專利名稱：具有旋流葉片的燃料噴嘴的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及用于燃氣渦輪機的燃料噴嘴，且更確切地說，涉及具有旋流葉片的燃料噴嘴。
背景技術：
燃氣渦輪機通常包括壓縮機、燃燒系統和渦輪部分。空氣和燃料在燃燒系統內燃燒以產生加熱氣體。然后，加熱氣體在渦輪部分膨脹以驅動負載。通常，燃燒系統采用擴散燃燒室。在擴散燃燒室中，燃料直接擴散到燃燒室中，在該燃燒室中，燃料與空氣混合并燃燒。擴散燃燒室雖然高效，但要在高峰溫度下操作，會形成相對高水平的諸如一氧化二氮(NOx)等污染物。
為了減少燃燒過程產生的NOx水平，已開發出干式低NOx燃燒系統。這些燃燒系統預先混合空氣和燃料，以產生可在相對較低溫度下燃燒的相對貧乏的空氣-燃料混合物，從而生成相對低水平的NOx。干式低NOx燃燒的一個問題在于火焰不穩定。較為貧乏的空氣-燃料混合物和較低的溫度會使火焰變弱且不穩定。火焰可能會在燃燒室中與錨定點分離，造成熄火。綜上所述，顯然需要一種火焰穩定性提高的干式低NOx燃燒系統，這樣便可降低NOx排放，而不會產生相應的熄火風險。
發明內容
本發明提供一種燃料噴嘴，其包括旋流器以及位于所述旋流器上游的燃料注射器。所述旋流器包括內轂、中間分隔壁、外防護罩、若干內旋流葉片以及若干外旋流葉片。所述中間分隔壁以同心方式設置在所述內轂周圍。所述外防護罩以同心方式設置在所述中間分隔壁周圍。各內旋流葉片在所述內轂與所述中間分隔壁之間延伸，且各外旋流葉片在所述中間分隔壁與所述外防護罩之間延伸。所述內旋流葉片在與所述外旋流葉片相同的方向上旋轉；或者，所述內旋流葉片在與所述外旋流葉片相反的方向上旋轉。所述內旋流葉片與所述外旋流葉片對齊；或者，所述內旋流葉片相對于所述外旋流葉片交錯設置。所述內旋流葉片具有與所述外旋流葉片相同的入射角；或者，所述內旋流葉片具有比所述外旋流葉片更大的入射角；或者，所述內旋流葉片具有比所述外旋流葉片更小的入射角。所述燃料注射器包括位于所述燃料噴嘴的主體內的燃料樁。所述燃料噴嘴為用于雙腔燃燒室的二級燃料噴嘴。本發明還可提供一種燃燒室，其包括第一燃燒腔；與所述第一燃燒腔連通的至少一個一級燃料噴嘴；第二燃燒腔；與所述第二燃燒腔連通的二級燃料噴嘴，所述二級燃料噴嘴包括燃料注射器，其適用于將燃料注射到流過所述二級燃料噴嘴的氣流中，內組轉動葉片，以及外組轉動葉片。所述內組轉動葉片通過分隔壁與所述外組轉動葉片分開。內組葉片在與外組葉片相反的方向上旋轉；以及所述內組葉片具有與所述外組葉片相同的入射角。或者，所述內組葉片在與所述外組葉片相同的方向上旋轉；所述內組葉片與所述外組葉片對齊；以及所述內組葉片具有與所述外組葉片不同的入射角。或者，所述內組葉片在與所述外組葉片相同的方向上旋轉；所述內組葉片相對于所述外組葉片交錯設置；以及所述內組葉片具有與所述外組葉片不同的入射角。本發明進一步提供一種方法，其包括引導氣流通過燃料噴嘴；在所述燃料噴嘴內將燃料注射到所述氣流中，以形成空氣和燃料流；將所述空氣和燃料流分成空氣和燃料內流以及空氣和燃料外流；通過第一組旋流葉片轉動所述空氣和燃料內流；以及通過第二組旋流葉片轉動所述空氣和燃料外流。所述方法進一步包括將所述內流和所述外流相互連通、并傳送到燃燒室的腔中，從而在所述內流與所述外流之間形成剪切層，以降低所述燃燒室中的火焰不穩定性。所述剪切層可充當火焰錨固點。所述方法進一步包括將所述內流和所述外流相互連通、并傳送到燃燒室的腔中，從而在所述內流與所述外流之間形成低速區，以降低所述燃燒室中的火 中，其中在所述燃料噴嘴周圍的任意給定的周向位置，所述內流具有與所述外流不同的角速度或動量。所屬領域的技術人員在查看以下附圖和具體說明后，將明白或開始明白所揭示的燃料噴嘴的其他系統、裝置、方法、特征和優點。所有此類額外系統、裝置、方法、特征和優點意圖包括在本說明書中，且意圖受所附權利要求書保護。
參考以下附圖，可更好地理解本發明。相同的參考標號始終指代附圖中的相應部分，且附圖中的部件無需按比例繪制。圖I為燃氣渦輪機的燃燒室的一部分的截面平面圖。圖2為用于燃料噴嘴的旋流器的一項實施例的透視圖。圖3為圖2所示的旋流器的截面平面圖。圖4為用于燃料噴嘴的旋流器的一項實施例的透視圖。圖5為圖4所示的旋流器的截面平面圖。圖6為用于燃料噴嘴的旋流器的一項實施例的透視圖。圖7為圖6所示的旋流器的截面平面圖。元件符號列表
參考標號部件參考標號部件
100燃燒室102火焰穩定噴嘴
104一級燃料噴嘴106S
108內部通道 0旋流器
112內旋流葉片Γ 4外旋流葉片
權利要求
1.一種燃料噴嘴(102)，其包括 旋流器(110)，其包括: 內轂， 以同心方式設置于所述內轂周圍的中間分隔壁(116)， 以同心方式設置于所述中間分隔壁(116)周圍的外防護罩， 多個內旋流葉片(112)，各內旋流葉片(1 12)在所述內轂與所述中間分隔壁(116)之間延伸， 多個外旋流葉片(114)，各外旋流葉片(114)在所述中間分隔壁(116)與所述外防護罩之間延伸，以及 位于所述旋流器(110)上游的燃料注射器(118)。
2.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其特征在于，所述內旋流葉片(112)在與所述外旋流葉片(114)相同的方向上旋轉。
3.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其特征在于，所述內旋流葉片(112)在與所述外旋流葉片(114)相反的方向上旋轉。
4.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其特征在于，所述內旋流葉片(112)與所述外旋流葉片(114)對齊。
5.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其特征在于，所述內旋流葉片(112)相對于所述外旋流葉片(114)交錯設置。
6.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其特征在于，所述內旋流葉片(112)具有與所述外旋流葉片(114)相同的入射角。
7.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其中所述內旋流葉片(112)具有比所述外旋流葉片(114)更大的入射角。
8.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其中所述內旋流葉片(112)具有比所述外旋流葉片(114)更小的入射角。
9.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其中所述燃料注射器包括位于所述燃料噴嘴(102)的主體(106)內的燃料噴樁(118)。
10.根據權利要求I所述的燃料噴嘴(102)，其中所述燃料噴嘴(102)為用于雙腔燃燒室(100)的二級燃料噴嘴。
全文摘要
本發明涉及一種具有旋流葉片的燃料噴嘴，其包括旋流器以及位于所述旋流器上游的燃料注射器。所述旋流器包括內轂、中間分隔壁、外防護罩、若干內旋流葉片以及若干外旋流葉片。所述中間分隔壁以同心方式設置于所述內轂周圍。所述外防護罩以同心方式設置于所述中間分隔壁周圍。各內旋流葉片在所述內轂與所述中間分隔壁之間延伸，且各外旋流葉片在所述中間分隔壁與所述外防護罩之間延伸。
文檔編號F23R3/38GK102818290SQ20121019037
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優先權日2011年6月10日
發明者B.W.羅米格 申請人:通用電氣公司