用於供給燃料的裝置與方法
2023-04-25 17:16:46
專利名稱：用於供給燃料的裝置與方法
技術領域：
本發明大體上涉及用於供給燃料的裝置與方法。具體而言，本發明包括可與燃氣渦輪機中的燃燒器一起使用的反渦旋噴嘴(counter-swirling nozzle)。
背景技術：
燃氣渦輪機廣泛用於商業操作以用來產生動力。廣為人知的是，燃氣渦輪機的熱力學效率隨著操作溫度(即燃燒氣體溫度)增加而提高。更高溫度的燃燒氣體包含更多的能量，並且當該燃燒氣體在渦輪機中膨脹時產生更多的功。然而，更高的燃燒溫度通常在燃燒器中產生局部過熱點，尤其是沿著燃燒器襯套(liner)。該局部過熱點可增加沿著襯套的磨損，因而需要更頻繁地檢查襯套。另外，更高的燃燒溫度會增加NOx的產生，其是不期望的排放物。存在多種技術以允許燃燒溫度增加，同時減少局部過熱點以及不期望的排放物。 例如，可將蒸汽噴射到燃燒器中，以降低燃燒器火焰溫度，從而減少或消除NOx的產生。然而，蒸汽噴射需要額外的昂貴設備。存在用於將燃料供給到燃燒器中時的持續改進的需要。理想情形是，用於供給燃料的裝置與方法提高燃料混合物的均勻性以允許燃料的更完全燃燒，但是不在燃燒器中產生導致不期望的排放物的過熱點。
發明內容
本發明的方面與優點在下面的描述中闡明，或者從該描述中可能是顯而易見的， 或者可通過對本發明的實施而得到教導。本發明的一個實施例是噴嘴。該噴嘴包括成角度地傾斜以便沿第一旋轉方向引導第一流體的第一多個埠，圍繞第一多個埠而設置並成角度地傾斜以便沿第二旋轉方向引導第二流體的第二多個埠 ；以及圍繞第二多個埠而設置並成角度地傾斜以便沿第三旋轉方向引導第三流體的第三多個埠。第一流體、第二流體和第三流體是從包括第一燃料、第二燃料、稀釋劑與壓縮的工作流體的組中所選取的。本發明的另一實施例是燃燒器，其包括襯套以及位於該襯套一端的噴嘴，該襯套周向圍繞著該燃燒器的一部分以限定燃燒室。初級埠設置在該噴嘴中，並且成角度地傾斜以便沿第一旋轉方向噴射第一燃料。次級埠圍繞初級埠而設置，並且成角度地傾斜以便沿第二旋轉方向噴射第二燃料，其中第二旋轉方向與第一旋轉方向相反。三級埠圍繞第二多個埠而設置，並且成角度地傾斜以便沿第三旋轉方向噴射稀釋劑或壓縮的工作流體中的至少之一，其中，第三旋轉方向與第二旋轉方向相反。本發明也包括用於通過噴嘴供給燃料的方法。該方法包括沿第一旋轉方向將第一流體噴射穿過第一多個埠，沿第二旋轉方向將第二流體噴射穿過第二多個埠，以及沿第三旋轉方向將第三流體噴射穿過第三多個埠。該方法還包括，從包括第一燃料、第二燃料、稀釋劑與壓縮的工作流體的組中選取第一流體、第二流體與第三流體。
在查看該說明書後，本領域普通技術人員可更好地理解這樣的(以及其它的)實施例的特徵和方面。
本發明的全面和充分的公開，包括其對於本領域技術人員而言的最佳模式，在該說明書的剩餘部分中更詳細地闡述，包括對附圖的引用，其中圖1是本發明範圍內的燃氣渦輪機的簡化的截面圖。圖2是圖1中所示燃燒器的簡化的截面圖。圖3是圖2中所示噴嘴組件的透視圖。圖4是圖3中所示噴嘴的其中一個噴嘴的爆炸透視圖；以及圖5、圖6和圖7是本發明範圍內的初級埠、次級埠與三級埠的可選實施例的簡化的示意圖。零部件清單
權利要求
1.一種噴嘴(36)，包括a.成角度地傾斜以便沿第一旋轉方向引導第一流體的第一多個埠G4)；b.繞所述第一多個埠G4)而設置並成角度地傾斜以便沿第二旋轉方向引導第二流體的第二多個埠 G6)；以及c.繞所述第二多個埠G6)而設置並成角度地傾斜以便沿第三旋轉方向引導第三流體的第三多個埠 G8)；d.其中，所述第一流體、所述第二流體與所述第三流體是從包括第一燃料、第二燃料、 稀釋劑與壓縮的工作流體的組中所選取的。
2.根據權利要求1所述的噴嘴(36)，其特徵在於，所述第二旋轉方向與所述第一旋轉方向相反。
3.根據權利要求1或2所述的噴嘴(36)，其特徵在於，所述第三旋轉方向與所述第一旋轉方向相同。
4.根據權利要求1所述的噴嘴(36)，其特徵在於，所述第二旋轉方向與所述第一旋轉方向相同。
5.根據權利要求1或5所述的噴嘴(36)，其特徵在於，所述第三旋轉方向與所述第二旋轉方向相反。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的噴嘴(36)，其特徵在於，所述第一多個埠 (44)比所述第二多個埠 G6)以更高的體積流率進行噴射。
7.一種用於通過噴嘴(36)供給燃料的方法，包括a.沿第一旋轉方向通過第一多個埠G4)噴射第一流體；b.沿第二旋轉方向通過第二多個埠G6)噴射第二流體；c.沿第三旋轉方向通過第三多個埠G8)噴射第三流體；以及d.從包括第一燃料、第二燃料、稀釋劑與壓縮的工作流體的組中選取所述第一流體、所述第二流體與所述第三流體。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述第二旋轉方向與所述第一旋轉方向相反。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述第三旋轉方向與所述第一旋轉方向相同。
10.根據權利要求7到9中任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括，以比所述第二燃料更高的體積流率噴射所述第一燃料。
全文摘要
本發明涉及用於供給燃料的裝置與方法。具體而言，噴嘴(36)包括第一埠(44)、第二埠(46)與第三埠(48)，各埠均成角度地傾斜，以便分別沿第一旋轉方向、第二旋轉方向與第三旋轉方向引導第一流體、第二流體與第三流體。第一流體、第二流體與第三流體是從包括第一燃料、第二燃料、稀釋劑與壓縮的工作流體的組中所選取的。用於通過噴嘴(36)供給燃料的方法包括沿第一旋轉方向將第一流體噴射穿過第一埠(44)，沿第二旋轉方向將第二流體噴射穿過第二埠(46)，以及沿第三旋轉方向將第三流體噴射穿過第三埠(48)。該方法還包括，從包括第一燃料、第二燃料、稀釋劑與壓縮的工作流體的組中選取第一流體、第二流體與第三流體。
文檔編號F23D14/48GK102155738SQ20111000788
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者A·P·德賽, A·巴魯亞 申請人:通用電氣公司