[发明专利]用于在化学计量的排气再循环燃气轮机系统中使用燃料-稀释剂混合扩散燃烧的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月30日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国非临时专利申请号14/067,537、2012年11月2日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,118、2012年11月2日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,115、2012年11月2日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHOXIDANT-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,114、和2012年11月2日提交的名称为“SYSTEMANDMETHODFORLOADCONTROLWITHDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美国临时专利申请号61/722,111的优先权和权益，全部这些因所有目的在本文通过引用以其全文并入。

发明背景

本文公开的主题涉及燃气轮机发动机。

燃气轮机发动机在多种多样的应用中被使用，诸如发电、航空器和各种机器。燃气轮机发动机通常在燃烧室部分中使用氧化剂(例如，空气)燃烧燃料以生成热燃烧产物，其然后驱动涡轮部分的一个或多个涡轮级。转而，涡轮部分驱动压缩机部分的一个或多个压缩机级，从而压缩氧化剂以连同燃料一起吸入燃烧室部分。另外，在燃烧室部分中混合燃料和氧化剂，并且然后燃烧以产生热燃烧产物。燃气轮机发动机通常沿着在燃烧室部分的燃烧腔的上游的一个或多个流动通路预混合燃料和氧化剂，并且因而燃气轮机发动机通常以预混合火焰运行。遗憾地，可能难以控制或维持预混合火焰，其可影响各种排气排放和动力需求。此外，燃气轮机发动机通常消耗大量作为氧化剂的空气，并且输出相当大量的排气进入大气。换句话说，排气通常作为燃气轮机运行的副产物被浪费。

发明内容

下文概述在范围上与原始要求保护的发明相称的某些实施方式。这些实施方式不意欲限制要求保护的发明的范围，而是这些实施方式只意欲提供本发明的可能形式的简要概述。事实上，本发明可包含与下文列出的实施方式相似或不同的各种形式。

在第一实施方式中，提供一种系统，其带有具有第一扩散燃料喷嘴的涡轮燃烧室，其中第一扩散燃料喷嘴具有第一通道和第二通道，其独立地将各自的第一流和第二流注入涡轮燃烧室的腔以产生扩散火焰。第一流包括第一燃料和第一稀释剂，并且第二流包括第一氧化剂。系统包括由来自涡轮燃烧室中扩散火焰的燃烧产物驱动的涡轮。系统还包括排气压缩机，其中排气压缩机被配置用于压缩排气和沿着排气再循环通路将排气从涡轮输送至涡轮燃烧室。

在第二实施方式中，一种方法包括独立地向涡轮燃烧室的腔注入第一流和第二流，以产生扩散火焰，其中第一流包括第一燃料和第一稀释剂，并且第二流包括第一氧化剂。方法进一步包括使用来自扩散火焰的燃烧产物驱动涡轮并输出排气。方法进一步包括沿着排气再循环通路将排气再循环至排气压缩机。方法进一步包括压缩排气并将排气输送至涡轮燃烧室。