專利名稱：用于將燃料供應(yīng)到燃燒室的燃燒室噴嘴和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃燒室噴嘴。確切地說，本發(fā)明描述并實(shí)現(xiàn)用于燃燒室的噴嘴，以及用于對(duì)燃燒室噴嘴中的火焰穩(wěn)定事件做出響應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
燃燒室通常用于許多形式的商業(yè)設(shè)備中。例如，燃?xì)鉁u輪機(jī)通常包括一個(gè)或多個(gè)燃燒室，用以將燃料與工作流體混合，從而產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體。許多燃燒室包括用以在燃燒之前將燃料與工作流體進(jìn)行預(yù)混合的噴嘴。在燃燒之前將燃料與工作流體進(jìn)行預(yù)混合可產(chǎn)生更為精簡的燃料混合物，減少不必要的排放物，和/或提高燃?xì)鉁u輪機(jī)的總體熱力效率。在常規(guī)燃燒室操作中，燃燒火焰位于噴嘴的下游，通常在燃燒室中噴嘴的出口上。但在某些情況下，可能出現(xiàn)稱為“火焰穩(wěn)定”的事件，此時(shí)燃燒火焰位于燃燒室上游的一個(gè) 或多個(gè)噴嘴中。例如，可能存在燃燒火焰位于噴嘴中的燃料口附近，或噴嘴中的低流動(dòng)性區(qū)域附近這樣的情況。噴嘴通常未設(shè)計(jì)成能夠經(jīng)受由火焰穩(wěn)定事件產(chǎn)生的高溫，因此火焰穩(wěn)定可能導(dǎo)致噴嘴在相對(duì)較短的時(shí)間段內(nèi)嚴(yán)重?fù)p害。相關(guān)技術(shù)中已知有用于防止或減少出現(xiàn)火焰穩(wěn)定情況的各種方法。例如，火焰穩(wěn)定更可能在使用較高反應(yīng)性的燃料時(shí)，或所用的燃料與工作流體比較高時(shí)產(chǎn)生?；鹧娣€(wěn)定也更可能在燃料-工作流體混合物以較低速度流過噴嘴時(shí)產(chǎn)生。因此，可用燃料反應(yīng)性、燃料與工作流體比，和/或燃料工作流體混合物速度的具體安全范圍(safety margins)來設(shè)計(jì)燃燒室，以防止或減少出現(xiàn)火焰穩(wěn)定情況。盡管所述安全范圍在防止或減少出現(xiàn)火焰穩(wěn)定情況方面是有效的，但是它們也可能導(dǎo)致操作范圍縮小、產(chǎn)生額外的維修成本、操作壽命縮短，和/或降低總體熱力效率。因此，需要響應(yīng)于火焰穩(wěn)定事件而將燃料供應(yīng)到燃燒室的燃燒室噴嘴和/或方法。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)，或者，這些方面和優(yōu)點(diǎn)在說明中可能是顯而易見的，或者通過實(shí)踐本發(fā)明能夠推導(dǎo)出。本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例是一種燃燒室噴嘴，其包括中心體；以及防護(hù)罩，其周向環(huán)繞所述中心體的至少一部分，從而在所述中心體與所述防護(hù)罩之間形成通道。所述中心體與所述防護(hù)罩之間的導(dǎo)向器可相對(duì)于所述中心體樞轉(zhuǎn)。所述中心體在所述導(dǎo)向器附近處為大體平坦，且/或在所述導(dǎo)向器附近處為大體平坦。所述燃燒室噴嘴進(jìn)一步包括在所述中心體的至少一部分內(nèi)延伸的板；和所述導(dǎo)向器與所述板或所述中心體中的至少一個(gè)之間的樞轉(zhuǎn)連接，或者所述導(dǎo)向器與所述板或所述中心體中的至少一個(gè)之間的滑動(dòng)連接。所述導(dǎo)向器以與所述中心體的縱軸成銳角的方式定位。所述燃燒室噴嘴進(jìn)一步包括設(shè)于所述導(dǎo)向器上游的旋流器葉片。本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例是一種燃燒室噴嘴，其包括具有熱膨脹系數(shù)的中心體。板在所述中心體的至少一部分內(nèi)延伸。導(dǎo)向器連接到所述中心體和所述板，這樣所述導(dǎo)向器即可相對(duì)于所述中心體樞轉(zhuǎn)。所述中心體在所述導(dǎo)向器附近處為大體平坦；所述板的熱膨脹系數(shù)低于所述中心體的熱膨脹系數(shù)。所述燃燒室噴嘴進(jìn)一步包括防護(hù)罩，其周向環(huán)繞所述中心體的至少一部分，從而在所述中心體與所述防護(hù)罩之間形成通道，其中所述防護(hù)罩在所述導(dǎo)向器附近處為大體平坦。所述燃燒室噴嘴進(jìn)一步包括所述導(dǎo)向器與所述板或所述中心體中的至少一個(gè)之間的樞轉(zhuǎn)連接，或者所述導(dǎo)向器與所述板或所述中心體中的至少一個(gè)之間的滑動(dòng)連接。所述導(dǎo)向器以與所述中心體的縱軸成銳角的方式定位。所述燃燒室噴嘴進(jìn)一步包括設(shè)于所述導(dǎo)向器上游的旋流器葉片。本發(fā)明還包括一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒室的方法。所述方法包括使工作流體以質(zhì)量流速流過噴嘴，以及使燃料流過所述噴嘴。所述方法進(jìn)一步包括感測所述噴嘴內(nèi)的火
焰穩(wěn)定事件；以及使導(dǎo)向器在所述噴嘴內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以增加流過所述噴嘴的所述工作流體的質(zhì)
量流速。所述方法進(jìn)一步包括使所述導(dǎo)向器上游的工作流體和燃料旋動(dòng)的步驟；減小流過所述噴嘴的所述燃料和工作流體的切向速度的步驟；和增加流過所述噴嘴的所述燃料和工作流體的軸向速度的步驟。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過查看說明書的內(nèi)容來更好地了解此類實(shí)施例的特征和方面，以及其他內(nèi)容。


本說明書的其余部分參考附圖，針對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，完整且可實(shí)現(xiàn)地詳細(xì)揭示了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例的燃燒室的簡化截面示意圖；圖2是沿線A-A截得的圖I所示燃燒室的下游軸向視圖；圖3是在正常操作中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴嘴的側(cè)面透視圖；圖4是圖3所示噴嘴的局部透視圖；圖5是圖3所示噴嘴的另一局部透視圖；圖6是圖3所示噴嘴的另一局部透視圖；圖7是圖3所示導(dǎo)向器的側(cè)視圖；圖8描繪圖3所示對(duì)火焰穩(wěn)定事件做出響應(yīng)的導(dǎo)向器；圖9描繪圖3所示對(duì)火焰穩(wěn)定事件做出響應(yīng)的導(dǎo)向器的一項(xiàng)替代實(shí)施例；圖10是圖3所示對(duì)火焰穩(wěn)定事件做出響應(yīng)的噴嘴的側(cè)面透視圖；圖11是圖3所示的噴嘴在正常操作過程中的上游軸向視圖；以及圖12是圖10所示對(duì)火焰穩(wěn)定事件做出響應(yīng)的噴嘴的上游軸向視圖。兀件符號(hào)列表
參考標(biāo)號(hào)~\~rnW參考標(biāo)號(hào)~FmW
~ 燃燒室12S
權(quán)利要求
1.一種燃燒室噴嘴(14)，包括 a.中心體(32)； b.防護(hù)罩(34)，其周向環(huán)繞所述中心體(32)的至少一部分，從而在所述中心體(32)與所述防護(hù)罩(34)之間形成通道(40);以及 c.設(shè)于所述中心體(32)與所述防護(hù)罩(34)之間的導(dǎo)向器(46)，其中所述導(dǎo)向器(46)可相對(duì)于所述中心體(32)樞轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，所述中心體(32)在所述導(dǎo)向器(46)附近大體平坦。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，所述防護(hù)罩(34)在所述導(dǎo)向器(46)附近大體平坦。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述中心體(32)的至少一部分內(nèi)延伸的板(48)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，進(jìn)一步包括所述導(dǎo)向器(46)與所述板(48)或所述中心體(32)中的至少一個(gè)之間的樞轉(zhuǎn)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4到5中任一權(quán)利要求所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，進(jìn)一步包括所述導(dǎo)向器(46)與所述板(48)或所述中心體(32)中的至少一個(gè)之間的滑動(dòng)連接。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，所述導(dǎo)向器(46)以與所述中心體(32)的縱軸成銳角的方式定位。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的燃燒室噴嘴(14)，其特征在于，進(jìn)一步包括位于所述導(dǎo)向器(46)上游的旋流器葉片(44)。
9.一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒室(10)的方法，包括 a.使工作流體以質(zhì)量流速流過噴嘴(14)； b.使燃料流過所述噴嘴(14)； c.感測所述噴嘴(14)內(nèi)的火焰穩(wěn)定事件；以及 d.使導(dǎo)向器(46)在所述噴嘴(14)內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以增加流過所述噴嘴(14)的所述工作流體的質(zhì)量流速。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使所述導(dǎo)向器(46)上游的工作流體和燃料旋動(dòng)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9到10中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括減小流過所述噴嘴(14)的所述燃料和工作流體的切向速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括增加流過所述噴嘴(14)的所述燃料和工作流體的軸向速度。
全文摘要
一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒室的燃燒室噴嘴和方法，包括中心體；防護(hù)罩，其周向環(huán)繞所述中心體的至少一部分，從而在所述中心體與所述防護(hù)罩之間形成通道。所述中心體與所述防護(hù)罩之間的導(dǎo)向器可相對(duì)于所述中心體樞轉(zhuǎn)。一種用于將燃料供應(yīng)到燃燒室的方法，包括使工作流體以質(zhì)量流速流過噴嘴，以及使燃料流過所述噴嘴。所述方法進(jìn)一步包括感測所述噴嘴內(nèi)的火焰穩(wěn)定事件；以及使導(dǎo)向器在所述噴嘴內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以增加流過所述噴嘴的所述工作流體的質(zhì)量流速。
文檔編號(hào)F23R3/38GK102798151SQ20121011542
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者J·T·斯圖爾特, T·E·約翰遜 申請(qǐng)人:通用電氣公司