本發(fā)明總體涉及用于向燃燒器供給燃料的系統(tǒng)。在特定實施例中，本發(fā)明可以通過圍繞燃燒室沿周向布置的延遲貧噴射器（lateleaninjector）向燃燒器供給稀薄的燃料-空氣混合物。

背景技術：
燃燒器通常用于工業(yè)和發(fā)電操作中以點燃燃料，從而產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體。例如，燃氣渦輪機典型地包括一個或多個燃燒器以產(chǎn)生電力或推力。用于產(chǎn)生電力的典型的燃氣渦輪機包括位于前部的軸向壓縮機、圍繞中部的一個或多個燃燒器、以及位于后部的渦輪。環(huán)境空氣可以被供給至壓縮機，并且壓縮機中的旋轉(zhuǎn)輪葉和固定葉片逐步向工作流體（空氣）施加動能，以產(chǎn)生處于高能狀態(tài)的壓縮工作流體。壓縮工作流體離開壓縮機并且流入燃燒室中，在燃燒室處，壓縮工作流體與燃料混合并且點燃，以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體在渦輪中膨脹以產(chǎn)生功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可以使連接至發(fā)電機的軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電力。各種設計和操作參數(shù)對燃燒器的設計和操作產(chǎn)生影響。例如，較高的燃燒氣體溫度大體改進燃燒器的熱力學效率。然而，較高的燃燒氣體溫度也促進回火或火焰保持狀況，在回火或火焰保持狀況中，燃燒火焰朝向由燃料噴嘴所供給的燃料遷移，從而有可能在相對較短的時間量中對燃料噴嘴造成嚴重損壞。此外，較高的燃燒氣體溫度通常使雙原子氮的離解率提高，從而使氮氧化物（NOX）的產(chǎn)生增加。相反地，與減少的燃料流和/或部分負荷操作（調(diào)低）相關的較低的燃燒氣體溫度通常使燃燒氣體的化學反應速率降低，從而使一氧化碳和未燃烴的產(chǎn)生增加。在特定的燃燒器設計中，一個或多個延遲貧噴射器或管可以圍繞位于燃料噴嘴下游的燃燒室沿周向布置?？梢酝ㄟ^管中的燃料端口噴射燃料，并且離開壓縮機的一部分壓縮工作流體可以流過管，以與燃料混合從而產(chǎn)生稀薄的燃料-空氣混合物。稀薄的燃料-空氣混合物可以接著通過管流入燃燒室中，以產(chǎn)生使燃燒氣體溫度上升并且提高燃燒器的熱力學效率的額外的燃燒。延遲貧噴射器已經(jīng)被證實在使燃燒氣體溫度上升方面有效，而不使NOX的產(chǎn)生相應地增加，并且已在提高延遲貧噴射器的性能方面所做出的各種努力獲得了不同程度的成功。例如，燃料端口的數(shù)量和/或尺寸已增加，以增加可以通過延遲貧噴射器供給的燃料量。然而，額外和/或較大的燃料端口降低了管內(nèi)側(cè)的燃料的滲透并且/或者允許所噴射的燃料在管內(nèi)側(cè)結(jié)合，從而不利地影響燃燒器排放物。因此，用于向燃燒器供給工作流體的改進的系統(tǒng)將是有用的。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的各個方面以及優(yōu)點將會在下文的描述中進行闡述，或者是通過描述可以顯而易見的，或者是可以通過實施本發(fā)明而學到。本發(fā)明的一個實施例是一種用于向燃燒器供給燃料的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：燃燒室；襯套，襯套沿周向包繞燃燒室的至少一部分；以及流套筒，流套筒沿周向包繞襯套的至少一部分。管為工作流體提供流過流套筒和襯套并且流入燃燒室中的流體連通，并且管包括管壁。通過管壁的多個燃料端口為燃料提供流過管壁并且流入管中的流體連通，并且燃料端口是非圓形的。本發(fā)明的另一個實施例是一種用于向燃燒器供給燃料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：燃燒室；襯套，襯套沿周向包繞燃燒室的至少一部分；以及流套筒，流套筒沿周向包繞襯套的至少一部分。第一流體流動路徑通過流套筒和襯套并且進入燃燒室中。第二流體流動路徑與第一流體流動路徑相交，并且位于第一流體流動路徑與第二流體流動路徑的相交處的多個燃料端口是非圓形的。本發(fā)明還可以包括一種用于向燃燒器供給燃料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：燃料噴嘴；燃燒室，燃燒室位于燃料噴嘴下游；以及流套筒，流套筒沿周向包繞燃燒室。圍繞流套筒沿周向布置的多個燃料噴射器提供通過流套筒并且進入燃燒室中的流體連通。圍繞每一個燃料噴射器沿周向布置的多個燃料端口為燃料提供流入每一個燃料噴射器中的流體連通，并且燃料端口是非圓形的。通過閱覽說明書，本領域普通技術人員將更好地領會這種實施例以及其它實施例的特征和各個方面。附圖說明參照附圖，說明書的其余部分更具體地闡述了面向本領域技術人員的本發(fā)明的完整公開，這種公開使得本領域技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳模式，在附圖中：圖1是示例性燃氣渦輪機的簡化側(cè)橫截面圖；圖2是圖1中所示的燃燒器的一部分的簡化側(cè)透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖2中所示的延遲貧噴射器的剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的圖2中所示的延遲貧噴射器的剖視圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖2中所示的延遲貧噴射器的剖視圖。具體實施方式現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的實施例，其中的一個或多個示例示于附圖中。詳細的描述使用數(shù)字和字母名稱來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的名稱用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中所使用的，術語“第一”、“第二”、和“第三”可以互換使用，以區(qū)分一個部件與另一個部件，并且不旨在表示單個部件的位置或重要性。此外，術語“上游”和“下游”表示部件在流體路徑中的相對位置。例如，如果流體從部件A流向部件B，則部件A位于部件B的上游。相反地，如果部件B從部件A接收流體流，則部件B位于部件A的下游。每一個示例都以對發(fā)明進行解釋的方式給出，并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。實際上，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，能夠在不偏離本發(fā)明的范圍或者精神的前提下對本發(fā)明進行改型和變型。例如，作為一個實施例的一部分示出或者進行描述的特征可以用于另一個實施例，從而產(chǎn)生又一個實施例。因此，期望的是，本發(fā)明覆蓋落入所附權利要求及其等同形式的范圍內(nèi)的這些改型以及變型。本發(fā)明的各個實施例包括用于向燃燒器供給燃料的系統(tǒng)。該系統(tǒng)大體包括圍繞燃燒室沿周向布置的一個或多個延遲貧噴射器，以將燃料與工作流體的稀薄混合物噴射到燃燒室中。每一個延遲貧噴射器都大體包括多個非圓形燃料端口，所述多個非圓形燃料端口為燃料提供流入每一個噴射器中的流體連通。在特定實施例中，燃料端口可以具有一個或兩個對稱軸并且可以成形為類似于橢圓形、賽道、或者淚滴。盡管將為了說明性目的而在結(jié)合到燃氣渦輪機中的燃燒器的背景下對本發(fā)明的示例性實施例進行總體描述，但是本領域普通技術人員將易于領會，本發(fā)明的實施例可以應用于任何燃燒器并且除非在權利要求書中特別陳述，否則并不限于燃氣渦輪機燃燒器。圖1提供了可以結(jié)合本發(fā)明的各個實施例的示例性燃氣渦輪機10的簡化橫截面圖。如圖所示，燃氣渦輪機10可以包括位于前部的壓縮機12、圍繞中部沿徑向布置的一個或多個燃燒器14、以及位于后部的渦輪16。壓縮機12和渦輪16典型地共用公共轉(zhuǎn)子18，公共轉(zhuǎn)子18連接至發(fā)電機20以產(chǎn)生電力。壓縮機12可以是軸流式壓縮機，在軸流式壓縮機中，工作流體22（例如環(huán)境空氣）進入壓縮機12并且通過交替級的固定葉片24和旋轉(zhuǎn)輪葉26。當固定葉片24和旋轉(zhuǎn)輪葉26使工作流體22加速和重新定向以產(chǎn)生壓縮工作流體22的連續(xù)流時，壓縮機外殼28容納工作流體22。大部分壓縮工作流體22通過壓縮機排氣增壓室30流向燃燒器14。燃燒器14可以是本領域內(nèi)已知的任何類型的燃燒器。例如，如圖1中所示，燃燒器外殼32可以沿周向包繞一些或所有的燃燒器14，以容納從壓縮機12流動的壓縮工作流體22。一個或多個燃料噴嘴34可以沿徑向布置在端蓋36中，以向位于燃料噴嘴34下游的燃燒室38供給燃料。可能的燃料例如包括高爐煤氣、焦爐煤氣、天然氣、汽態(tài)液化天然氣（LNG）、氫、和丙烷中的一種或多種。壓縮工作流體22可以在到達端蓋36之前沿燃燒室38的外側(cè)從壓縮機排氣增壓室30流動并且反轉(zhuǎn)方向以流過燃料噴嘴34從而與燃料混合。燃料與壓縮工作流體22的混合物流入燃燒室38中，在燃燒室38處，該混合物點燃以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體通過過渡件40流向渦輪16。渦輪16可以包括交替級的定子42和旋轉(zhuǎn)斗葉44。第一級定子42使燃燒氣體重新定向和集中到第一級旋轉(zhuǎn)斗葉44上。當燃燒氣體通過第一級旋轉(zhuǎn)斗葉44上方時，燃燒氣體膨脹，從而使得旋轉(zhuǎn)斗葉44和轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)。燃燒氣體接著流向下一級定子42，下一級定子42使燃燒氣體重新定向至下一級旋轉(zhuǎn)斗葉44，并且隨后的級重復該過程。圖2提供了圖1中所示的燃燒器14的一部分的簡化透視圖。如圖所示，燃燒器14可以包括襯套46，襯套46沿周向包繞燃燒室38的至少一部分。流套筒48可以沿周向包繞襯套46的至少一部分，以限定包繞襯套46的環(huán)形通路50。通過該方式，來自壓縮機排氣增壓室30的壓縮工作流體22可以沿襯套46的外側(cè)流過環(huán)形通路50，從而在反轉(zhuǎn)方向以流過燃料噴嘴34（示于圖1中）并且流入燃燒室38中之前向襯套46提供對流冷卻。燃燒器14還可以包括多個延遲貧噴射器或管60，多個延遲貧噴射器或管60可以將燃料和工作流體22延遲貧噴射到燃燒室38中。管60可以圍繞位于燃料噴嘴34下游的燃燒室38、襯套46、和流套筒48沿周向布置，以為至少一部分工作流體22提供流過流套筒48和襯套46并且流入燃燒室38中的流體連通。如圖2中所示，流套筒48可以包括內(nèi)部燃料通路62，并且每一個管60都可以包括圍繞管60沿周向布置且通過管壁的一個或多個燃料端口64。內(nèi)部燃料通路62向燃料端口64供給的燃料可以與被供給至燃料噴嘴34的相同或不同。因此，燃料端口64可以為燃料提供流入管60中的流體連通，從而允許燃料和工作流體22在流過管60并且流入燃燒室38中的同時混合。通過該方式，管60可以供給燃料與工作流體22的稀薄的混合物以用于額外燃燒，從而使燃燒器14的溫度上升，并且因此提高燃燒器14的效率。燃料端口64的數(shù)量、尺寸、和形狀直接影響延遲貧噴射器60使燃燒室38溫度上升而不使NOX排放物相應增加的能力。例如，燃料端口64的數(shù)量、尺寸、和形狀直接影響流入管60中的燃料的流速、壓力、和滲透。如果燃料端口64的組合橫截面積過大，那么燃料將不會充分地滲透到管60中以有效地與工作流體22混合并且產(chǎn)生期望的稀薄的燃料-空氣混合物。此外，燃料端口64過大的橫截面積可能導致通過每一個燃燒器14中的各個管60以及不同燃燒器14之間的燃料流不一致。相反地，如果燃料端口64的組合橫截面積過小，那么在燃料供給壓力不顯著增大的情況下，進入管60中的燃料流可能是不足的。在燃料端口64的各個形狀上執(zhí)行的計算流體動力學（CFD）建模顯示了對比幾何橫截面積，燃料端口64的形狀能夠改變?nèi)剂隙丝?4的有效橫截面積。具體而言，CFD建模顯示幾何橫截面積與圓形燃料端口64相同的非圓形燃料端口64可以具有較大的有效橫截面積。對比圓形燃料端口64，較大的有效橫截面積允許非圓形燃料端口64在較低的燃料供給壓力下實現(xiàn)可比較的燃料滲透以及流速。因此，對比圓形燃料端口64，非圓形燃料端口64可以在相同的燃料供給壓力下實現(xiàn)更好的燃料滲透以及流速。圖3至圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖2中所示的延遲貧噴射器60的放大側(cè)透視圖。如每一幅圖中所示，每一個管60都提供第一流體流動路徑66以用于工作流體22流過流套筒48和襯套46并且流入燃燒室38中。此外，燃料端口64提供第二流體流動路徑68以用于燃料流入管60并且與第一流體流動路徑66中的工作流體22相交。燃料端口64位于第一流體流動路徑66與第二流體流動路徑68的相交處。每一個燃料端口64都可以包括接近流套筒48的第一端部70和與第一端部70相對并且接近襯套46的第二端部72。盡管在圖3至圖5中所示的特定實施例中，第一端部70可以具有大體恒定的半徑74，但是除非在權利要求中的特別陳述，否則本發(fā)明并不限于此。備選地或者除此之外，燃料端口64可以具有逐漸變小的寬度76，如圖3和圖4中所示。在圖4中所示的特定實施例中，逐漸變小的寬度76可以終止于頂點78，使得燃料端口64具有淚滴形狀。備選地，如圖5中所示，接近襯套46的第二端部72可以具有大體恒定的半徑，使得燃料端口64具有橢圓形或賽道形狀。通過本文中的教導內(nèi)容，本領域普通技術人員將易于理解，屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例可以包括圖3至圖5中更詳細地描述和示出的一種或多于一種的燃料端口64形狀，并且除非在權利要求書中特別陳述，否則本發(fā)明的實施例并不限于這種特征的任何組合。因此，對比圓形燃料端口64，本文中所描述的各種非圓形形狀的燃料端口64都可以使燃料端口64的有效橫截面積增大。因此，在燃燒器14中的較廣的溫度范圍內(nèi)，本文中所描述的燃料端口64可以允許效率得以改進而不會使排放物增加。本書面描述使用示例對本發(fā)明進行了公開（其中包括最佳模式），并且還使本領域技術人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明（其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所包含的任何方法）。本發(fā)明的可專利范圍通過權利要求進行限定，并且可以包括本領域技術人員能夠想到的其它的示例。如果這種其它的示例包括與權利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這種其它的示例包括與權利要求的字面語言沒有實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望這種其它的示例落入權利要求的范圍內(nèi)。