專利名稱：：用于渦輪機的噴嘴的制作方法
技術領域：
：本文所公開的主題涉及渦輪機的技術，且更特定而言，涉及用于渦輪機的噴嘴。
背景技術：
：—般而言，燃氣渦輪發(fā)動機燃燒燃料/空氣混合物，其釋放熱能以形成高溫氣流。高溫氣流經(jīng)由熱氣體路徑被引導至渦輪。渦輪將來自高溫氣流的熱能轉(zhuǎn)變成使渦輪軸旋轉(zhuǎn)的機械能。渦輪可用于多種應用中，諸如用于向泵或發(fā)電機提供動力。在燃氣渦輪中，發(fā)動機效率隨著燃燒氣流溫度升高而提高。不幸的是，較高的氣流溫度產(chǎn)生較高水平的氮氧化物(NOx)，其是受聯(lián)邦與州法規(guī)兩者管轄的排放。因此，存在在高效的范圍中操作燃氣渦輪同時還確保NOx輸出保持低于強制水平之間的謹慎權衡舉措。當前的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)，多噴嘴靜燃燒器(IGCCMNQC)噴嘴總是以擴散模式燃燒燃料，且干式低N0x(DLNl)主噴嘴有時會以擴散模式燃燒。在IGCC渦輪機的情況下，需要大量稀釋劑來維持N0x處于可接受的水平。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種渦輪機包括壓縮機，操作性地連接至壓縮機的燃燒器以及操作性地連接至燃燒器的注射噴嘴。注射噴嘴包括具有第一端部部分的主體，該第一端部部分延伸到第二端部部分以限定內(nèi)部流動路徑。該注射噴嘴還包括布置于主體的第二端部部分處的出口，在主體內(nèi)延伸并流動地連接至出口的至少一個通路，以及在內(nèi)部流動路徑與至少一個通路之間延伸的至少一個管路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種將可燃混合物引入到渦輪機燃燒器內(nèi)的方法包括將第一流體引入到注射噴嘴的內(nèi)部流動路徑中，該注射噴嘴具有第一端部部分，第一端部部分延伸到第二端部部分，限定了主體。該主體包括布置于第二端部部分處的出口。該方法還包括將第二流體傳遞到在第二端處延伸穿過主體的至少一個通路內(nèi)，將第一流體從內(nèi)部流動路徑引導到該至少一個通路，以與第二流體混合來形成可燃混合物，并通過出口將可燃混合物排到渦輪機燃燒器內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種用于渦輪機的注射噴嘴包括具有第一端部部分的主體，該第一端部部分延伸到第二端部部分，限定了內(nèi)部流動路徑；布置于該主體的第二端部部分處的出口；在主體內(nèi)延伸并流體地連接至出口的至少一個通路；以及在內(nèi)部流動路徑與至少一個通路之間延伸的至少一個管路。通過結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點和特點將會變得更加顯而易見。被認為是本發(fā)明的主題在說明書結(jié)論處的權利要求書中特別地指出并明確地要求保護。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細描述，本發(fā)明的前述和其它特點和優(yōu)點顯而易見，在附圖中圖1包括根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例所形成的注射噴嘴的渦輪機的截面?zhèn)纫晥D；圖2是圖1的渦輪機的燃燒器部分的截面圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例構(gòu)造的注射噴嘴的上部透視圖；圖4是圖3的注射噴嘴的截面圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例構(gòu)造的注射噴嘴的截面圖。參看附圖，以舉例說明的方式，詳細描述闡述了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特點。部件列表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施例方式如在本申請中所用的用語"軸向"和"沿軸向"是指基本上平行于燃燒管組件的中心體的中心縱向軸線而延伸的方向和方位。如在本申請中所用的用語"徑向"和"沿徑向"是指基本上正交于中心體的中心縱向軸線而延伸的方向和方位。如本申請中所用的用語"上游"和"下游"是指關于中心體的中心縱向軸線相對于軸向流動方向的方向和方位。最初參看圖l，大體上以2標示了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例而構(gòu)造的渦輪機。渦輪機2包括壓縮機4和具有至少一個燃燒器6的燃燒器組件5。渦輪機發(fā)動機2還包括渦輪10和共同的壓縮機/渦輪軸12。在一實施例中，燃氣渦輪發(fā)動機2是可從南卡羅來納格林維爾的通用電氣公司(GeneralElectricCompany,Greenville,SouthCarolina)商購獲得的PG93719FBA重型燃氣渦輪發(fā)動機。應當指出的是，本發(fā)明并不限于任一種特定發(fā)動機且可結(jié)合其它燃氣渦輪發(fā)動機來使用。如在圖2中最佳地示出，燃燒器6與壓縮機4和渦輪10流動連通地聯(lián)接。壓縮機4包括彼此流動連通地聯(lián)接的擴散器22和壓縮機排放腔室(ple皿m)24。燃燒器6還包括定位于其第一端處的端蓋30，以及帽構(gòu)件34。帽構(gòu)件34包括第一表面35和相對的第二表面36。如將在下文中更全面地討論的，多個燃料或注射噴嘴38和39安裝到帽構(gòu)件34上。燃燒器6還包括燃燒器殼體44和燃燒器襯套46。如圖所示，燃燒器襯套46自燃燒器殼體44沿徑向向內(nèi)定位，以便限定燃燒室48。環(huán)形燃燒室冷卻通路49限定于燃燒器殼體44與燃燒器襯套46之間。過渡件55使燃燒器6聯(lián)接至渦輪10。過渡件55向下游朝向第一級渦輪噴嘴62引導燃燒室48中所生成的燃燒氣體。為此，過渡件55包括內(nèi)壁64和外壁65。外壁65包括多個開口66，這些開口66通向限定于內(nèi)壁64與外壁65之間的環(huán)形通路68。內(nèi)壁64限定了在燃燒室48與渦輪10之間延伸的引導腔72。在操作期間，空氣流動通過壓縮機4且壓縮空氣供應到燃燒器6，且更具體而言供應到注射噴嘴38和39。同時，燃料傳遞到注射噴嘴38和39以與空氣混合并形成可燃混合物。將該可燃混合物引導至燃燒室48并點燃以形成燃燒氣體。然后，將燃燒氣體引導至渦輪10。來自燃燒氣體的熱能轉(zhuǎn)變成用來驅(qū)動軸12的機械旋轉(zhuǎn)能。更具體而言，渦輪10經(jīng)由軸12(在圖1中示出)驅(qū)動壓縮機4。隨著壓縮機4旋轉(zhuǎn)，壓縮空氣被排到擴散器22內(nèi)，如由相關聯(lián)的箭頭所示。在該示范性實施例中，通過壓縮機排放腔室24朝向燃燒器6弓I導從壓縮機4排出的大部分空氣，且引導其余壓縮空氣以用于冷卻發(fā)動機部件。排放腔室24內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)由外壁開口66引導至過渡件55中并進入環(huán)形通路68。然后，引導空氣自環(huán)形通路68通過環(huán)形燃燒室冷卻通路49并到達注射噴嘴38和39。燃料和空氣混合，從而形成可燃混合物，該可燃混合物在燃燒室48內(nèi)點燃，從而形成燃燒氣體。燃燒器殼體44便于屏蔽燃燒室48和其相關聯(lián)的過程與外部環(huán)境(諸如，例如周圍渦輪部件)隔開。引導燃燒氣體從燃燒室48通過引導腔72并朝向渦輪噴嘴62。沖擊第一級渦輪噴嘴62的熱氣體形成旋轉(zhuǎn)力，該旋轉(zhuǎn)力最終從渦輪2產(chǎn)生功。在這點上，應理解的是，上述構(gòu)造是為了更全面地理解本發(fā)明的示范性實施例而提出的，其針對于注射噴嘴38和39的特定結(jié)構(gòu)。但是，由于各個注射噴嘴38、39類似地形成，所以在理解注射噴嘴39包括類似結(jié)構(gòu)的情況下，以下的詳細描述將以參考注射噴嘴38的方式進行。如在圖3和圖4中最佳地示出的，注射噴嘴38包括主體82，其具有第一端部部分84，第一端部部分84延伸到第二端部部分85，限定了內(nèi)腔或內(nèi)部流動路徑86。第一端部部分84包括用于接收第一流體(諸如燃料)的入口88，且第二端部部分85包括出口90，燃料與空氣的可燃混合物如將在下文中更全面地描述的那樣通過該出口90傳遞。為此，注射噴嘴38包括布置于出口90處的多個排放通路引出口94。根據(jù)所示的示范性實施例，注射噴嘴38包括延伸穿過主體82的第一通路100和第二通路101。盡管只示出兩個通路，即，通路100和101，但應了解多個通路100、101可排列在主體82周圍。在任意情況下，各個通路100、101都流體地連接至多個排放通路引出口94和內(nèi)部流動路徑86。更具體而言，注射噴嘴38包括在內(nèi)部流動路徑86與通路100之間延伸的第一組多個管路114和在內(nèi)部流動路徑86與第二通路101之間延伸的第二組多個管路115。利用這種布置，諸如箭頭A所示的空氣的第二流體流過注射噴嘴38并進入通路IOO和IOI。由箭頭B所示的燃料經(jīng)由入口88流到注射噴嘴38內(nèi)。然后，燃料進入管路114和115并分別流入到通路100和101內(nèi)以與空氣混合并形成可燃混合物。然后，由箭頭C所示的可燃混合物穿過多個排放通路引出口94，從注射噴嘴38出來并進入燃燒室48內(nèi)?，F(xiàn)將參看圖5來描述根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例構(gòu)造的注射噴嘴130。如圖所示，注射噴嘴130包括主體133，主體133具有第一端部部分135，第一端部部分135延伸到第二端部部分136，限定了內(nèi)腔或內(nèi)部流動路徑137。第一端部部分135包括用于接收諸如燃料的第一流體的入口140，且第二端部部分136包括出口141，燃料與空氣的可燃混合物如將在下文中更全面地描述的那樣通過出口141而傳遞。為此，注射噴嘴130包括布置于出口141處的多個排放通路引出口144。根據(jù)所示的示范性實施例，注射噴嘴130包括在第二端136處延伸穿過主體133的第一通路148和第二通路149。盡管只示出兩個通路，即通路148和149，但應理解的是，多個通路148、149可排列在主體133周圍。第一通路148和第二通路149如將在下文中更全面地描述的那樣流體地連接至多個排放通路引出口44和內(nèi)部流動路徑147。在所示的示范性實施例中，注射噴嘴130包括第一腔室150和第二腔室151，第一腔室150在主體133內(nèi)延伸并與通路148連接，第二腔室151在主體133內(nèi)延伸并與通路149連接。更具體而言，第一腔室150在通路148附近延伸并與通路148連接而第二腔室151在通路149附近延伸并與通路149連接。在這點上，應理解的是，腔室150和151的特定數(shù)目、放置和形狀可取決于設計要求而變化。如在圖5中進一步示出，注射噴嘴130包括在內(nèi)部流動路徑137與第一腔室150之間延伸的第一組多個管路155和在第一腔室150與第一通路148之間延伸的第二組多個管路158。類似地，第三組多個管路160在內(nèi)部流動路徑137與第二腔室151之間延伸且第四組多個管路161在第二腔室151與第二通路149之間延伸。利用這種布置，由箭頭A所示的諸如空氣的第二流體流過注射噴嘴130并進入第一通路148和第二通路149內(nèi)。由箭頭B所示的燃料經(jīng)由入口140流到注射噴嘴38內(nèi)。然后，燃料進入第一組多個管路155和第三組多個管路160，并分別流到第一腔室150和第二腔室151內(nèi)。然后，燃料從第一腔室150和第二腔室151流動通過第二組多個管路158和第四組多個管路161中相應的一些而進入第一通路148和第二通路149，以與空氣混合并形成可燃混合物。然后，由箭頭C所示的可燃混合物穿過多個排放通路引出口144并從注射噴嘴130出來而進入燃燒室48內(nèi)。在這點上，應理解的是，本發(fā)明的示范性實施例提供了用于混合第一流體與第二流體以形成傳輸?shù)綔u輪機燃燒器內(nèi)的可燃混合物的系統(tǒng)。雖然結(jié)合僅有限數(shù)量的實施例詳細地描述了本發(fā)明，但應容易地理解，本發(fā)明并不限于這樣的所公開的實施例。而是本發(fā)明可經(jīng)修改以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的精神和范疇相符的任意數(shù)量的變型、更改、替代或等效布置。此外，雖然描述了本發(fā)明的各種實施例，但將理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括所述實施例中的一些。因此，本發(fā)明并不視為受到前文描述的限制，而是僅受所附權利要求書的范疇的限制。權利要求一種渦輪機(2)，包括壓縮機(4)；操作性地連接至所述壓縮機的燃燒器(6)；以及操作性地連接至所述燃燒器(6)的注射噴嘴(38，39)，所述注射噴嘴(38，39)包括具有第一端部部分(84)的主體(82)，所述第一端部部分(84)延伸到第二端部部分(85)，限定了內(nèi)部流動路徑(86)；布置于所述主體(82)的所述第二端部部分(85)處的出口(90，141)；在所述主體(82)內(nèi)延伸且流體地連接至所述出口(90)的至少一個通路(100，101)；以及在所述內(nèi)部流動路徑(86)與所述至少一個通路(100，101)之間延伸的至少一個管路(114，115)。2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述至少一個通路(100，101)包括第一通路(100)和第二通路(101)，所述第一通路和第二通路(100，101)中的各個布置于所述主體(82)的所述第二端部部分(85)處。3.根據(jù)權利要求1所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述至少一個管路(114，115)包括在所述內(nèi)部流動路徑(86)與所述第一通路(100)之間延伸的第一組多個管路(114)和在所述內(nèi)部流動路徑(86)與所述第二通路(101)之間延伸的第二組多個管路(115)。4.根據(jù)權利要求2所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述渦輪機(2)還包括布置于所述主體(82)內(nèi)的至少一個腔室(150，151)，所述至少一個腔室(150,151)流體地連接于所述內(nèi)部流動路徑(82)與所述第一通路和第二通路(100，101)之一之間。5.根據(jù)權利要求4所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述渦輪機(2)還包括在所述內(nèi)部流動路徑(137)與所述至少一個腔室(150,151)之間延伸的第一組多個管路(155,160)和在所述至少一個腔室(150,151)與所述第一通路和第二通路(100，101)之一之間延伸的第二組多個管路(158,161)。6.根據(jù)權利要求5所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述至少一個腔室(150,151)包括流體地連接于所述內(nèi)部流動路徑(137)與所述第一通路(100)之間的第一腔室(150)和流體地連接于所述內(nèi)部流動路徑(137)與所述第二通路(101)之間的第二腔室(151)。7.根據(jù)權利要求1所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述渦輪機(2)還包括布置于所述出口(90,141)處的多個排放通路引出口(94,144)。8.根據(jù)權利要求1所述的渦輪機(2)，其特征在于，所述第一端部部分(84)限定用于接收第一流體的入口(88)。全文摘要本發(fā)明涉及用于渦輪機的噴嘴。一種渦輪機(2)包括壓縮機(4)，操作性地連接至壓縮機(4)的燃燒器(6)和操作性地連接至燃燒器(6)的注射噴嘴(38，39)。該注射噴嘴(38，39)包括主體(82)，該主體(82)具有第一端部部分(84)，第一端部部分(84)延伸到第二端部部分(85)以限定內(nèi)部流動路徑(86)。該注射噴嘴還包括布置于主體(82)的第二端部部分(85)處的出口(90，141)，在主體(82)內(nèi)延伸且流體地連接至該出口(90)的至少一個通路(100，101)以及在內(nèi)部流動路徑(86)與至少一個通路(100，101)之間延伸的至少一個管路(114)。文檔編號F23D14/48GK101788148SQ20091024641公開日2010年7月28日申請日期2009年11月20日優(yōu)先權日2009年1月22日發(fā)明者B·P·萊西,E·伊馬茲,G·O·克拉梅,P·B·梅頓申請人:通用電氣公司