[发明专利]燃料喷嘴和用于运行燃烧器的方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及燃烧器，并且更具体而言，涉及燃烧器中的燃料喷嘴。

背景技术

燃气轮机系统广泛地用于诸如动力发生的领域中。传统的燃气轮机系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在传统的燃气轮机系统中，将压缩空气从压缩机提供给燃烧器。进入燃烧器的空气与燃料混合且燃烧。热的燃烧气体从燃烧器流到涡轮，以驱动燃气轮机系统和产生动力。

典型地利用天然气作为燃气轮机系统的主要燃料。在一些系统中，天然气流过燃料喷嘴，并且与工作流体混合，以提供用于燃烧的工作流体/燃料混合物。在其它系统中，燃烧器可为低氧系统和/或闭环系统的一部分，而工作流体可为低氧工作流体。在这些实施例中，燃料和氧化剂可流过燃料喷嘴，并且与工作流体混合在一起，以提供用于燃烧的合适的混合物。常常，在与任何大量工作流体混合之前，燃料和氧化剂可以近化学计量的比率流过燃料喷嘴，以确保高效率的燃烧。

在燃烧之前，已知的燃料喷嘴和燃烧器可能不会充分混合燃料和工作流体或氧化剂。这可导致效率较低的燃烧。特别地，在低氧系统中，燃料和氧化剂的不充分的混合可导致燃料和氧化剂在燃烧器中驻留较长时间，这可导致燃料和氧化剂被低氧工作流体稀释。这个稀释可降低燃烧效率。

因而，用于燃烧器的改进的燃料喷嘴和用于运行燃烧器的方法在本领域中将是期望的。例如，提供燃料与工作流体和/或氧化剂的改进的混合且改进燃烧效率的燃料喷嘴和方法将是有利的。具体而言，在低氧系统中提供改进的燃烧效率的燃料喷嘴和方法将是期望的。

发明内容

将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

在一个实施例中，公开了一种用于燃烧器的燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括内部管道，内部管道限定用于使燃料或氧化剂中的一个流过其中的第一流道，内部管道包括构造成对燃料或氧化剂中的该一个施加旋流的第一旋流装置。燃料喷嘴进一步包括中间管道，中间管道至少部分地包围内部管道，并且限定用于使燃料或氧化剂中的一个流过其中的第二流道，中间管道包括构造成对燃料或氧化剂中的该一个施加旋流的第二旋流装置。燃料喷嘴进一步包括外部管道，外部管道至少部分地包围中间管道，并且限定用于使燃料或氧化剂中的一个流过其中的第三流道，外部管道包括构造成对燃料或氧化剂中的该一个施加旋流的第三旋流装置。第一旋流装置、第二旋流装置或第三旋流装置中的至少一个包括多个旋流叶片，旋流叶片的至少一部分构造成对燃料或氧化剂中的该一个施加旋流。

在另一个实施例中，公开了一种用于运行燃烧器的方法。该方法包括使燃料和氧化剂流过燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括各自构造成使燃料或氧化剂中的一个流过其中的内部管道、中间管道和外部管道。内部管道、中间管道或外部管道中的至少一个包括多个旋流叶片。该方法进一步包括在燃料喷嘴中对燃料和氧化剂施加旋流，以及将燃料和氧化剂从燃料喷嘴排到燃烧区中。

参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解。结合在本说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来阐明本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：

图1是根据本公开一个实施例的燃气轮机系统的若干部分的横截面图；

图2是根据本公开的一个实施例的燃烧器和燃料喷嘴的一部分的透视图；

图3是根据本公开的一个实施例的燃料喷嘴的正视图；

图4是根据本公开的一个实施例的燃料喷嘴的沿着图4的线4-4的横截面侧视图；以及

图5是根据本公开的一个实施例的燃料喷嘴的具有多个剖面部分的侧视图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，在图中示出了实施例的一个或多个实例。以阐明本发明而非限制本发明的方式来提供各个实例。事实上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在本发明中作出各种修改和变型，而不偏离本发明的范围或精神。例如，示出或描述成一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生另外的另一个实施例。因而，意图的是本发明覆盖在所附权利要求及其等效方案的范围内的这样的修改和变型。