[发明专利]用于供应工作流体至燃烧器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于供应工作流体至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多个燃烧器以生成功率或推力。用于发电的典型燃气涡轮包括在前部的轴流式压缩机、围绕中部的一个或多个燃烧器、以及在后部的涡轮。环境空气可供应至压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和静止导叶逐渐地赋予动能至工作流体(空气)，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且流过一个或多个燃料喷嘴进入各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，以生成具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀以做功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接到发电机的轴旋转以发电。

各种参数影响燃烧器的设计和操作。例如，更高的燃烧气体温度通常改进燃烧器的热力学效率。然而，更高的燃烧气体温度还促进火焰稳定状况，在火焰稳定状况下，燃烧火焰朝由燃料喷嘴供应的燃料迁移，从而可能在相对短的时间量内导致对燃料喷嘴的损害。另外，更高的燃烧气体温度通常增加双原子氮的离解速率，从而增加氮氧化物(NO_X的)的产生。相反，与降低的燃料流和/或部分负荷操作(减弱)相关联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烃的产生。

在特定的燃烧器设计中，亦称为延迟贫(late lean)喷射器的一个或多个喷射器可在燃料喷嘴的下游周向地布置在燃烧室周围。离开压缩机的压缩工作流体的一部分可转向通过喷射器，以与燃料混合而产生贫燃料-空气混合物。贫燃料-空气混合物可然后喷射到燃烧室中以用于额外的燃烧，以提高燃烧气体温度并增加燃烧器的热力学效率。

延迟贫喷射器在增加燃烧气体温度而不产生NO_X产物的对应增加上是有效的。然而，流过喷射器的转向的压缩工作流体必然降低流过燃料喷嘴所可行的压缩工作流体的量和速度。通过燃料喷嘴的压缩工作流体的降低的流量和/或速度形成更有助于燃料喷嘴中火焰稳定状况的条件。另外，流过燃料喷嘴的压缩工作流体的降低的量和速度可影响使用液体燃料操作燃烧器而不实施额外的NO_X减少措施(例如更富的燃料-空气比和/或使液体燃料乳化)的能力。因此，可改变转向通过喷射器的工作流体的量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以下在下面的说明书中阐述，或者可从本说明书显而易见，或者可通过本发明的实践来学习。

本发明的一个实施例是用于供应工作流体至燃烧器的系统，其包括燃料喷嘴、在燃料喷嘴下游的燃烧室以及周向地环绕燃烧室的流套筒。周向地布置在流套筒周围的多个喷射器提供通过流套筒且进入燃烧室中的流体连通。在多个喷射器中的至少一个的上游的阀具有容许工作流体流向至少一个喷射器的第一位置和防止工作流体流向至少一个喷射器的第二位置。

本发明的另一实施例是一种用于供应工作流体至燃烧器的系统，其包括燃烧室、周向地环绕燃烧室的衬套以及周向地环绕衬套的流套筒。周向地布置在流套筒周围的多个喷射器提供通过流套筒和衬套且进入燃烧室中的流体连通。在多个喷射器中的至少一个的上游的阀具有容许工作流体流向至少一个喷射器的第一位置和防止工作流体流向至少一个喷射器的第二位置。

本发明还可包括用于供应工作流体至燃烧器的方法。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周向地布置在燃烧室周围的多个喷射器；以及操作在多个喷射器中的至少一个的上游的阀，以控制流过至少一个喷射器的工作流体。

一种用于供应工作流体至燃烧器的系统，包括：a. 燃料喷嘴；b. 在燃料喷嘴的下游的燃烧室；c. 周向地环绕燃烧室的流套筒；d. 周向地布置在流套筒周围的多个喷射器，其中，多个喷射器提供通过流套筒且进入燃烧室中的流体连通；以及e. 在多个喷射器中的至少一个的上游的阀，其中，阀具有容许工作流体流向至少一个喷射器的第一位置和防止工作流体流向至少一个喷射器的第二位置。

优选地，该系统还包括用于定位阀的装置。

优选地，阀被偏置在第一位置中。

优选地，该系统还包括在燃烧器外侧与阀流体连通的流体贮存器。

优选地，该系统还包括在流体贮存器与阀之间的第一流体连接和在流体贮存器与燃烧器的内侧之间的第二流体连接。

优选地，该系统还包括周向地环绕多个喷射器的分配歧管和穿过分配歧管的流体通路，其中，流体通路提供通过分配歧管至多个喷射器的流体连通。