[发明专利]用于向燃烧器供应工作流体的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于向燃烧器供应工作流体的系统和方法。

背景技术

燃烧器普遍用于工业和发电操作中以点燃燃料而产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮典型地包括一个或更多燃烧器以生成功率或推力。用于产生电功率的典型燃气涡轮包括位于前部的轴向压缩机、位于中部周围的一个或更多燃烧器以及位于后部的涡轮。环境空气可被供应至压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和静止导叶逐渐向工作流体(空气)赋予动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机并通过一个或更多喷嘴流入每个燃烧器中的燃烧室中，在此压缩工作流体与燃料混合并点燃而产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀而做功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接至发电机的轴旋转而产生电力。

各种设计和操作参数影响燃烧器的设计和操作。例如，较高的燃烧气体温度一般提高燃烧器的热力学效率。然而，较高的燃烧气体温度也促进回火或火焰保持状态，其中燃烧火焰朝正由喷嘴供应的燃料迁移，从而有可能在较短时间内对喷嘴造成严重损坏。此外，较高的燃烧气体温度一般增加二价氮的解离速率，从而增加氮氧化物(NO_X)的产生。相反，与减小的燃料流和/或部分负载操作(低速)相关联的较低燃烧气体温度一般降低燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化碳和未燃烧烃的产生。

在一特定燃烧器设计中，也称为延迟贫喷射器(late lean injector)的一个或更多燃料喷射器可周向地布置在喷嘴下游的燃烧室周围。离开压缩机的压缩工作流体的一部分可流动通过燃料喷射器以与燃料混合而产生贫燃料-空气混合物。贫燃料-空气混合物然后可喷射到燃烧室中用于另外的燃烧，从而升高燃烧气体温度并提高燃烧器的热力学效率。

延迟贫喷射器在提高燃烧气体温度而不产生NO_X产量的对应增加上是有效的。然而，离开压缩机的压缩工作流体的压力和流量在燃烧室的周边周围可显著变化。结果，流动通过延迟贫喷射器的燃料-空气比可明显变化，从而减轻由燃料到燃烧室中的延迟贫喷射形成的有益效果。已做出先前尝试以实现工作流体通过延迟贫喷射器的更均匀流动。例如，已将勺状件或护罩安装在燃料喷射器的一部分上方以更均匀地调节工作流体通过燃料喷射器的流动。然而，用于减小流动通过延迟贫喷射器的工作流体的压力和/或流量的变化的改进的系统和方法将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点阐述在以下描述中，或可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明来了解。

本发明的一个实施例是一种用于向燃烧器供应工作流体的系统，其包括燃料喷嘴和在燃料喷嘴的下游的燃烧室。流动套筒周向地围绕燃烧室，并且周向地布置在流动套筒周围的多个燃料喷射器提供穿过流动套筒到燃烧室的流体连通。分配歧管周向地围绕多个燃料喷射器且在分配歧管与流动套筒之间限定环形室。穿过分配歧管的流体通路提供穿过分配歧管到环形室的流体连通。环形室的径向截面积在流动套筒周围变化。

本发明的另一实施例是一种用于向燃烧器供应工作流体的系统，其包括燃烧室、周向地围绕燃烧室的衬套以及周向地围绕衬套的流动套筒。分配歧管周向地围绕流动套筒且在分配歧管与流动套筒之间限定环形室。周向地布置在流动套筒周围的多个燃料喷射器提供穿过流动套筒和衬套到燃烧室的流体连通。穿过分配歧管的流体通路提供穿过分配歧管到多个燃料喷射器的流体连通。环形室的径向截面积在流动套筒周围变化。

本发明还可包括一种用于向燃烧器供应工作流体的方法。该方法包括：使工作流体从压缩机流动通过燃烧室；使工作流体的一部分转向通过分配歧管，该分配歧管周向地围绕周向布置在燃烧室周围的多个燃料喷射器；以及改变工作流体的转向部分的压力或流率中的至少一个。

附图说明

在说明书的剩余部分中，包括参考附图，更特定地阐述了本发明的完整且能够实现的公开内容，包括对于本领域技术人员而言的其最佳模式，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的系统的简化侧视截面图；

图2是根据本发明的第一实施例的图1中所示的燃烧器的一部分的简化侧视截面图；

图3是图2中所示的燃烧器沿线A-A截取的轴向截面图；

图4是根据本发明的第二实施例的图1中所示的燃烧器16的一部分的简化侧视截面图；以及

图5是图4中所示的燃烧器沿线B-B截取的轴向截面图。

附图标记：

10 系统

12 燃气涡轮

14 压缩机

16 燃烧器

18 涡轮