专利名称：用于供给燃料的装置与方法
技术领域：
本发明大体上涉及用于供给燃料的装置与方法。具体而言，本发明包括可与燃气涡轮机中的燃烧器一起使用的反涡旋喷嘴(counter-swirling nozzle)。
背景技术：
燃气涡轮机广泛用于商业操作以用来产生动力。广为人知的是，燃气涡轮机的热力学效率随着操作温度(即燃烧气体温度)增加而提高。更高温度的燃烧气体包含更多的能量，并且当该燃烧气体在涡轮机中膨胀时产生更多的功。然而，更高的燃烧温度通常在燃烧器中产生局部过热点，尤其是沿着燃烧器衬套(liner)。该局部过热点可增加沿着衬套的磨损，因而需要更频繁地检查衬套。另外，更高的燃烧温度会增加NOx的产生，其是不期望的排放物。存在多种技术以允许燃烧温度增加，同时减少局部过热点以及不期望的排放物。 例如，可将蒸汽喷射到燃烧器中，以降低燃烧器火焰温度，从而减少或消除NOx的产生。然而，蒸汽喷射需要额外的昂贵设备。存在用于将燃料供给到燃烧器中时的持续改进的需要。理想情形是，用于供给燃料的装置与方法提高燃料混合物的均勻性以允许燃料的更完全燃烧，但是不在燃烧器中产生导致不期望的排放物的过热点。
发明内容
本发明的方面与优点在下面的描述中阐明，或者从该描述中可能是显而易见的， 或者可通过对本发明的实施而得到教导。本发明的一个实施例是喷嘴。该喷嘴包括成角度地倾斜以便沿第一旋转方向引导第一流体的第一多个端口，围绕第一多个端口而设置并成角度地倾斜以便沿第二旋转方向引导第二流体的第二多个端口 ；以及围绕第二多个端口而设置并成角度地倾斜以便沿第三旋转方向引导第三流体的第三多个端口。第一流体、第二流体和第三流体是从包括第一燃料、第二燃料、稀释剂与压缩的工作流体的组中所选取的。本发明的另一实施例是燃烧器，其包括衬套以及位于该衬套一端的喷嘴，该衬套周向围绕着该燃烧器的一部分以限定燃烧室。初级端口设置在该喷嘴中，并且成角度地倾斜以便沿第一旋转方向喷射第一燃料。次级端口围绕初级端口而设置，并且成角度地倾斜以便沿第二旋转方向喷射第二燃料，其中第二旋转方向与第一旋转方向相反。三级端口围绕第二多个端口而设置，并且成角度地倾斜以便沿第三旋转方向喷射稀释剂或压缩的工作流体中的至少之一，其中，第三旋转方向与第二旋转方向相反。本发明也包括用于通过喷嘴供给燃料的方法。该方法包括沿第一旋转方向将第一流体喷射穿过第一多个端口，沿第二旋转方向将第二流体喷射穿过第二多个端口，以及沿第三旋转方向将第三流体喷射穿过第三多个端口。该方法还包括，从包括第一燃料、第二燃料、稀释剂与压缩的工作流体的组中选取第一流体、第二流体与第三流体。
在查看该说明书后，本领域普通技术人员可更好地理解这样的(以及其它的)实施例的特征和方面。
本发明的全面和充分的公开，包括其对于本领域技术人员而言的最佳模式，在该说明书的剩余部分中更详细地阐述，包括对附图的引用，其中图1是本发明范围内的燃气涡轮机的简化的截面图。图2是图1中所示燃烧器的简化的截面图。图3是图2中所示喷嘴组件的透视图。图4是图3中所示喷嘴的其中一个喷嘴的爆炸透视图；以及图5、图6和图7是本发明范围内的初级端口、次级端口与三级端口的可选实施例的简化的示意图。零部件清单
权利要求
1.一种喷嘴(36)，包括a.成角度地倾斜以便沿第一旋转方向引导第一流体的第一多个端口G4)；b.绕所述第一多个端口G4)而设置并成角度地倾斜以便沿第二旋转方向引导第二流体的第二多个端口 G6)；以及c.绕所述第二多个端口G6)而设置并成角度地倾斜以便沿第三旋转方向引导第三流体的第三多个端口 G8)；d.其中，所述第一流体、所述第二流体与所述第三流体是从包括第一燃料、第二燃料、 稀释剂与压缩的工作流体的组中所选取的。
2.根据权利要求1所述的喷嘴(36)，其特征在于，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴(36)，其特征在于，所述第三旋转方向与所述第一旋转方向相同。
4.根据权利要求1所述的喷嘴(36)，其特征在于，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相同。
5.根据权利要求1或5所述的喷嘴(36)，其特征在于，所述第三旋转方向与所述第二旋转方向相反。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的喷嘴(36)，其特征在于，所述第一多个端口 (44)比所述第二多个端口 G6)以更高的体积流率进行喷射。
7.一种用于通过喷嘴(36)供给燃料的方法，包括a.沿第一旋转方向通过第一多个端口G4)喷射第一流体；b.沿第二旋转方向通过第二多个端口G6)喷射第二流体；c.沿第三旋转方向通过第三多个端口G8)喷射第三流体；以及d.从包括第一燃料、第二燃料、稀释剂与压缩的工作流体的组中选取所述第一流体、所述第二流体与所述第三流体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第三旋转方向与所述第一旋转方向相同。
10.根据权利要求7到9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，以比所述第二燃料更高的体积流率喷射所述第一燃料。
全文摘要
本发明涉及用于供给燃料的装置与方法。具体而言，喷嘴(36)包括第一端口(44)、第二端口(46)与第三端口(48)，各端口均成角度地倾斜，以便分别沿第一旋转方向、第二旋转方向与第三旋转方向引导第一流体、第二流体与第三流体。第一流体、第二流体与第三流体是从包括第一燃料、第二燃料、稀释剂与压缩的工作流体的组中所选取的。用于通过喷嘴(36)供给燃料的方法包括沿第一旋转方向将第一流体喷射穿过第一端口(44)，沿第二旋转方向将第二流体喷射穿过第二端口(46)，以及沿第三旋转方向将第三流体喷射穿过第三端口(48)。该方法还包括，从包括第一燃料、第二燃料、稀释剂与压缩的工作流体的组中选取第一流体、第二流体与第三流体。
文档编号F23D14/48GK102155738SQ20111000788
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者A·P·德赛, A·巴鲁亚 申请人:通用电气公司