩散燃料喷嘴164下游，W使用氧 化剂诸如空气提供额外的冷却。
[0087] 图8是扩散燃料喷嘴164的实施例的截面图。图8中的元件与图7中所示的那些元件 被标W相同的参考数字。如图8所示，第一氧化剂344流过第一氧化剂导管340并流出多个第 一氧化剂开口 342，第一燃料350流过第一燃料导管346并流出多个第一燃料开口 348，而且 第二氧化剂356流过第二氧化剂导管352并流出多个第二氧化剂开口 354。氧化剂68可W经 由氧化剂供应系统289被供应到第一氧化剂导管340和第二氧化剂导管352,并且燃料70可 W经由燃料供应系统291被供应通过第一燃料导管346。氧化剂供应系统289和燃料供应系 统291可W包括各种储存罐、累、压缩机、鼓风机、阀口、传感器等，W分别控制和调节至扩散 燃料喷嘴164的氧化剂68和燃料70的流速。例如，第一氧化剂阀295可W被控制系统100使用 W调节第一氧化剂344的第一流速，并且第二氧化剂阀297可W被控制系统100使用W调节 第二氧化剂356的第二流速。在其他实施例中，控制系统100可W调节氧化剂压缩机188W调 节第一氧化剂344和第二氧化剂356的第一流速和第二流速。在一个实施例中，氧化剂供应 系统289可W是上面描述的氧化剂压缩机188。换句话说，氧化剂供应系统289可W与压缩机 部152分离。因此，氧化剂68可W经由氧化剂供应导管293被供应给燃烧器160,该氧化剂供 应导管293独立于从压缩机部152至燃烧器160的任何导管。
[0088] 如图8所示，第一氧化剂导管340可W包括布置在与中屯、轴线318相距第一径向距 离362处的第一氧化剂壁361(例如，环形壁），第一燃料导管346可W包括布置在与中屯、轴线 318相距第二径向距离364处的第一燃料壁363(例如，环形壁），并且第二氧化剂导管352可 W包括布置在与中屯、轴线318相距第=径向距离366处的第二氧化剂壁365(例如，环形壁）。 第二径向距离364可W大于第一径向距离362,并且第=径向距离366可W大于第二径向距 离364。径向距离362、364和366(例如，半径）可W被调节，W改变通过每个导管340、346和 352的流速。例如，在一个实施例中，第一氧化剂导管340的第一径向距离362可W被配置为 使通过扩散燃料喷嘴164的总流量的约5%到10%流过，第一燃料导管346的第二径向距离 364可W被配置为使总流量的约1%到10%流过，并且第二氧化剂导管352的第=径向距离 366可W被配置为使总流量的约80%到90%流过。
[0089] 在图示的实施例中，第一氧化剂开口342、第一燃料开口348W及第二氧化剂开口 354中的每一个被定向成与中屯、轴线318偏移和/或成角度。具体而言，第一氧化剂开口 342 被定向成与中屯、轴线318成第一氧化剂角370，第一燃料开口 348被定向成与中屯、轴线318成 第一燃料角372，并且第二氧化剂开口 354被定向成与中屯、轴线318成第二氧化剂角374。例 如，第一氧化剂角370、第一燃料角372和第二氧化剂角374中的一个或多个可W在大约30度 到60度、35度到55度或40度至50度之间。通过调节角度370、372和374,可W有利于第一燃料 350与第一氧化剂％4和第二氧化剂356在尖端部分％5下游的混合。例如，通过增加角度 370、372和374,第一燃料350与第一氧化剂344和第二氧化剂356之间的混合可W被增加，因 为不同的流体被引导W更多地朝向彼此流动。此外，第一氧化剂角370、第一燃料角372和第 二氧化剂角374可W彼此相同或不同。在进一步的实施例中，如下面所讨论，开口 342、348和 354可W成角度W促进满旋。在某些实施例中，第一氧化剂开口342被配置为引导第一氧化 剂344远离(例如，发散远离）中屯、轴线318并且第一燃料开口 348和第二氧化剂开口 354被配 置为分别引导第一燃料350和第二氧化剂356朝向（例如，收敛朝向）中屯、轴线318。在其他实 施例中，第一氧化剂开口 342、第一燃料开口 348和/或第二氧化剂开口 354可W被配置为引 导流动朝向（例如，收敛）、远离(例如，发散)或沿着(例如，平行于）中屯、轴线318。
[0090] 在图示的实施例中，扩散燃料喷嘴164的尖端部分345具有锥形形状378,使得第一 氧化剂导管340轴向延伸312超出第一燃料导管346并且第一燃料导管346轴向延伸312超出 第二氧化剂导管352。在某些实施例中，尖端部分345相对于中屯、轴线318的锥形尖端角376 可W在约55度到85度、60度到80度或65度到75度之间。通过向尖端部分354提供锥形形状， 可W实现氧化剂68和燃料70的提高的混合。在进一步的实施例中，尖端部分345可W是具有 圆顶形状、凸面形状、凹面形状或圆锥形状的锥形。在其它实施例中，尖端部分345可W不是 锥形的，相反，尖端部分345可W是平坦的或台阶形的。换句话说，在具有平坦尖端部分345 的情况下，第一氧化剂导管340、第一燃料导管346和第二氧化剂导管352可W全部轴向延伸 312大约相同的距离。
[0091] 图9是具有附加的燃料导管70和氧化剂导管68的扩散燃料喷嘴164的实施例的截 面图。具体而言，扩散燃料喷嘴164可W包括第二燃料导管390和第=氧化剂导管396,第二 燃料导管390包括多个第二燃料开口 392，第二燃料394通过多个第二燃料开口 392被注入， 并且第=氧化剂导管396包括多个第=氧化剂开口 398，第=氧化剂400通过多个第=氧化 剂开口398被注入。在各种实施例中，第二燃料394与第一燃料350可W相同或可W不相同。 另外，第=氧化剂400与第一氧化剂344和第二氧化剂356可W相同或可W不相同。多个第二 燃料开口 392可W在第四旋转方向上施加满旋运动到第二燃料394,并且多个第=氧化剂开 口398可W在第五旋转方向上施加满旋运动到第=氧化剂400。在某些实施例中，第四旋转 方向可W与第=和第五旋转方向相反，运可W提高第二燃料394与第二氧化剂356和第=氧 化剂400的混合。另外，多个第二燃料开口 392和多个第=氧化剂开口 398可W被定向成与中 屯、轴线318偏移和/或成角度。具体而言，多个第二燃料开口 392可W W第二燃料角402被偏 移和/或成角度，并且多个第=氧化剂开口 398可W W第=氧化剂角404被偏移和/或成角 度。第二燃料角402和第=氧化剂角404可W在大约30度到60度、35度到55度或40度到50度 之间。角度402和404可W被调节W便于在尖端部分345下游混合第二燃料394与第二氧化剂 356和第=氧化剂400。此外，扩散燃料喷嘴164可W具有锥形形状(例如，圆顶形、圆锥形、凸 面形、凹面形)或没有锥形形状。在其他方面，图9中所示的扩散燃料喷嘴164的实施例类似 于图8中所示的扩散燃料喷嘴164的实施例。
[0092] 图10是具有不同燃料导管70和氧化剂导管68布置的扩散燃料喷嘴164的实施例的 截面图。具体来说，第二燃料导管390可W是扩散燃料喷嘴164的中屯、导管或最内导管。换言 之，第二氧化剂导管352环绕第一燃料导管346，第一燃料导管346环绕第一氧化剂导管340， 第一氧化剂导管340环绕第二燃料导管390。因此，第二燃料394被第一氧化剂344环绕，并且 第一燃料350被第一氧化剂344和第二氧化剂356环绕。通过将燃料70布置在氧化剂68的相 邻流之间，可W在燃料喷嘴164下游实现燃料70和氧化剂68的提高的混合。在其它方面，图 10中所示的扩散燃料喷嘴164的实施例类似于扩散燃料喷嘴164的先前实施例。与先前实施 例一样，燃料喷嘴164的开口的角度和/或偏移可W被调节，W促进燃料喷嘴164下游的流体 的混合。
[0093] 图11是扩散燃料喷嘴164的前视图。如图11所示，第一氧化剂开口 342被定位于扩 散燃料喷嘴164的中屯、附近。多个第一氧化剂开口 342被多个第一燃料开口348环绕。最后， 多个第一燃料开口 348被多个第二氧化剂开口 354环绕。开口 342、348和354中的每一个均可 W围绕中屯、轴线318被周向316间隔开。在图示的实施例中，第一氧化剂开口342、第一燃料 开口 348和第二氧化剂开口 354被配置为在一个或多个周向方向316上施加满旋运动到燃料 70和氧化剂68。具体地，多个第一氧化剂开口 342被配置为在顺时针方向420上施加满旋运 动到第一氧化剂344,多个第一燃料开口 348被配置为在逆时针方向422上施加满旋运动到 第一燃料350,并且第二氧化剂开口 354被配置为在顺时针方向420上施加满旋运动到第二 氧化剂356。因此，第一燃料350的满旋方向与第一氧化剂344和第二氧化剂356的满旋方向 相反。通过使燃料70和氧化剂68的满旋具有相反方向，扩散燃料喷嘴164的图示实施例可W 提供氧化剂68和燃料70的提高的混合。在其他实施例中，燃料70和氧化剂68的满旋方向可 W与图11中所示的相反。此外，在其它实施例中可W使用满旋方向的其它布置。例如，第一 燃料350和第二氧化剂356的满旋方向可W是相同的，并且两者都可W与第一氧化剂344的 满旋方向相反。
[0094] 此外，开口 342、％8和354的直径可W被改变W实现燃料70和氧化剂68的期望流 速。具体而言，多个第一氧化剂开口 342可W由第一氧化剂直径424限定，多个第一燃料开口 348可W由第一燃料直径426限定，并且多个第二氧化剂开口 354可W由第二氧化剂直径428 限定。在一个实施例中，第二氧化剂直径428可W大于第一氧化剂直径424和第一燃料直径 426两者，由此使得第二氧化剂356的流速能够大于第一氧化剂344和第一燃料350的流速。 附加地或可替代地，开口 342、348和354中每一个的个数可W被改变W实现燃料70和氧化剂 68的期望流速。在一个实施例中，多个第一氧化剂开口 342的第一氧化剂数量可W小于多个 第一燃料开口 348的第一燃料数量和多个第二氧化剂开口 354的第二氧化剂数量两者。 [00M]如上所述，燃烧器160的某些实施例可W包括多个扩散燃料喷嘴164。多个扩散燃 料喷嘴164中的每一个可W包括通过多个第一氧化剂开口 342注入第一氧化剂344的第一氧 化剂导管340、通过多个第一燃料开口 348注入第一燃料350的第一燃料导管346W及通过多 个第二氧化剂开口注入第二氧化剂356的第二氧化剂导管352。第一氧化剂％4、第一燃料 350和第二氧化剂356在尖端部分345的上游不预混，但可W在喉部351(如果存在的话)混 合。此外，多个第一氧化剂开口 342可W在第一旋转方向上施加满旋运动到第一氧化剂344， 多个第一燃料开口 348可W在第二旋转方向上施加满旋运动到第一燃料350,而且多个第二 氧化剂开口 354可W在第=旋转方向上施加满旋运动到第二氧化剂356。在某些实施例中， 第=旋转方向可W与第一旋转方向相同。因此，第二旋转方向可W与第一旋转方向相反。通 过使用具有上述多个扩散燃料喷嘴164的满轮燃烧器160,燃烧器160可W提供氧化剂68与 燃料70的提高的混合，由此降低一氧化碳的产生并且提高燃烧器160的燃烧效率。
[0096] 附加描述
[0097] 本发明的实施例提供了用于燃气满轮发动机的满轮燃烧器的系统和方法。需要指 出，上述特征的任意一个或其组合可W被用于任何合适的组合中。事实上，目前运类组合的 所有排列组合是可预想的。通过示例的方式，W下条款被提供作为本公开的进一步描述：
[0098] 实施例1. 一种满轮燃烧器，其包括:氧化剂压缩机；W及燃气满轮发动机，其包括： 具有满轮燃烧器的燃烧器部，其中所述满轮燃烧器包括:多个扩散燃料喷嘴，其中所述多个 扩散燃料喷嘴中的每一个包括:第一氧化剂导管，其被配置为通过多个第一氧化剂开口注 入第一氧化剂，其中所述多个第一氧化剂开口被配置为在第一旋转方向上施加满旋运动到 所述第一氧化剂;第一燃料导管，其被配置为通过多个第一燃料开口注入第一燃料，其中所 述第一燃料导管环绕所述第一氧化剂导管，并且所述多个第一燃料开口被配置为在第二旋 转方向上施加满旋运动到所述第一燃料；W及第二氧化剂导管，其被配置为通过多个第二 氧化剂开口注入第二氧化剂，其中所述第二氧化剂导管环绕所述第一燃料导管，并且所述 多个第二氧化剂开口被配置为在第=旋转方向上施加满旋运动到所述第二氧化剂;满轮， 其由来自所述满轮燃烧器的燃烧产物驱动；W及排气压缩机，其由所述满轮驱动，其中所述 排气压缩机被配置为压缩并输送排气流到所述满轮燃烧器，并且所述氧化剂压缩机被配置 为压缩并输送所述第一氧化剂和所述第二氧化剂到所述满轮燃烧器。
[0099] 实施例2.根据实施例1所述的系统，其中所述第一氧化剂导管的第一氧化剂壁被 布置在与所述扩散燃料喷嘴的中屯、轴线相距第一径向距离处，所述第一燃料导管的第一燃 料壁被布置在与所述中屯、轴线相距第二径向距离处，并且所述第二氧化剂导管的第二氧化 剂壁被布置在与所述中屯、轴线相距第=径向距离处，其中所述第二径向距离大于所述第一 径向距离并且所述第=径向距离大于所述第二径向距离。
[0100] 实施例3.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述第二旋转方向与所述第一 旋转方向和所述第=旋转方向相反。
[0101] 实施例4.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述多个第一氧化剂开口中的 每一个、所述多个第一燃料开口中的每一个和所述多个第二氧化剂开口中的每一个被定向 成与所述扩散燃料喷嘴的中屯、轴线成角度和/或偏移。
[0102] 实施例5.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述角度和/或偏移在大约30 度到60度之间。
[0103] 实施例6.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述第一氧化剂导管沿所述扩 散燃料喷嘴的中屯、轴线布置。
[0104] 实施例7.根据任一前述实施例所限定的系统，第二燃料导管被配置为通过多个第 二燃料开口注入第二燃料，其中所述第二燃料导管环绕所述第二氧化剂导管，并且所述多 个第二燃料开口被配置为在第四旋转方向上施加满旋运动到所述第二燃料；W及第=氧化 剂导管被配置为通过多个第=氧化剂开口注入第=氧化剂，其中所述第=氧化剂导管环绕 所述第二燃料导管，并且所述多个第=氧化剂开口被配置为在第五旋转方向上施加满旋运 动到所述第=氧化剂。
[0105] 实施例8.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述第四旋转方向与所述第= 旋转方向和所述第五旋转方向相反。
[0106] 实施例9.根据任一前述实施例所限定的系统，其包括被配置为通过多个第二燃料 开口注入所述第二燃料的第二燃料导管，其中所述第一氧化剂导管环绕所述第二燃料导 管，并且所述多个第二燃料开口被配置为在第四旋转方向上施加满旋运动到所述第二燃 料。
[0107] 实施例10.根据任一前述实施例所限定的系统，其中所述第四旋转方向与所述第 一旋转方向和所述第=旋转方向相反。