[发明专利]用于将工作流体供应到燃烧器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于将工作流体供应到燃烧器的系统和方法。

背景技术

燃烧器通常在工业和发电操作中用于点燃燃料，以生产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个燃烧器以产生功率或推力。用于产生电功率的典型燃气涡轮包括在前面的轴向压缩机、围绕中部的一个或更多个燃烧器和在后面的涡轮。周围空气可供应到压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和固定静叶逐渐地给予工作流体(空气)动能，以生产处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机，并且流动穿过一个或更多个喷嘴到每个燃烧器中的燃烧室中，在该燃烧室中，压缩工作流体与燃料混合，并且点燃以产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀以生产功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接于发电机的轴旋转以生产电。

各种设计和操作参数影响燃烧器的设计和操作。例如，较高燃烧气体温度通常提高燃烧器的热力学效率。然而，较高燃烧气体温度还促进逆燃或火焰稳定条件，在该条件下，燃烧火焰朝向由喷嘴供应的燃料迁移，可能在相对短的时间内导致对喷嘴的严重损坏。另外，较高燃烧气体温度通常提高双原子氮的分解率，从而增加氮氧化物(NOx)的生产。相反地，与减少的燃料流和/或部分载荷操作(关闭)相关的较低燃烧气体温度通常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的碳氢化合物的生产。

在特别燃烧器设计中，一个或更多个燃料喷射器（也被称为延迟稀燃喷射器）可围绕在喷嘴下游的燃烧室周向地配置。离开压缩机的压缩工作流体的部分可流动穿过燃料喷射器以与燃料混合，以生产稀薄的燃料-空气混合物。接着，稀薄的燃料-空气混合物可喷射到燃烧室中用于附加燃烧，以提升燃烧气体温度和提高燃烧器的热力学效率。

在增大燃烧气体温度而不引起NOx的生产的对应增加方面，延迟稀燃喷射器是有效的。然而，离开压缩机的压缩工作流体的压力和流可围绕燃烧室的周边显著地变化。因此，流动穿过延迟稀燃喷射器的燃料-空气比可相当大地变化，从而减小通过将燃料以延迟稀燃方式喷射到燃烧室中而另外产生的有利效果。先前已经尝试实现穿过延迟稀燃喷射器的工作流体的更均匀流。例如，戽斗或护罩安装在燃料喷射器的部分上面，以更均匀地调节穿过燃料喷射器的工作流体的流。然而，用于减少流动穿过延迟稀燃喷射器的工作流体的压力和/或流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在下面在下列描述中被提出，或者可从描述是明显的，或者可通过本发明的实践学习。

本发明的一个实施例是一种用于将工作流体供应到燃烧器的系统，其包括燃料喷嘴和在燃料喷嘴下游的燃烧室。多个燃料喷射器围绕在燃料喷嘴下游的燃烧室周向地配置。燃烧器外壳周向地环绕燃烧室的至少一部分。分配歧管围封多个燃料喷射器，并且室穿过燃烧器外壳，以向工作流体提供流体连通以流动到分配歧管。

本发明的另一个实施例是一种用于将工作流体供应到燃烧器的系统，其包括压缩机和在压缩机下游的燃烧器。燃烧器包括燃烧室和围绕燃烧室周向地配置的多个燃料喷射器。燃烧器外壳环绕燃烧器的至少一部分，以容纳从压缩机流动到燃烧器的工作流体。分配歧管围封多个燃料喷射器，并且室穿过燃烧器外壳，以向工作流体的部分提供流体连通以流动到分配歧管。

本发明还可包括一种用于将工作流体供应到燃烧器的方法。该方法包括使工作流体从压缩机流动穿过燃烧室、使工作流体的部分转向到室中，和使工作流体的转向部分在压缩机和燃烧器的外部流动。该方法进一步包括使工作流体的转向部分流动穿过燃烧器外壳，和使工作流体的转向部分流动穿过分配歧管，该燃烧器外壳周向地环绕燃烧室的至少一部分，该分配歧管围封围绕燃烧室周向地配置的多个燃料喷射器。

本领域技术人员在审阅说明书之后将更好地理解这种实施例和其他实施例的特征和方面。

附图说明

本发明的完整且能够实现的公开（包括对本领域技术人员而言的其最佳模式）在说明书的其余部分被更特别地提出，包括参考附图，其中：

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；并且

图2是根据本发明的一个实施例的图1中示出的燃烧器的简化侧视图。

部件列表

10系统

12燃气涡轮

14压缩机

16燃烧器

18涡轮

20转子

22发电机

24工作流体

26固定静叶(压缩机)

28旋转叶片

30压缩机外壳

32压缩机排出室