專利名稱：延遲貧油噴射的燃料分級構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面涉及延遲貧油噴射(LLI) (late lean injection)的燃料分 級構(gòu)造和實現(xiàn)延遲貧油噴射的燃料分級構(gòu)造的方法。
背景技術(shù)：
目前，一些燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)未能高效地操作并產(chǎn)生不希望的空氣污染排 放。通常由燃燒傳統(tǒng)的碳?xì)浠衔锶剂系臏u輪產(chǎn)生的主要空氣污染排放是氮氧化物、一氧 化碳和未燃燒的碳?xì)浠衔铩榇?，由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中例如分子氮的氧化取決于燃燒 器內(nèi)的高溫和在燃燒器內(nèi)的高溫下反應(yīng)物的停留時間，故通過維持燃燒器溫度低于熱力型 N0x形成時的水平或者通過限制高溫時反應(yīng)物的停留時間以便N0x形成反應(yīng)沒有足夠的時 間進(jìn)行而降低熱力型N0x形成的水平。
一種溫度控制方法包括燃料和空氣的預(yù)混合以在燃燒之前形成其貧油混 合物。然而，已認(rèn)識到的是，對于重載工業(yè)燃?xì)鉁u輪，即使使用預(yù)混合的貧油燃料，燃燒產(chǎn)物 要求的溫度太高以至于燃燒器必須在反應(yīng)區(qū)中的峰值氣體溫度下操作，該峰值氣體溫度超 過熱力型N0x形成的閾值溫度，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的N0x形成。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其包括燃燒器，該燃燒 器具有由燃料回路供應(yīng)至其中的第一燃料可在其中燃燒的第一內(nèi)部；渦輪，該渦輪包括旋 轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少第一燃料的燃燒產(chǎn)物可接收至該旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片以為渦輪葉片的旋轉(zhuǎn) 提供能量；過渡區(qū)，該過渡區(qū)包括由燃料回路供應(yīng)至其中的第二燃料和第一燃料的燃燒產(chǎn) 物可在其中燃燒的第二內(nèi)部，該過渡區(qū)布置成使燃燒器和渦輪彼此流體式聯(lián)接；以及多個 燃料噴射器，該多個燃料噴射器在結(jié)構(gòu)上由過渡區(qū)支承并聯(lián)接到燃料回路，并構(gòu)造成通過 單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種或更多種將第二燃料 供應(yīng)到第二內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其包括燃燒器和渦 輪，該燃燒器具有第一燃料可在其中燃燒的第一內(nèi)部，該渦輪包括旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少第 一燃料的燃燒產(chǎn)物可接收至該旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片以為渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)提供能量，該燃?xì)鉁u輪 發(fā)動機(jī)包括過渡區(qū)和多個燃料噴射器，該過渡區(qū)包括由燃料回路供應(yīng)至其中的第二燃料和第一燃料的燃燒產(chǎn)物可在其中燃燒的第二內(nèi)部，該過渡區(qū)布置成使燃燒器和渦輪彼此流體 式聯(lián)接，該多個燃料噴射器在結(jié)構(gòu)上由過渡區(qū)支承并聯(lián)接到燃料回路，并構(gòu)造成通過單軸 向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種將第二燃料供應(yīng)到第二內(nèi) 部。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的操作方法，在該燃 氣渦輪發(fā)動機(jī)中渦輪和燃燒器通過插入在其間的過渡區(qū)而流體式聯(lián)接，該方法包括將第一 燃料供應(yīng)到燃燒器的第一內(nèi)部，在燃燒器的第一內(nèi)部中燃燒第一燃料，通過單軸向級、多 軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種將第二燃料供應(yīng)到過渡區(qū)的第二內(nèi) 部，以及在過渡區(qū)的第二內(nèi)部中燃燒第二燃料和從第一內(nèi)部接收的燃燒產(chǎn)物流。
當(dāng)結(jié)合附圖時，通過以下說明，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點及特征將更明顯。


被視為本發(fā)明的主題在權(quán)利要求中特別指出并清楚地聲明。當(dāng)結(jié)合附圖 時，通過以下詳細(xì)的說明，本發(fā)明的前述特征和其它特征及優(yōu)點顯而易見，在附圖中
圖1是具有延遲貧油噴射能力的渦輪的側(cè)剖面圖2是示出首端(head end)燃料分離(fuel split)百分比與圖1渦輪的 點火溫度的曲線圖的圖表；
圖3是示出操作圖1渦輪的方法的流程圖4A-4D是各種首端構(gòu)造的側(cè)剖面圖；以及
圖5A-5D是各種燃料噴射器構(gòu)造的透視圖。
通過參考附圖，以下詳細(xì)的說明示例性地闡釋本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和 特征。部件列表
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)
11首端
12多個預(yù)混合噴嘴
13標(biāo)準(zhǔn)燃燒器構(gòu)造
14DLN 1+燃燒器構(gòu)造
15DLN 2+燃燒器構(gòu)造
16DLN 2. 6/2. 6+燃燒器構(gòu)造
20燃燒器
21第一內(nèi)部
30壓縮機(jī)
40襯套
41第二內(nèi)部
42稀釋孔
43過渡區(qū)
50渦輪
60燃料噴射器
5
61閥
70燃料回路
71，72支路
73閥
80控制器
90源
91精煉氣體(refinery gas)閥
100熱偶/壓力計
110三通閥
120催化部分氧化反應(yīng)器
125套管式(tube-in-tube)噴射器構(gòu)造
130管子
140沖擊襯套表面
145被套
150分界部分
155旋流式噴射器
160歧管
165清洗件
170旋流器
175富催化(rich catalytic)噴射器構(gòu)造
180富催化元件
185多管/淋浴頭式噴射器構(gòu)造
190多管
300操作渦輪
310啟動LLI
320確定
330降低LLI水平
340增加LLI水平
350繼續(xù)操作LLI
具體實施例方式
參考圖1，提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10，其包括燃燒器20，燃燒器20具有由燃 料回路70供應(yīng)至其中的諸如液體燃料或氣體燃料的第一燃料可在其中燃燒的第一內(nèi)部 21 ；壓縮機(jī)30，通過該壓縮機(jī)30進(jìn)氣被壓縮并至少提供到燃燒器20和過渡區(qū)43 ；和渦輪 50，該渦輪50包括旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少第一燃料的燃燒產(chǎn)物可接收至該旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片 以為渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)提供能量。過渡區(qū)43布置成使燃燒器20和渦輪50流體式聯(lián)接，并包 括由燃料回路70供應(yīng)至其中的第二燃料和第一燃料的燃燒產(chǎn)物可在其中燃燒的第二內(nèi)部 41。如圖所示，燃燒器20和過渡區(qū)43彼此結(jié)合以大體具有首端11的形式，該形式可具有 各種的構(gòu)造，如下所述。
如圖1所示，首端11可包括多個預(yù)混合噴嘴12。然而，如圖4A-4D所示， 其它首端11構(gòu)造是可能的。這些可選構(gòu)造包括但不限于圖4A中的標(biāo)準(zhǔn)燃燒器構(gòu)造13、圖 4B中的干式低NOx(DLN) 1+燃燒器構(gòu)造14、圖4C中的DLN 2+燃燒器構(gòu)造15以及圖4D中 的DLN2. 6/2. 6+燃燒器構(gòu)造16。其它燃燒器構(gòu)造還包括集成式氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)首端、 催化式首端、擴(kuò)散式首端和多噴嘴低噪燃燒(MNQC)式首端。
對于各上述首端11的構(gòu)造，應(yīng)理解的是各種形式的構(gòu)造可以是延遲貧油 噴射(LLI)兼容的。LLI兼容式燃燒器是具有超過2500下的出口溫度或在高于10毫秒的 熱側(cè)停留時間內(nèi)處理具有比甲烷更易反應(yīng)的成分的燃料的任何燃燒器。作為實例，LLI兼容 式DLN 1+燃燒器構(gòu)造14可具有低于2500 T的出口溫度，但是可處理具有比甲烷更易反應(yīng) 的成分的燃料。LLI兼容式擴(kuò)散式首端燃燒器可具有超過2500下的出口溫度，并可處理具 有比甲烷更易反應(yīng)的成分的燃料。同樣地，LLI兼容式DLN 2. 0/DLN 2+燃燒器構(gòu)造15可 具有超過2500 T的出口溫度并可處理具有比甲烷更易反應(yīng)的成分的燃料，而LLI兼容式催 化式首端或DLN 2. 6/2. 6+燃燒器構(gòu)造16可具有超過2500 T的出口溫度并可處理具有比 甲烷更易反應(yīng)的成分的燃料。
多個燃料噴射器60在結(jié)構(gòu)上各由過渡區(qū)43的外壁或由過渡區(qū)43周圍的 襯套40的外壁支承，并延伸進(jìn)入第二內(nèi)部41達(dá)到不同的深度。根據(jù)此構(gòu)造，燃料噴射器60 各構(gòu)造成提供LLI燃料分級能力。也就是說，燃料噴射器60各構(gòu)造成通過例如在大體橫向 于通過過渡區(qū)43的主要流向的方向上的燃料噴射以單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以 及多軸向圓周級中的任何一種將第二燃料(即LLI燃料)供應(yīng)到第二內(nèi)部41。
參考圖5A-5D，可看出的是，燃料噴射器60可具有各種特征和功能。例如， 如圖5A所示，燃料噴射器60可包括套管式噴射器構(gòu)造125。在此構(gòu)造中，燃料通過管子130 中的噴嘴主動地饋送到過渡區(qū)43的內(nèi)部41，空氣被動地饋送通過管子130和從沖擊襯套 表面140延伸到分界部分150的襯套145之間的環(huán)形空間。如圖5B所示，燃料噴射器60 還可包括旋流式噴射器155。在該結(jié)構(gòu)中，燃料通過歧管160主動地饋送到過渡區(qū)43的內(nèi) 部41，空氣通過中央清洗件165和/或利用旋流器170被動地饋送。此外，如圖5C和5D所 示，燃料噴射器60構(gòu)造的其它實例包括具有富催化元件180的富催化噴射器構(gòu)造175和具 有燃料通過其饋送到過渡區(qū)43的多管190的多管/淋浴頭式噴射器構(gòu)造185。在這些實例 的各個中，應(yīng)理解的是燃料噴射器60可在與過渡區(qū)43的外表面上已有稀釋孔42 (若有的 話)相對應(yīng)的位置上聯(lián)接到過渡區(qū)43。因此，由于不需要在過渡區(qū)43的外表面上鉆出額外 的孔，故制造成本和不利的性能影響受到限制或顯著降低。如果稀釋孔42已經(jīng)不存在，則 燃料噴射器60可按照需要布置在過渡區(qū)43的外部。
根據(jù)實施例，單軸向級包括當(dāng)前操作的單一燃料噴射器60，多軸向級包括 分別布置在過渡區(qū)43的多個軸向位置處的多個當(dāng)前操作的燃料噴射器60，單軸向圓周級 包括分別圍繞過渡區(qū)43的單個軸向位置的圓周布置的多個當(dāng)前操作的燃料噴射器60，多 軸向圓周級包括在過渡區(qū)43的多個軸向位置處圍繞過渡區(qū)43的圓周布置的多個當(dāng)前操作 的燃料噴射器60。W022]此處，在多個燃料噴射器60圍繞過渡區(qū)43的圓周布置的情況下，燃料噴射 器60可大體均勻地或不均勻地彼此間隔。作為實例，可在特定圓周級采用八個或者十個燃 料噴射器60，其中2個、3個、4個或5個燃料噴射器60以彼此分離開的不同角度安裝在過
7渡區(qū)43的北半球和南半球。此外，在多個燃料噴射器60布置在過渡區(qū)43的多軸向級的情 況下，燃料噴射器60可彼此相對對齊和/或交錯。
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的操作期間，各燃料噴射器60可聯(lián)合地或單獨地被 激活或被停用，以形成單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的當(dāng)前有效 的一種。為此，應(yīng)理解的是，燃料噴射器60各可通過燃料回路70經(jīng)由布置在相應(yīng)燃料噴射 器60和燃料回路70的支路71或72之間的閥61由LLI燃料供應(yīng)。閥61與控制器80處 于信號互通，控制器80將導(dǎo)致閥61開啟或關(guān)閉并因此激活或停用相應(yīng)燃料噴射器60的信 號發(fā)送到閥61。
因此，如果當(dāng)前需要使各燃料噴射器60當(dāng)前被激活(即多軸向圓周級)， 則控制器80發(fā)信號到各閥61以開啟并因此激活各燃料噴射器60。相反地，如果當(dāng)前需要 使過渡區(qū)43的特定軸向級的各燃料噴射器60當(dāng)前被激活(即單軸向圓周級)，控制器80 發(fā)信號到僅僅與單軸向圓周級的燃料噴射器60相對應(yīng)的各閥61以開啟并因此激活各燃料 噴射器60。當(dāng)然，該控制系統(tǒng)僅僅是示例性的，應(yīng)理解的是燃料噴射器構(gòu)造的多種組合是可 能的，并且用于控制燃料噴射器60的激活和停用中的至少一個的其它系統(tǒng)和方法是可獲 得的。
此外，在存在具有多個燃料噴射器構(gòu)造的多個燃料噴射器60時，如上所 述，控制器80還可構(gòu)造成在任何一次僅激活具有某些燃料噴射器構(gòu)造的那些燃料噴射器 60。因此，如果當(dāng)前需要使具有套管式噴射器構(gòu)造125的各燃料噴射器60當(dāng)前被激活，控 制器80發(fā)信號到與那些燃料噴射器60相對應(yīng)的各個閥61以開啟。相反地，如果當(dāng)前需要 使包括旋流式噴射器155的各燃料噴射器60當(dāng)前被激活，控制器80發(fā)信號到僅與包括旋 流式噴射器155的燃料噴射器60相對應(yīng)的各個閥61以開啟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的方法，在該燃?xì)?渦輪發(fā)動機(jī)10中，渦輪50通過布置在其間的過渡區(qū)43流體式聯(lián)接到燃燒器20。該方法包 括將第一燃料供應(yīng)到燃燒器20的第一內(nèi)部21，在燃燒器20的第一內(nèi)部21中燃燒第一燃 料，通過單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種將第二燃料供 應(yīng)到過渡區(qū)43的第二內(nèi)部41，以及在過渡區(qū)的第二內(nèi)部41中燃燒第二燃料和從第一內(nèi)部 21接收的燃燒產(chǎn)物流。
此處，在單軸向級中將第二燃料供應(yīng)到第二內(nèi)部41包括激活單個燃料噴 射器60，在多軸向級中將第二燃料到供應(yīng)第二內(nèi)部41包括激活分別布置在過渡區(qū)43的多 個軸向位置處的多個燃料噴射器60，在單軸向圓周級中將第二燃料供應(yīng)到第二內(nèi)部41包 括激活分別在過渡區(qū)43的單個軸向位置處圍繞過渡區(qū)43的圓周布置的多個燃料噴射器 60，在多軸向圓周級中將第二燃料供應(yīng)到第二內(nèi)部41包括激活分別在過渡區(qū)43的多個軸 向位置處圍繞過渡區(qū)43的圓周布置的多個燃料噴射器60。
參考圖2，應(yīng)看出的是，圖2提供用于燃料分離控制的各種選擇的圖表說 明。在圖2中，繪制首端燃料分離的百分比與Tfire值的曲線，該Tfire值是燃燒器20和 /或過渡區(qū)43內(nèi)的溫度測量值。由于控制器80還構(gòu)造成控制第一燃料和第二燃料朝著首 端11和/或燃料噴射器60的流向，故應(yīng)看出的是，LLI燃料分級還可根據(jù)圖2所示的控制 選擇由控制器80進(jìn)一步控制。為此，控制器80聯(lián)接到閥61，如上所述，并聯(lián)接到閥73以控 制將第二燃料傳送到燃料噴射器60和控制將第一燃料和/或LLI燃料傳送到首端11。
如圖2所示，這種控制的第一選擇是采用設(shè)定的首端分離，其中，一旦達(dá)到 Tfire的預(yù)選值，第一燃料和/或LLI燃料的百分比(< 100% )傳送到過渡區(qū)43用于LLI 分級。從此開始，傳送到過渡區(qū)43的燃料百分比保持大致恒定。第二選擇是采用首端分離 計劃。在這種情況中，當(dāng)Tfire的值增加而超出預(yù)選值時，LLI燃料的百分比成比例增加或 根據(jù)一些其它適合的函數(shù)增加。第三選擇是使LLI燃料的百分比成為燃燒器20、壓縮機(jī)30、 過渡區(qū)43和/或渦輪50的內(nèi)部環(huán)境的多個特性中的任何一個或更多個的函數(shù)。例如，百 分比可成為以下參數(shù)的函數(shù)為經(jīng)測量的壓縮機(jī)排出溫度和壓力條件的Tcd或Pcd，來自燃 燒器20、壓縮機(jī)30或過渡區(qū)43內(nèi)的濕度讀數(shù)，燃?xì)鉁u輪排氣溫度和/或為經(jīng)計算的燃燒器 出口溫度的T39。
還可改變上文所述的第三選擇以考慮當(dāng)前改進(jìn)沃泊指數(shù)(MWI)。在這種情 況中，由于已知麗I測量燃料的能量密度，并且對于給定的燃料噴嘴面積，較低的麗I指示 跨過首端燃料噴嘴的增加的壓力比率，該增加的壓力比率可導(dǎo)致LLI燃料噴嘴對其不敏感 的不需要的動態(tài)性，故LLI燃料的百分比也可成為麗I的函數(shù)。因此，當(dāng)麗I增加時，LLI燃 料的大百分比轉(zhuǎn)移到過渡區(qū)43。根據(jù)各個選擇，應(yīng)理解的是，當(dāng)認(rèn)為測量燃燒器20、壓縮機(jī) 30、過渡區(qū)43和渦輪50內(nèi)的溫度和壓力是必要的時，熱偶/壓力計100或者任何其它適合 的環(huán)境測量裝置可安裝在燃燒器20、壓縮機(jī)30、過渡區(qū)43和/或渦輪50內(nèi)。W031]參考圖3，可看到的是，控制具有LLI能力的渦輪的方法包括操作渦輪300， 在某個時間段之后或一旦達(dá)到Tfire的預(yù)設(shè)值時啟動LLI 310，以及根據(jù)第一選擇以相同 的水平350繼續(xù)操作LLI。相反地，根據(jù)第二選擇，該方法包括以增加的水平350繼續(xù)操作 LLI。同時，根據(jù)第三選擇，確定燃燒器20、壓縮機(jī)30和/或過渡區(qū)43的任何特定的測量 特性是否高于或低于已確定參數(shù)320，并基于確定的結(jié)果，LLI水平降低330，增加340或保 持，隨后LLI操作繼續(xù)350。
仍然參考圖1，控制器80還構(gòu)造成控制三通閥110和在一些實施例中布置 在圍繞燃料噴射器60的歧管上的額外閥或上述的閥61。因此，控制器80能夠控制通過壓 縮機(jī)30傳送到燃燒器20和過渡區(qū)43或傳送到各燃料噴射器60的進(jìn)氣的空氣分離(air split)。因此，控制器80能夠同時改變?nèi)剂戏蛛x和空氣分離。因此，控制器80可因此產(chǎn)生用 于注重燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化燃料空氣比率的燃燒系統(tǒng)的操作路徑。根據(jù)本發(fā)明的各種實施例， 三通閥110還可集成為整體空氣冷卻系統(tǒng)、長期關(guān)閉工作(extended turndown efforts) 和/或能源部(DoE)計劃的一部分。
如上所述，實現(xiàn)三通閥110的控制以優(yōu)化燃燒系統(tǒng)的燃料空氣比率?；?用于燃燒器20和過渡區(qū)43的規(guī)范或可基于當(dāng)前的環(huán)境條件，這些比率是可預(yù)選的。在這種 情況中，基于由安裝在燃燒器20、壓縮機(jī)30、過渡區(qū)43和渦輪50內(nèi)的熱偶/壓力計100產(chǎn) 生的溫度和/或壓力讀數(shù)，控制器80可增加在燃燒器20或過渡區(qū)43中的燃料空氣比率。
延遲貧油噴射(LLI)還可允許將包括諸如精煉氣體的可選氣體的多種氣 體流噴入到過渡區(qū)43，非LLI燃燒器通常不能夠處理此類噴射。由于考慮預(yù)混合器中不需 要的火焰保持，諸如精煉氣體的高活性氣體典型地不能由預(yù)混合燃燒器處理。另一方面，可 以或不可以與天然氣混合的精煉氣體在某些情況中可直接噴入到過渡區(qū)43而沒有這些問 題，尤其是在燃料噴射器60耐受火焰保持的情況下。此處，在精煉氣體與天然氣混合的情 況下，所使用天然氣的量可以是Tcd，Pcd和T39的函數(shù)，如上所述。此外，在精煉氣體噴入到過渡區(qū)43的情況下，應(yīng)理解的是，可在首端11處采用火焰保持敏感預(yù)混合器以防止或顯 著降低火焰保持事件的可能性。
如圖1所示，可選氣體在最終噴入燃燒器20和過渡區(qū)43之前可經(jīng)由由控 制器80控制的精煉氣體閥91從源90噴入燃料回路70的支路71或72。因此，當(dāng)確定可 選氣體將噴入過渡區(qū)43時，控制器80可開啟精煉氣體閥91以便可選氣體可通過燃料回路 70朝向燃料噴射器60傳送。
作為又一個實施例，應(yīng)理解的是可選氣體可與天然氣混合以形成具有反映 使用中的特定首端11的耐受性的組分的第一燃料?？商峁┚哂谢虿痪哂写嘶旌系目蛇x氣 體以形成第二燃料。
此外，還應(yīng)理解的是，可選氣體可包括通過燃料回路70從源90接收的精 煉氣體，如上所述，以及由比甲烷更易反應(yīng)的成分組成的氣體。更具體地，可選氣體可包括 包含高于大約0. 5%體積量的氫氣、高于大約5%體積量的乙烷、高于大約10%體積量的丙 烷、高于大約5%體積量的丁烷或高于丁烷的碳?xì)浠衔锏臍怏w。
燃料回路70也可具有多個支路71和72以適應(yīng)燃料流中的變化。因此多 個支路71和72還可用于通過提供額外燃料流動面積或者通過以產(chǎn)生燃燒的單獨模式(即 擴(kuò)散和預(yù)混合)的方式引入燃料而允許燃料組分的很大變化。支路71和72還可允許燃料 沃泊數(shù)和燃料組分的變更并允許動態(tài)調(diào)節(jié)。燃料回路70的支路71和72可實施為燃料回 路70的支路、過渡區(qū)43的額外燃料噴嘴或這些選擇和其它適合選擇的組合。
支路71和72可還包括沿著其長度布置的催化部分氧化反應(yīng)器 (CPCR)120。CPCR 120將第一燃料和第二燃料內(nèi)的甲烷轉(zhuǎn)換成氫氣和/或部分氧化該甲烷 而不產(chǎn)生氮氧化物。因此，由于用于LLI的反應(yīng)燃料已經(jīng)部分氧化，故燃料可甚至晚于其另 外應(yīng)當(dāng)噴射的時間而噴入過渡區(qū)43。
盡管結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，但是應(yīng)容易理解的 是，本發(fā)明不局限于這些公開的實施例。相反，本發(fā)明可改變以包括迄今未說明但與本發(fā)明 的范圍和精神相一致的任何變化、變更、替換或等價布置。此外，盡管說明了本發(fā)明的許多 實施例，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明的方面可僅僅包括所述實施例的一些方面。因此，本發(fā)明不 應(yīng)被視為由前述說明所限制，而僅由所附權(quán)利要求的范圍所限制。
權(quán)利要求
一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其包括燃燒器(20)，其具有第一內(nèi)部(21)，由燃料回路(70)供應(yīng)至所述第一內(nèi)部(21)的第一燃料可在所述第一內(nèi)部(21)中燃燒；渦輪(50)，其包括旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少所述第一燃料的燃燒產(chǎn)物可接收至所述旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片以為所述渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)提供能量；過渡區(qū)(43)，其包括第二內(nèi)部(41)，由所述燃料回路(70)供應(yīng)至所述第二內(nèi)部(41)的第二燃料和所述第一燃料的燃燒產(chǎn)物可在所述第二內(nèi)部(41)中燃燒，所述過渡區(qū)(43)布置成使所述燃燒器(20)和所述渦輪(50)彼此流體式聯(lián)接；以及多個燃料噴射器(60)，其在結(jié)構(gòu)上由所述過渡區(qū)(43)支承并聯(lián)接到所述燃料回路(70)，并構(gòu)造成通過單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種或更多種將所述第二燃料供應(yīng)到所述第二內(nèi)部(41)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，各個所述燃料噴射器 (60)將所述第二燃料混合物噴入所述第二內(nèi)部(41)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述第二燃料混合物在 大體橫向于通過所述過渡區(qū)(43)的主要流向的方向上噴射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述單軸向級包括單個 燃料噴射器(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述多軸向級包括分別 布置在所述過渡區(qū)(43)的多個軸向位置處的多個燃料噴射器(60)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述單軸向圓周級包括 分別圍繞所述過渡區(qū)(43)的單個軸向位置的圓周布置的多個燃料噴射器(60)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述多軸向圓周級包括 在所述過渡區(qū)(43)的多個軸向位置處圍繞所述過渡區(qū)(43)的圓周布置的多個燃料噴射器 (60)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，各個所述燃料噴射器 (60)由控制器(80)激活或停用。
9.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)，其包括具有第一內(nèi)部(21)的燃燒器(20)和包括旋轉(zhuǎn)的 渦輪葉片的渦輪，由燃料回路(70)供應(yīng)至所述第一內(nèi)部(21)的第一燃料可在所述第一內(nèi) 部(21)中燃燒；至少所述第一燃料的燃燒產(chǎn)物接收至所述旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片以為所述渦輪 葉片的旋轉(zhuǎn)提供能量，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)包括過渡區(qū)(43)，其包括第二內(nèi)部(41)，由所述燃料回路(70)供應(yīng)至所述第二內(nèi)部(41) 的第二燃料和所述第一燃料的燃燒產(chǎn)物可在所述第二內(nèi)部(41)中燃燒，所述過渡區(qū)(43) 布置成使所述燃燒器(20)和所述渦輪(50)彼此流體式聯(lián)接；和多個燃料噴射器(60)，其在結(jié)構(gòu)上由所述過渡區(qū)(43)支承并聯(lián)接到所述燃料回路 (70)，并構(gòu)造成通過單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種將 所述第二燃料供應(yīng)到所述第二內(nèi)部(41)。
10.一種操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)的方法，在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)中，渦輪(50) 和燃燒器(20)通過插入在其間的過渡區(qū)(43)而流體式聯(lián)接，所述方法包括將第一燃料供應(yīng)到所述燃燒器(20)的第一內(nèi)部(21)；在所述燃燒器(20)的第一內(nèi)部(21)中燃燒所述第一燃料； 通過單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種將第二燃料 供應(yīng)到所述過渡區(qū)(43)的第二內(nèi)部(41)；在所述過渡區(qū)(43)的第二內(nèi)部(41)中燃燒所述第二燃料和從所述第一內(nèi)部(21)接 收的燃燒產(chǎn)物流。
全文摘要
本發(fā)明涉及延遲貧油噴射的燃料分級構(gòu)造，并且提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其包括燃燒器，該燃燒器具有供應(yīng)至其中的第一燃料可在其中燃燒的第一內(nèi)部；渦輪，該渦輪包括旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少第一燃料的燃燒產(chǎn)物可接收至該旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片以為渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)提供能量；過渡區(qū)，該過渡區(qū)包括供應(yīng)至其中的第二燃料和第一燃料的燃燒產(chǎn)物可在其中燃燒的第二內(nèi)部，該過渡區(qū)布置成使燃燒器和渦輪彼此流體式聯(lián)接；以及多個燃料噴射器，該多個燃料噴射器由過渡區(qū)支承并聯(lián)接到燃料回路，并構(gòu)造成通過單軸向級、多軸向級、單軸向圓周級以及多軸向圓周級中的任何一種或更多種將第二燃料供應(yīng)到第二內(nèi)部。
文檔編號F02C9/00GK101839177SQ20101000382
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者C·B·維爾庫爾, H·凱琳, J·C·特里, K·K·文卡塔拉曼 申請人:通用電氣公司