喷射器、包括该喷射器的燃烧室、以及包括该喷射器的燃气轮机的制作方法

本公开涉及一种喷射器、包括该喷射器的燃烧器、以及包括该喷射器的燃气轮机。

背景技术：

1、近年来，从《巴黎协定》和防止全球变暖的国际组织unfccc的一份报告开始，世界各地都在讨论减少二氧化碳(co2)的量的碳中和。特别地，由于电力部门占据二氧化碳的排放总量的约25％，并且发电系统的驱动时间通常较长，以几个月为单位，因此强烈需要碳中和措施。

2、因此，作为一种新的措施，燃气轮机制造商已经确定了不含碳的氢气(h2)并且因此在燃烧期间不会产生二氧化碳，并因此从2000年初就已经开发了使用氢气的技术。

3、然而，氢气显示出高反应性，并且显示出火焰传播速度是现有燃料(比如甲烷、丙烷(c3h8)和乙烯(c2h4))的6倍。因此，在没有旋流发生器的情况下，氢气可能具有较宽的运行范围，但也可能倾向于引起回火(flashback)。

4、回火是指由于氢火焰的高反应性或强烈的燃烧振荡，火焰的传播速度变得高于供应的反应混合物的流动速度，因此火焰回流。由于回流到上游侧的火焰附着到冷却设计容易损坏并熔断系统的位点，因此无法在利用天然气作为主要燃料的现有燃烧器喷嘴结构中稳定地驱动氢燃气轮机。

5、工业领域已经争取通过完全改变喷射器的形状来解决氢气的火焰的不稳定性。因为在包括旋流发生器的多喷嘴喷射器中，由于喷嘴的较大直径，氢火焰容易引起回火，所以大多数燃气轮机制造商采用直径单位为几毫米的多管或微混合器型喷嘴来优化喷射器的形状。图1是概念性示出传统的多管喷射器的横截面的视图。

6、然而，在氢含量较高的燃料中，即使利用多管设计，仍然难以控制火焰的回火。也就是说，需要一种可以减轻氢火焰的回火的新型喷射器。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开的一个方面提供了一种可以减轻氢火焰的回火的喷射器、包括该喷射器的燃烧器、以及包括该喷射器的燃气轮机。

3、本公开的另一方面提供了一种可以减轻燃烧振荡的喷射器、包括该喷射器的燃烧器、以及包括该喷射器的燃气轮机。

4、技术解决方案

5、根据本公开的一个方面的喷射器可以包括喷射器本体和狭缝，该狭缝被形成为沿着参考方向穿过喷射器本体，并且该狭缝可以包括第一狭缝部分和第二狭缝部分，该第一狭缝部分具有沿着假想参考圆的圆周方向延伸的形状，该假想参考圆的中心是沿着参考方向延伸的假想参考轴线，并且该第二狭缝部分具有沿着参考圆的径向方向延伸的形状。

6、在另一个示例中，第一狭缝部分可以包括第(1-1)狭缝，其具有沿着假想第一参考圆延伸的形状，该假想第一参考圆的中心是参考轴线，并且包括第(1-2)狭缝，其具有沿着假想第二参考圆的圆周方向延伸的形状，该假想第二参考圆的中心是参考轴线并且其直径大于第一参考圆的直径。

7、在另一个示例中，当假设第一参考圆和第二参考圆之间的区域是第一区域时，第二狭缝部分可以包括设置在第一区域中并在第一参考圆的径向方向上延伸的第(2-1)狭缝。

8、在另一个示例中，当沿着参考方向观察时，第(1-1)狭缝和第(2-1)狭缝可以沿着第一参考圆的径向方向彼此间隔开。

9、在另一个示例中，可以形成多个第(1-1)狭缝，并且其中，多个第(1-1)狭缝可以沿着第一参考圆的圆周方向彼此间隔开，并且第一参考圆的一部分可以具有第一参考弧的形状。

10、在另一个示例中，可以形成多个第(1-2)狭缝，该多个第(1-2)狭缝可以沿着第二参考圆的圆周方向彼此间隔开，并且第二参考圆的一部分可以具有第二参考弧的形状，并且限定第一参考弧的第一扇形的中心角的尺寸可以大于限定第二参考弧的第二扇形的尺寸。

11、在另一个示例中，可以形成多个第(2-1)狭缝，并且多个第(2-1)狭缝可以沿着第一参考圆的圆周方向彼此间隔开。

12、在另一个示例中，可以形成多个第(1-1)狭缝，该多个第(1-1)狭缝可以沿着第一参考圆的圆周方向彼此间隔开，并且当假设彼此相邻的一对第(1-1)狭缝之间的空间是第(1-1)间隔空间时，第(2-1)狭缝可以包括当沿着径向方向观察时与第(1-1)间隔空间重叠的间隔空间的重叠狭缝。

13、在另一个示例中，可以形成多个第(1-1)狭缝和多个第(1-2)狭缝，并且第(1-1)狭缝的数量可以小于第(1-2)狭缝的数量。

14、在另一个示例中，第一狭缝部分可以进一步包括第(1-3)狭缝，其具有沿着假想第三参考圆的圆周方向延伸的形状，该假想第三参考元的中心是参考轴线并且其直径大于第二参考圆的直径，并且当假设第二参考圆和第三参考圆之间的区域是第二区域时，第二狭缝部分可以进一步包括设置在第二区域中并且在第二参考圆的径向方向上延伸的第(2-2)狭缝。

15、在另一个示例中，可以形成多个第(2-1)狭缝和多个第(2-2)狭缝，并且所述第(2-1)狭缝的数量可以小于所述第(2-2)狭缝的数量。

16、在另一个示例中，可以形成多个第(2-1)狭缝和多个第(2-2)狭缝，并且当沿着径向方向观察时，第(2-2)狭缝可以包括与第(2-1)狭缝中的任何一个重叠的重叠狭缝。

17、在另一个示例中，可以形成多个第(2-1)狭缝和多个第(2-2)狭缝，并且当假设垂直于参考方向的一个方向是第一方向并且垂直于参考方向和第一方向的一个方向是第二方向时，当沿着参考方向观察时，位于第一参考区域中的第(2-1)狭缝的数量可以与位于第一参考区域中的第(2-2)狭缝的数量相同，该第一参考区域由从参考轴线沿着第一方向延伸的第一线和从参考轴线沿着第二方向延伸的第二线限定，并且位于第二参考区域中的第(2-1)狭缝的数量可以小于位于第二参考区域中的第(2-2)狭缝的数量，该第二参考区域由第一线和从参考轴线沿着与第二方向相反的方向延伸的第三线限定。

18、在另一个示例中，位于第一参考区域中的第(2-1)狭缝和第(2-2)狭缝的数量可以与位于第三参考区域中的第(2-1)狭缝和第(2-2)狭缝的数量相同，该第三参考区域由第三线和从参考轴线沿着与第一方向相反的方向延伸的第四线限定，并且位于第二参考区域中的第(2-1)狭缝和第(2-2)狭缝的数量可以分别与位于第四参考区域的第(2-1)狭缝和第(2-2)狭缝的数量相同，该第四参考区域由第二线和第四线限定。

19、在另一个示例中，可以设置多个第二狭缝部分，并且当喷射器本体被参考平面划分时，设置在参考平面的相对两侧上的第二狭缝部分的数量可以是不同的，该参考平面是包括参考轴线的假想平面。

20、根据本公开的一个方面的燃烧器可以包括供应燃料和空气的供应管、联接到供应管并喷射引入其中的燃料和空气的喷射器、以及被配置成使得由喷射器喷射的燃料和空气被引入其中的燃烧室，喷射器可以包括沿着参考方向延伸的狭缝，并且该狭缝可以包括具有沿着假想参考圆的圆周方向延伸的形状的第一狭缝部分和具有沿着参考圆的径向方向延伸的形状的第二狭缝部分。

21、根据本公开的一个方面的燃气轮机可以包括压缩并排放空气的压缩机、燃烧器，该燃烧器混合燃料和由压缩机压缩并排放的空气并且通过燃烧燃料和空气的混合物产生燃烧气体、以及由燃烧器输送的燃烧气体所旋转的涡轮叶片，燃烧器可以包括喷射器，该喷射器喷射混合的燃料和由压缩机压缩并排放的空气，并且该喷射器可以包括狭缝，该狭缝包括具有沿着假想参考圆的圆周方向延伸的形状的第一狭缝部分和具有沿着参考圆的径向方向延伸的形状的第二狭缝部分。

22、有益效果

23、根据本公开，由于包括宽度小于现有的多管喷射器的宽度的狭缝，因此可以减轻回火现象。

24、此外，根据本公开，与传统的多管圆形喷射器相比，由于包括具有与火焰的厚度相似的宽度的狭缝以制约火焰表面的变化，因此可以减轻燃烧的不稳定性并且可以减轻燃烧振荡。