[发明专利]燃料喷嘴被动吹扫帽流

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气轮机，并且更具体而言，涉及用于燃气轮机发动机的燃料喷嘴，其包括在四元(quat)燃料喷射之前对燃料喷嘴尖部使用从端帽冷却流供应的被动吹扫流的冷却回路。

背景技术

传统的四元燃料喷射系统利用与四元燃料混合的CdC空气来进行被动吹扫供应。在被动吹扫供应中存在燃料会提高被动吹扫腔体中和燃料喷嘴尖部内的拢焰的风险。使用没有四元燃料的端帽吹扫供应来提供用以吹扫燃料喷嘴尖部和消除设计中的拢焰风险的备选手段将是合乎需要的。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种用于燃气轮机中的燃料喷嘴的冷却回路包括：接收压缩机排出空气的环带；包括燃料通道的四元帽，四元燃料通过该燃料通道而喷射向燃料喷嘴；以及形成于四元帽中且接收来自环带的压缩机排出空气的空气通道。空气通道定位在燃料通道的上游，使得压缩机排出空气不与四元燃料混合。燃料喷嘴中的吹扫通道接收来自空气通道的压缩机排出空气。吹扫通道将压缩机排出空气引导到燃料喷嘴，以进行尖部冷却。

在另一个示例性实施例中，一种冷却燃气轮机中的燃料喷嘴的方法包括以下步骤：(a)在环带中接收压缩机排出空气；(b)将来自环带的压缩机排出空气引导到形成于四元帽中的空气通道，其中，空气通道定位在四元燃料通道的上游，使得空气通道中的压缩机排出空气不与四元燃料混合；以及(c)在燃料喷嘴中的吹扫通道中接收来自空气通道的压缩机排出空气，吹扫通道将压缩机排出空气引导到燃料喷嘴，以进行尖部冷却。

在又一个示例性实施例中，一种用于燃气轮机中的燃料喷嘴的冷却回路包括：接收来自涡轮的压缩机的被动吹扫流的端帽腔体；以及设置在旋流嘴护罩中的燃料喷嘴旋流嘴，其对进入的燃料和空气施加旋流。吹扫槽口形成于旋流嘴护罩中且通过燃料喷嘴旋流嘴而与端帽腔体处于流体连通。吹扫槽口定位在四元燃料喷射通道的上游，并且被动吹扫流进入燃料喷嘴的燃料喷嘴尖部腔体，以提供尖部冷却和尖部吹扫体积，而不混合被动吹扫流与四元燃料。

附图说明

图1是燃气轮机的简化的截面；

图2是显示了燃烧器的燃料喷嘴的截面图；

图3和4是外部燃料喷嘴的截面图；以及

图5和6是中心燃料喷嘴的截面图。

部件列表：

10燃气轮机

12压缩机

14燃烧器

16涡轮

20冷却回路

22喷嘴尖部端

24环带

26四元帽

27燃料通道

28旋流嘴组件

30空气通道

32吹扫通道

34喷嘴尖部冷却通道

具体实施方式

图1示出了典型的燃气轮机10。如所显示的那样，燃气轮机10大体包括在前部处的压缩机12、在中部的周围的一个或多个燃烧器14和在后部处的涡轮16。压缩机12和涡轮16典型地共用共同的转子。压缩机12逐渐地压缩工作流体，并且将压缩工作流体排到燃烧器14。燃烧器14将燃料喷射到压缩工作流体流中，并且点燃混合物而产生具有高的温度、压力和速度的燃烧气体。燃烧气体离开燃烧器14，并且流到涡轮16，在涡轮16中，燃烧气体膨胀而产生功。

外壳包围各个燃烧器14，以容纳来自压缩机12的压缩工作流体。喷嘴布置在端盖中，例如，外部喷嘴沿径向布置在中心喷嘴的周围。来自压缩机12的压缩工作流体在外壳和衬套之间流动到外部喷嘴和中心喷嘴，外部喷嘴和中心喷嘴混合燃料与压缩工作流体，并且混合物从外部喷嘴和中心喷嘴流入上游室和下游室中，在上游室和下游室中发生燃烧。

如提到的那样，现有设计使用四元混合的CdC空气来为燃料喷嘴尖部供应被动吹扫。但是，在被动吹扫供应中存在燃料会提高被动吹扫腔体中和燃料喷嘴尖部内的拢焰的风险。参照图2-6，描述的实施例将没有四元燃料的端帽吹扫供应用作用以吹扫燃料喷嘴尖部的备选手段。在吹扫供应没有四元燃料的情况下，从设计上消除了拢焰风险。

图2是显示了外部燃料喷嘴和中心燃料喷嘴的截面图。该组件包括冷却回路20。在使用中，必须冷却喷嘴的部件(包括喷嘴尖部端22)，因为它们暴露于热的燃烧气体。燃烧器包括接收来自压缩机的压缩机排出空气的环带24。四元帽26包括燃料通道27，四元燃料通过燃料通道27而喷射向燃料喷嘴。四元燃料喷射到旋流嘴组件28中，旋流嘴组件28包括设置在旋流嘴护罩中的燃料喷嘴旋流嘴。旋流嘴组件28对进入的燃料和空气施加旋流。