[发明专利]燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃烧器以及用于向燃烧器供应燃料的方法。

背景技术

燃烧器通常用于工业生产和发电操作中，用以点燃燃料，以产生高温高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮机通常包括一个或多个燃烧器，以发电或产生推力。用于发电的典型燃气涡轮机包括位于前部的轴流式压缩机、位于中部附近的一个或多个燃烧器，以及位于尾部的涡轮机。可以将环境空气供应到压缩机，并且压缩机中的旋转桨叶和固定叶片逐渐向工作流体(空气)传递动能，以产生处于高能量状态的压缩工作流体。随后，经压缩的工作流体离开压缩机并流经一个或多个喷嘴进入各燃烧器中的燃烧室，在燃烧室中，经压缩的工作流体与燃料混合并点燃，从而产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮中膨胀可以使连接至发电机的轴旋转，从而发电。

各种设计和运行参数均会影响燃烧器的设计和运行。例如，较高的燃烧气体温度通常会提高燃烧器的热力学效率。然而，燃烧气体的温度比较高也会促使回火或火焰稳定(flame holding)情况发生，其中燃烧火焰朝着由喷嘴供应的燃料移动，从而可能在相对较短时间内对喷嘴造成严重损坏。另外，在较高燃烧气体温度下，燃烧室内的局部热痕会加快双原子氮气的分解速率，从而增加氮氧化物(NO_X)的产量。相反，与燃料流减小和/或部分负载运行(关闭)相关的较低燃烧气体温度通常会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产量。

在一项特定燃烧器设计中，多个预混合管可以径向布置在端帽中，从而为工作流体和燃料提供流体连通，使得它们能够流经所述端帽而进入燃烧室。该预混合管可以增强工作流体与燃料之间的混合，从而减少能够在较高燃烧气体温度下产生不利影响的热痕。因此，该预混合管可以有效地防止回火或火焰稳定的发生以及/或者减少NO_X产量，特别是在运行级较高的情况下。然而，一种用于将燃料供应到预混合管以允许分阶段供应燃料或者在不同的运行级下运行预混合管的改进的系统和方法将会是有用的。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者可以通过实施本发明而知悉。

本发明的一项实施例是一种燃烧器，包括：第一燃料室；与所述第一燃料室轴向隔开的第二燃料室；周向围绕所述第一燃料室和第二燃料室的帽罩；外壳，其周向围绕所述帽罩的至少一部分，从而限定所述帽罩与所述外壳之间的环形通道；将第一燃料供应到所述第一燃料室的第一燃料管道；以及延伸穿过所述环形通道以将第二燃料供应到所述第二燃料室的第二燃料管道。

进一步的，其中所述第一燃料管道延伸穿过所述环形通道到达所述第一燃料室。

进一步的，其进一步包括轴向延伸经过所述第一燃料室和第二燃料室的多个管。

进一步的，其进一步包括通过第一组所述多个管中的每一个管的第一燃料口，其中所述第一燃料口提供从所述第一燃料室通过所述第一组所述多个管中的每一个管的流体连通。

进一步的，其进一步包括经过第二组所述多个管中的每一个管的第二燃料口，其中所述第二燃料口提供从所述第二燃料室通过所述第二组所述多个管中的每一个管的流体连通。

进一步的，其进一步包括在所述环形通道中围绕所述第二燃料管道的至少一部分的至少一个翼型或叶片。

进一步的，其进一步包括在位于所述第一燃料室和第二燃料室下游的所述帽罩中径向延伸的挡板，其中所述挡板至少部分限定所述帽罩中的稀释剂室。

进一步的，其进一步包括通过所述帽罩的稀释剂口，其中所述稀释剂口提供从所述环形通道经过所述帽罩从而进入所述稀释剂室的流体连通。

进一步的，其进一步包括防护罩，所述防护罩周向围绕所述第一燃料管道以限定所述防护罩和所述第一燃料管道之间的环形流体通道。

进一步的，其进一步包括位于所述防护罩与所述第一燃料管道之间的旋流器叶片。

本发明的另一项实施例是一种燃烧器，其包括：第一燃料室；与所述第一燃料室轴向隔开的第二燃料室；与所述第一燃料室流体连通的第一组管；与所述第二燃料室流体连通的第二组管；周向围绕所述第一组管和第二组管的帽罩；外壳，其周向围绕所述帽罩的至少一部分，以限定所述帽罩与所述外壳之间的环形通道；将第一燃料供应到所述第一燃料室的第一燃料管道；以及延伸穿过所述环形通道以将第二燃料供应到所述第二燃料室的第二燃料管道。

进一步的，其中所述第一燃料管道延伸穿过所述环形通道到达所述第一燃料室。