本实用新型专利技术提供一种具有再加热燃烧器的喷射器装置和涡轮机械。所述装置其包括：第一喷射器，所述第一喷射器位于定位在再加热燃烧器的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴的表面上，所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；第二喷射器，所述第二喷射器位于所述再加热燃烧器的壁上；以及至少一个管路，所述至少一个管路与所述第一喷射器和所述第二喷射器的每一个流体连通，所述至少一个管路将将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种通过所述第一喷射器和所述第二喷射器中的至少一个输送到所述再加热燃烧器的后部段，且所述后部段定位在所述再加热燃烧器中的燃烧反应区域的下游。
【技术实现步骤摘要】
本技术总体上涉及用于燃料和空气的喷射器装置和再加热燃烧器。更具体地，本技术涉及修改发电系统(如燃气涡轮机系统或涡轮机械)的性能和输出的用于燃料和空气的再加热燃烧器和喷射器。
技术介绍
涡轮机系统经常用于例如发电机的发电。工作流体(如热气体或蒸汽)可以流动横越机械地联接到涡轮机系统的转子的涡轮机叶片组。工作流体在叶片上的力导致那些叶片(和联接的转子主体)旋转。在许多情况下，转子主体联接到电动机械(如发电机)的驱动轴。在这个意义上，启动涡轮机转子的旋转也可以旋转发电机中的驱动轴以生成电流和特定功率输出。为了在基于燃烧的涡轮机械中生成工作流体，燃料可以在燃烧器内并且在氧气的存在下燃烧以生成用于致动涡轮机系统的叶片的热气流。在一些系统中，空气的一部分可能不在燃烧器中反应，并且可能继续向下游通过燃气涡轮机系统。为了改善涡轮机械的功率输出和效率，该未反应空气可以进入被称为再加热燃烧器的另一燃烧器。在再加热燃烧器中，未反应的空气可以在附加燃料的存在下燃烧以生成更多的热气并且致动涡轮机械的后续涡轮机级。该类型的涡轮机械在本领域中被称为再加热涡轮机。再加热涡轮机具有获得比在本领域中目前使用的涡轮机更大的效率的可能性。可以包括再加热涡轮机的现有的联合循环机组的效率可能受到再加热燃烧器的输出和/或效率限制。特别地，将再加热
燃烧器设计成具有不同于第一燃烧器的出口温度可以影响功率输出(例如，通过增加或减小再加热燃烧器中的燃料和燃烧能量的量)和排放物(例如，通过再加热燃烧器中的燃烧反应，其输出不同量的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)以及统称为“NOx”的氧化氮或二氧化氮)。
技术实现思路
本技术的实施例提供用于发电系统中的喷射器装置，和可以包括喷射器装置中的一个的再加热燃烧器。一般而言，本技术的实施例可以通过将附加燃料和空气提供给燃烧室的下游区域(也被称为“后部段”)改善基于燃烧的发电系统的性能。将燃料的一部分转移到喷射器可以增加在再加热燃烧器内发生的燃烧反应的量，减小进入后部段的流体的温度，并且减小从反应室的排放物输出。基于喷射装置和/或再加热燃烧器部件的位置和技术配置，附加燃烧反应可以在相对热敏感部件的下游的室的优选区域中发生。本技术的第一方面提供一种装置，其包括：喷射器，所述喷射器与发电系统中的再加热燃烧器的后部段流体连通，所述后部段定位在所述再加热燃烧器中的燃烧反应区域的下游，并且定位在所述发电系统的涡轮机级的上游，其中所述涡轮机级包括涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；以及管路，所述管路与所述喷射器流体连通，其中所述管路将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种输送到所述喷射器。本技术的第二方面提供一种装置，其包括：喷射器，所述喷射器位于定位在再加热燃烧器的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴的表面上，其中所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；以及管路，所述管路与所述喷射器流体连通，其中所述管路将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种输送到所述喷射器。本技术的第三方面提供一种再加热燃烧器，其包括：反应室，所述反应室定位在混合管道和涡轮机喷嘴之间，所述涡轮机喷
嘴将所述反应室与发电系统的涡轮机级分离，其中所述反应室包括前部段和后部段，所述前部段包括燃烧反应区域，来自独立燃料供应管线的燃料供应到所述再加热燃烧器，并且其中穿过所述混合管道的空气和燃料在所述反应室的所述前部段中燃烧；以及喷射器，所述喷射器位于所述反应室的壁和所述涡轮机喷嘴的表面中的一个的表面上，其中所述喷射器将运载气体和将来自燃料供应管线的燃料的一部分中的至少一种输送到所述反应室的所述后部段。所述再加热燃烧器还包括在所述管路与所述第一喷射器和所述第二喷射器之间的分流阀，用于控制输送到所述第一喷射器和所述第二喷射器的燃料的第二部分和第三部分的量。所述再加热燃烧器还包括：控制器，所述控制器可操作地连接到所述分流阀；以及与所述控制器通信的至少一个传感器，用于确定所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的一项；其中所述控制器配置成基于所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的至少一项调节所述分流阀的位置。其中，所述第一喷射器和所述第二喷射器与所述涡轮机喷嘴之间的分离距离允许燃料在进入所述涡轮机喷嘴的喉部段之前在所述反应室的所述后部段内点火并且完全反应。其中，所述第一喷射器与通过所述再加热燃烧器的流体流动的方向基本相反地定向。所述运载气体包括来自外部空气供给和与所述再加热燃烧器流体连通的压缩器中的一种的未反应空气。其中，所述第一喷射器和所述第二喷射器中的一个中的运载气体与燃料的质量比在大约一比一到大约五比一之间。本技术的第四方面提供一种装置，其包括：第一喷射器，所述第一喷射器位于定位在再加热燃烧器的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴的表面上，其中所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；第二喷射器，所述第二喷射器位于所述再加热燃烧器的壁上；以及至少一个管路，所述至少一个管路与所述第一喷射器和所
述第二喷射器的每一个流体连通，其中所述至少一个管路将将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种通过所述第一喷射器和所述第二喷射器中的至少一个输送到所述再加热燃烧器的后部段，并且其中所述后部段定位在所述再加热燃烧器中的燃烧反应区域的下游。本技术的第五方面提供一种再加热燃烧器，其包括：反应室，所述反应室定位在混合管道和定位在所述反应室的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴之间，所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排，其中所述反应室包括前部段和后部段，并且其中穿过所述混合管道的空气和燃料的第一部分在所述反应室的所述前部段中燃烧；第一喷射器，所述第一喷射器定位在所述涡轮机喷嘴的表面上，其中所述第一喷射器将运载气体的第一部分和燃料的第二部分输送到所述反应室的所述后部段；以及第二喷射器，所述第二喷射器延伸通过所述反应室的壁，其中所述第二喷射器将运载气体的第二部分和燃料的第三部分输送到所述反应室的所述后部段。本技术的第六方面提供：控制器，所述控制器可操作地连接到定位在燃料供应管线和至少一个喷射器之间的至少一个阀，所述至少一个喷射器用于将燃料和运载气体喷射到发电系统的再加热燃烧器的后部段中，其中所述再加热燃烧器的所述后部段定位在所述再加热燃烧器内的反应区域的下游；以及与控制器通信的传感器，用于确定所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的一项；其中所述控制器配置成基于所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的一项调节所述至少一个阀的位置。本技术的第七方面提供：反应室，所述反应室定位在发电系统的第一涡轮机级和所述发电系统的涡轮机级之间，其中所述涡轮机级包括涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；多个喷射器，所述多个喷射器定位在所述反应室的壁上；以及管路，所述管路与所述多个喷
射器流体连通，其中所述管路将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种通过所述多个喷射器输送到所述反应室。本技术的第八方面提供一种再加热燃烧器，其包括：反应室，所述反应室定位在发电系统的第一涡轮机级和所述发电系统的涡轮机级之间，其中所述涡轮机级包括涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；以及多个喷射器，用于将来本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，其包括：第一喷射器，所述第一喷射器位于定位在再加热燃烧器的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴的表面上，其中所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；第二喷射器，所述第二喷射器位于所述再加热燃烧器的壁上；以及至少一个管路，所述至少一个管路与所述第一喷射器和所述第二喷射器的每一个流体连通，其中所述至少一个管路将将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种通过所述第一喷射器和所述第二喷射器中的至少一个输送到所述再加热燃烧器的后部段，并且其中所述后部段定位在所述再加热燃烧器中的燃烧反应区域的下游。
【技术特征摘要】
2014.12.11 US 14/5677911.一种装置，其包括：第一喷射器，所述第一喷射器位于定位在再加热燃烧器的下游的涡轮机级的涡轮机喷嘴的表面上，其中所述涡轮机级包括所述涡轮机喷嘴和涡轮机叶片排；第二喷射器，所述第二喷射器位于所述再加热燃烧器的壁上；以及至少一个管路，所述至少一个管路与所述第一喷射器和所述第二喷射器的每一个流体连通，其中所述至少一个管路将将来自燃料供应管线的燃料和运载气体中的至少一种通过所述第一喷射器和所述第二喷射器中的至少一个输送到所述再加热燃烧器的后部段，并且其中所述后部段定位在所述再加热燃烧器中的燃烧反应区域的下游。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括在所述燃料供应管线和所述至少一个管路之间的至少一个阀，用于控制输送到所述第一喷射器和所述第二喷射器的燃料的量。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述燃料供应管线与所述再加热燃烧器的混合管道流体连通，并且所述至少一个阀配置成将来自所述燃料供应管线的燃料的至多大约百分之三十转移到所述喷射器。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，其还包括：控制器，所述控制器可操作地连接到所述至少一个阀；以及与所述控制器通信的传感器，用于确定所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的一项；其中所述控制器配置成基于所述再加热燃烧器的入口温度、出口温度和排放物输出中的一项调节所述至少一个阀的位置。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一喷射器和 所述第二喷射器与所述涡轮机喷嘴之间的分离距离允许燃料在进入所述涡轮机喷嘴的喉部段之前在所述再加热燃烧器的所述后部段内点火并且完全反应。6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：LB小戴维斯，GT福斯特，KM格雷厄姆，K文卡塔拉曼，SK维德纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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