专利名称：用于将燃料供应到燃烧室的燃烧室喷嘴和方法
技术领域：
本发明大体涉及燃烧室喷嘴。确切地说，本发明描述并实现用于燃烧室的喷嘴，以及用于对燃烧室喷嘴中的火焰稳定事件做出响应的方法。
背景技术：
燃烧室通常用于许多形式的商业设备中。例如，燃气涡轮机通常包括一个或多个燃烧室，用以将燃料与工作流体混合，从而产生高温高压的燃烧气体。许多燃烧室包括用以在燃烧之前将燃料与工作流体进行预混合的喷嘴。在燃烧之前将燃料与工作流体进行预混合可产生更为精简的燃料混合物，减少不必要的排放物，和/或提高燃气涡轮机的总体热力效率。在常规燃烧室操作中，燃烧火焰位于喷嘴的下游，通常在燃烧室中喷嘴的出口上。但在某些情况下，可能出现称为“火焰稳定”的事件，此时燃烧火焰位于燃烧室上游的一个 或多个喷嘴中。例如，可能存在燃烧火焰位于喷嘴中的燃料口附近，或喷嘴中的低流动性区域附近这样的情况。喷嘴通常未设计成能够经受由火焰稳定事件产生的高温，因此火焰稳定可能导致喷嘴在相对较短的时间段内严重损害。相关技术中已知有用于防止或减少出现火焰稳定情况的各种方法。例如，火焰稳定更可能在使用较高反应性的燃料时，或所用的燃料与工作流体比较高时产生。火焰稳定也更可能在燃料-工作流体混合物以较低速度流过喷嘴时产生。因此，可用燃料反应性、燃料与工作流体比，和/或燃料工作流体混合物速度的具体安全范围(safety margins)来设计燃烧室，以防止或减少出现火焰稳定情况。尽管所述安全范围在防止或减少出现火焰稳定情况方面是有效的，但是它们也可能导致操作范围缩小、产生额外的维修成本、操作寿命缩短，和/或降低总体热力效率。因此，需要响应于火焰稳定事件而将燃料供应到燃烧室的燃烧室喷嘴和/或方法。
发明内容
以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。本发明的一项实施例是一种燃烧室喷嘴，其包括中心体；以及防护罩，其周向环绕所述中心体的至少一部分，从而在所述中心体与所述防护罩之间形成通道。所述中心体与所述防护罩之间的导向器可相对于所述中心体枢转。所述中心体在所述导向器附近处为大体平坦，且/或在所述导向器附近处为大体平坦。所述燃烧室喷嘴进一步包括在所述中心体的至少一部分内延伸的板；和所述导向器与所述板或所述中心体中的至少一个之间的枢转连接，或者所述导向器与所述板或所述中心体中的至少一个之间的滑动连接。所述导向器以与所述中心体的纵轴成锐角的方式定位。所述燃烧室喷嘴进一步包括设于所述导向器上游的旋流器叶片。本发明的另一项实施例是一种燃烧室喷嘴，其包括具有热膨胀系数的中心体。板在所述中心体的至少一部分内延伸。导向器连接到所述中心体和所述板，这样所述导向器即可相对于所述中心体枢转。所述中心体在所述导向器附近处为大体平坦；所述板的热膨胀系数低于所述中心体的热膨胀系数。所述燃烧室喷嘴进一步包括防护罩，其周向环绕所述中心体的至少一部分，从而在所述中心体与所述防护罩之间形成通道，其中所述防护罩在所述导向器附近处为大体平坦。所述燃烧室喷嘴进一步包括所述导向器与所述板或所述中心体中的至少一个之间的枢转连接，或者所述导向器与所述板或所述中心体中的至少一个之间的滑动连接。所述导向器以与所述中心体的纵轴成锐角的方式定位。所述燃烧室喷嘴进一步包括设于所述导向器上游的旋流器叶片。本发明还包括一种用于将燃料供应到燃烧室的方法。所述方法包括使工作流体以质量流速流过喷嘴，以及使燃料流过所述喷嘴。所述方法进一步包括感测所述喷嘴内的火
焰稳定事件；以及使导向器在所述喷嘴内枢转，以增加流过所述喷嘴的所述工作流体的质
量流速。所述方法进一步包括使所述导向器上游的工作流体和燃料旋动的步骤；减小流过所述喷嘴的所述燃料和工作流体的切向速度的步骤；和增加流过所述喷嘴的所述燃料和工作流体的轴向速度的步骤。所属领域的技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。
本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域的技术人员，完整且可实现地详细揭示了本发明，包括其最佳模式，其中图I是根据本发明的一项实施例的燃烧室的简化截面示意图；图2是沿线A-A截得的图I所示燃烧室的下游轴向视图；图3是在正常操作中根据本发明的一个实施例的喷嘴的侧面透视图；图4是图3所示喷嘴的局部透视图；图5是图3所示喷嘴的另一局部透视图；图6是图3所示喷嘴的另一局部透视图；图7是图3所示导向器的侧视图；图8描绘图3所示对火焰稳定事件做出响应的导向器；图9描绘图3所示对火焰稳定事件做出响应的导向器的一项替代实施例；图10是图3所示对火焰稳定事件做出响应的喷嘴的侧面透视图；图11是图3所示的喷嘴在正常操作过程中的上游轴向视图；以及图12是图10所示对火焰稳定事件做出响应的喷嘴的上游轴向视图。兀件符号列表
参考标号~\~rnW参考标号~FmW
~ 燃烧室12S
权利要求
1.一种燃烧室喷嘴(14)，包括 a.中心体(32)； b.防护罩(34)，其周向环绕所述中心体(32)的至少一部分，从而在所述中心体(32)与所述防护罩(34)之间形成通道(40);以及 c.设于所述中心体(32)与所述防护罩(34)之间的导向器(46)，其中所述导向器(46)可相对于所述中心体(32)枢转。
2.根据权利要求I所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，所述中心体(32)在所述导向器(46)附近大体平坦。
3.根据任一前述权利要求所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，所述防护罩(34)在所述导向器(46)附近大体平坦。
4.根据任一前述权利要求所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，进一步包括在所述中心体(32)的至少一部分内延伸的板(48)。
5.根据权利要求4所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，进一步包括所述导向器(46)与所述板(48)或所述中心体(32)中的至少一个之间的枢转连接。
6.根据权利要求4到5中任一权利要求所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，进一步包括所述导向器(46)与所述板(48)或所述中心体(32)中的至少一个之间的滑动连接。
7.根据任一前述权利要求所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，所述导向器(46)以与所述中心体(32)的纵轴成锐角的方式定位。
8.根据任一前述权利要求所述的燃烧室喷嘴(14)，其特征在于，进一步包括位于所述导向器(46)上游的旋流器叶片(44)。
9.一种用于将燃料供应到燃烧室(10)的方法，包括 a.使工作流体以质量流速流过喷嘴(14)； b.使燃料流过所述喷嘴(14)； c.感测所述喷嘴(14)内的火焰稳定事件；以及 d.使导向器(46)在所述喷嘴(14)内枢转，以增加流过所述喷嘴(14)的所述工作流体的质量流速。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括使所述导向器(46)上游的工作流体和燃料旋动的步骤。
11.根据权利要求9到10中任一权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括减小流过所述喷嘴(14)的所述燃料和工作流体的切向速度。
12.根据权利要求9到11中任一权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括增加流过所述喷嘴(14)的所述燃料和工作流体的轴向速度。
全文摘要
一种用于将燃料供应到燃烧室的燃烧室喷嘴和方法，包括中心体；防护罩，其周向环绕所述中心体的至少一部分，从而在所述中心体与所述防护罩之间形成通道。所述中心体与所述防护罩之间的导向器可相对于所述中心体枢转。一种用于将燃料供应到燃烧室的方法，包括使工作流体以质量流速流过喷嘴，以及使燃料流过所述喷嘴。所述方法进一步包括感测所述喷嘴内的火焰稳定事件；以及使导向器在所述喷嘴内枢转，以增加流过所述喷嘴的所述工作流体的质量流速。
文档编号F23R3/38GK102798151SQ20121011542
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者J·T·斯图尔特, T·E·约翰逊 申请人:通用电气公司