[发明专利]用于将工作流体供应到燃烧器的系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种用于将工作流体供应到燃烧器的系统。在特定实施例中，本发明可以通过周向布置在燃烧室周围的延迟贫喷射器将贫燃料空气混合物供应到燃烧室。

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叶片和固定轮叶逐渐向工作流体(空气)传递动能，以产生处于高能状态的压缩的工作流体。随后，压缩的工作流体离开压缩机并流向燃烧室，在燃烧室中，压缩的工作流体与燃料混合并燃烧，从而产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮机中膨胀做功。例如，燃烧气体在涡轮机中膨胀可以使连接到发电机的轴旋转，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，燃烧气体温度较高通常会提高燃烧器的热力学效率。然而，燃烧气体温度较高也会促发逆燃或火焰附着条件，在这些条件下，燃烧火焰朝向燃料喷嘴供应的燃料移动，从而可能在相对较短时间内对燃料喷嘴造成严重损坏。此外，燃烧气体温度较高通常会提高双原子氮的分解速率，从而增加氮氧化物(NO_X)的产量。相反，与燃料流减小和/或部分负载操作(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。

在特定燃烧器设计中，一个或多个延迟贫喷射器或管道可以周向地布置在燃料喷嘴下游的燃烧室的周围。离开压缩机的压缩的工作流体中的一部分可以流动穿过管道，从而与燃料混合以产生贫燃料空气混合物。然后，贫燃料空气混合物可以喷射到燃烧室中，造成额外的燃烧，从而使燃烧气体温度升高并且提高燃烧器的热力学效应。

延迟贫喷射器能有效地提高燃烧气体温度，而不会相应地增加NO_X的产量。然而，通过延迟贫喷射器喷射到燃烧室中的燃料在管道内并将与压缩的工作流体充分混合的停留时间通常受到限制。此外，流出管道的燃料空气混合物在管道内形成可能易受局部火焰附着影响的条件。因此，一种可以增强管道内燃料与工作流体之间的混合和/或降低火焰附着条件的用于将工作流体供应到燃烧器的改良系统将非常实用。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各个方面和优点，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获悉。

本发明的一项实施例为一种用于将工作流体供应到燃烧器的系统。所述系统包括燃烧室和周向环绕所述燃烧室的至少一部分的导流套管。管道为工作流体提供流体连通，以便所述工作流体流动穿过导流套管并流入燃烧室中，其中所述管道包括轴向中心线。第一组喷射器周向地布置在管道周围并且相对于管道的轴向中心线径向地成某一角度，其中所述第一组喷射器为工作流体提供流体连通，以便所述工作流体流动穿过管道的壁。

进一步的，其中所述第一组喷射器相对于所述管道的所述轴向中心线轴向形成角度。

进一步的，其包括第二组喷射器，所述第二组喷射器周向地布置在所述第一组喷射器下游的所述管道周围，其中所述第二组喷射器为所述工作流体流动穿过所述管道的所述壁提供流体连通。

进一步的，其中所述第二组喷射器相对于所述管道的所述轴向中心线轴向形成角度。

进一步的，其包括燃料通道，所述燃料通道在所述导流套管内部与所述管道流体连通。

进一步的，其中所述燃料通道的至少一部分环绕所述第一组喷射器的至少一部分。

进一步的，其包括穿过所述第一组喷射器的多个燃料口，其中所述多个燃料口提供从所述燃料通道进入所述第一组喷射器的流体连通。

本发明的另一项实施例是一种用于将工作流体供应到燃烧器的系统，所述系统包括：燃烧室；内衬，其周向环绕所述燃烧室的至少一部分；以及导流套管，其周向环绕所述内衬的至少一部分。管道为工作流体提供流体连通，以便所述工作流体流动穿过导流套管和内衬并流入燃烧室中，其中所述管道包括外壁、与外壁径向分离的内壁，以及轴向中心线。第一组喷射器周向地布置在管道周围并且相对于管道的轴向中心线径向地成某一角度，其中所述第一组喷射器为工作流体提供流体连通，以便所述工作流体流动穿过外壁和内壁并流入管道中。

进一步的，其中所述第一组喷射器大体沿所述管道的所述内壁的切向方向形成角度。

进一步的，其中所述第一组喷射器相对于所述管道的所述轴向中心线轴向形成角度。