本发明专利技术涉及一种连续燃烧器布置(4)，其包括以流体流动连接连续地布置的第一焚烧器(10)、第一燃烧室(11)、用于经由稀释气体入口(19)使稀释气体(32)与在操作期间离开第一燃烧室(11)的热气体掺合的混合器(12)、第二焚烧器(13)以及第二燃烧室(14)。连续燃烧器布置(4)还包括具有冷却通道(15,16,17,18)的四个冷却区。在操作期间，冷却气体(33)流过冷却通道(15,16,17,18)。本公开还涉及一种用于操作具有此类连续燃烧器布置(4)的燃气涡轮(1)的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于燃气涡轮的连续燃烧器布置，其中将稀释气体掺合到连续燃烧器布置中。本专利技术另外涉及一种用于操作燃气涡轮的方法，其中将稀释气体掺合到连续燃烧器布置中。
技术介绍
由于由非稳定可再生来源如风或太阳能增加的发电，故现有的基于燃气涡轮的发电设备日益用于平衡功率需求和稳定电网。因此，需要改进的操作灵活性。这隐含了燃气涡轮通常在低于基本负载设计点的负载下操作，即，在低燃烧器入口和点燃温度下。同时，排放极限值和总体排放许可变得更严格，以使需要在较低的排放值下操作，还在部分负载操作下和瞬变期间保持低排放，因为这些还解决了累积排放极限。现有技术的燃烧系统设计成在操作状态下应对某些可变性，例如，通过调整压缩机入口质量流或控制不同焚烧器、燃料级或燃烧器之间的燃料分流。然而，这不足以满足新的要求。为了进一步减小排放和增大操作灵活性，DE10312971A1中已经提出了连续燃烧。取决于操作状态，具体是第一燃烧室的热气体温度，可必要的是在它们被容许进入第二焚烧器(也称为连续焚烧器)之前冷却热气体。该冷却可对允许燃料喷射和喷射的燃料与第一燃烧器的热烟道气体在第二焚烧器中的预混而言为有利的。为了燃气涡轮使用此类连续燃烧器布置的安全且有效的操作，需要具有冷却气体的低消耗的燃烧室的良好冷却。常规冷却方法需要热交换器结构，其导致主热气流中的高压降，或者提出了冷却介质从侧壁喷射。冷却气体的喷射相对于总质量流减少了第一燃烧器中的主流，这对以此类连续燃烧器布置操作的燃气涡轮的效率不利，并且全部流的受控冷却为困难的。
技术实现思路
本公开的目的在于提出一种用于具有混合区段的连续燃烧器布置的冷却方案，该混合区段用于稀释气体在第一燃烧室与第二焚烧器之间掺合。稀释气体在混合区段中掺合，以提供对于第二焚烧器的适合的入口流状态。具体而言，热气体冷却至预定热气体温度。此外，速度和含氧量可针对第二燃烧器调节。偏离规定入口温度可导致第二焚烧器中的高排放(例如，NOx、CO和未燃烃)和/或逆燃。逆燃和NOx由高入口气体温度或高氧浓度引起的喷射燃料的缩短的自燃时间引起，这引起较早点燃(导致逆燃)或缩短的燃料空气混合时间，导致燃烧期间的局部热点，并且因此增加NOx排放。由于延长的自燃时间，故低温区域可引起CO排放。这可减小CO到CO2燃尽的时间，以及降低的局部火焰温度，这可进一步减慢CO到CO 2的燃尽。最终，局部热点可导致混合器下游的某些区域中的过热。为了实现以连续燃烧器布置操作的燃气涡轮的高效率，需要高燃烧温度和特别是高燃烧器出口温度。为了允许高燃烧温度，良好的冷却方案是先决条件。冷却气体必须高效地使用，并且由冷却气体获取的热可有利地用于燃烧过程中。根据实施例，一种连续燃烧器布置包括以流体流动连接连续地布置的第一焚烧器、第一燃烧室、用于使稀释气体与在操作期间离开第一燃烧室的热气体掺合的混合装置、第二焚烧器，以及第二燃烧室，其中混合器适于以在第一燃烧室与第二焚烧器之间延伸的热气体流动通路来引导燃烧气体。此类混合器包括导管，其具有适于连接于第一燃烧室的上游端处的入口，以及适于连接于第二焚烧器的下游端处的出口。连续燃烧器布置还包括四个冷却区: 具有第一冷却通道的第一燃烧室冷却区，该第一冷却通道由第一燃烧室壁和第一护套界定，该第一护套包围第一燃烧室壁。具有第二冷却通道的混合器冷却区，该第二冷却通道由混合器壁和第二护套界定，该第二护套包围混合器壁。具有第三冷却通道的第二焚烧器冷却区，该第三冷却通道由第二焚烧器壁和第三护套界定，该第三护套包围第二焚烧器壁。具有第四冷却通道的第二燃烧室冷却区，该第四冷却通道由第二燃烧室壁和第四护套界定，该第四护套包围第二燃烧室壁。冷却气体在操作期间流过冷却通道。对于吸气的燃气涡轮，冷却气体典型地是空气。例如，对于具有烟道气体再循环的燃气涡轮，压缩机的入口空气为包括空气和烟道气体的混合物的气体。因此，冷却气体包括空气和烟道气体的混合物。冷却气体还可包括蒸汽或其它成分。在闭合回路的燃气涡轮中，冷却气体例如可为C02或N2。根据一个实施例，至少一个冷却通道流体地连接于相邻的冷却通道，使得用于在一个冷却通道中冷却的冷却气体的至少一部分还用于在操作期间在相邻的冷却通道中冷却。在另一个实施例中，至少三个冷却通道成排地流体地连接于彼此，使得用于在一个冷却通道中冷却的冷却气体的至少一部分还用于在操作期间连续地冷却其它两个冷却通道。在又一个实施例中，所有四个冷却通道成排地流体地连接于彼此，使得用于在一个冷却通道中冷却的冷却气体的至少一部分还用于在操作期间连续地冷却其它冷却通道。冷却通道的串行布置允许了冷却气体的有效再使用。因此，更多压缩机排出气体可直接给送到燃烧器中，而不同于其中冷却通道以冷却气体平行给送的布置。根据另一个实施例，至少两个冷却通道直接连接于压缩机的出口，使得离开压缩机的压缩气体被容许直接进入至少两个冷却通道。该布置避免了插置区中的冷却气体的预先热获取。因此，冷却气体可在相对低温度下提供至相应的冷却通道。此外，对单独的冷却通道的直接冷却气体供应相对于具有连续冷却的方案减小了冷却气体的压力要求。冷却气体仅需要在克服与流过一个冷却通道相关联的压力损失所需的压力下。穿过第一焚烧器的气流可通过使用冷却气体和稀释气体来显著地减少。为了增加穿过第一焚烧器的流动，在一个实施例中，稀释气体入口可流体地连接于冷却通道的出口。在此类布置中，用于在一个冷却通道中冷却的冷却气体的至少一部分在操作期间在混合器中与热气体掺合。冷却气体作为稀释气体的该再使用有效地减少了压缩气体的量，该压缩气体围绕第一焚烧器旁通。根据实施例，第二冷却通道在第二燃烧气体喷射上游流体地连接于第二焚烧器的热气体流动通路。在该布置中，冷却气体的至少一部分在操作期间流过第二冷却通道的至少一部分之后在第二燃料喷射上游给送到第二焚烧器中。根据又一个实施例，第一焚烧器流体地连接于第一冷却通道的出口。在该布置中，冷却气体的至少一部分在操作期间流过第一冷却通道的至少一部分之后给送到第一焚烧器中。在又一个实施例中，至少一个冷却通道具有相对于热气体的流动方向的下游端处的入口，以及相对于热气体的流动方向的冷却通道的上游端处的出口开口。在此类布置中，在操作期间，冷却气体的至少一部分以与热气体流动方向的逆流流动。此外或作为备选，至少一个冷却通道具有在相对于热气体的流动方向的上游端处的入口，以及相对于热气体的流动方向的冷却通道的下游端处的出口开口。在此类布置中，冷却气体的至少一部分在操作期间以与热气流的同向流流动。冷却区中的冷却流不需要限于整个区的一个方向。在一个实施例中，至少一个冷却通道具有相对于热气体的流动方向在下游端与上游端之间的入口。冷却通道还具有相对于热气体的流动方向在冷却通道的上游端处的出口开口，以及相对于热气体的流动方向在冷却通道的下游端处的出口开口。在操作期间，冷却气体的至少一部分以与热气体流动方向的逆流从入口流至上游出口，并且其中冷却气体的至少一部分以与热气流的同向流从入口流至下游出口。例如，如果朝下游出口流动的冷却气体用于密封和冷却燃烧室与涡轮之间的界面，则这可对于第二燃烧室冷却区是有利的。朝上游出口流动的冷却气体可进一步用于冷却混合器。此外，其还可用作稀释空气和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续燃烧器布置(4)，包括以流体流动连接连续地布置的第一焚烧器(10)、第一燃烧室(11)、用于经由稀释气体入口(19)使稀释气体(32)与在操作期间离开所述第一燃烧室(11)的热气体掺合的混合器(12)、第二焚烧器(13)，以及第二燃烧室(14)，其中所述混合器(12)适于以在所述第一燃烧室(11)与所述第二焚烧器(13)之间延伸的热气体流动通路来引导燃烧气体，包括导管，所述导管具有适于连接于所述第一燃烧室(11)的上游端处的入口，以及适于连接于所述第二焚烧器(13)的下游端处的出口，所述连续燃烧器布置(4)还包括具有由第一燃烧室壁(24)和包围所述第一燃烧室壁(24)的第一护套(20)界定的第一冷却通道(15)的第一燃烧室冷却区、具有由混合器壁(25)和包围所述混合器壁(25)的第二护套(21)界定的第二冷却通道(16)的混合器冷却区、具有由第二焚烧器壁(26)和包围所述第二焚烧器壁(26)的第三护套(22)界定的第三冷却通道的第二焚烧器冷却区，以及具有由第二燃烧室壁(27)和包围所述第二燃烧室壁(27)的第四护套(23)界定的第四冷却通道(18)的第二燃烧室冷却区，并且其中冷却气体在操作期间流过所述冷却通道(15,16,17,18)。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：E弗雷塔格，A埃罗格鲁，M毛雷，P斯图塔福德，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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