延迟贫喷射系统构造技术方案

本发明专利技术涉及延迟贫喷射系统构造，具体而言，提供了一种燃气涡轮发动机（１０），且其包括：具有第一内部（２１）的延迟贫喷射（ＬＬＩ）兼容的燃烧器（２０），通过燃料回路（７０）供应至此的第一燃料可在第一内部中燃烧；涡轮（５０）；包括第二内部（４１）的过渡区域（４３），通过燃料回路（７０）供应至此的第二燃料和第一燃料的燃烧产物可在第二内部中燃烧，该过渡区域（４３）布置成流体地将燃烧器（２０）和涡轮（５０）彼此联接；以及多个燃料喷射器（６０），其被过渡区域（４３）结构性地支撑并联接到燃料回路（７０）上，且构造成将第二燃料供应给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任何一个中的第二内部（４１）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各方面涉及延迟贫喷射(late lean injection,LLI)燃料分级构造和获得该构造的方法。
技术介绍
当前，一些燃气涡轮发动机未能以高效率运行并产生不期望的空气污染排放物。由燃烧传统碳烃燃料的涡轮机通常产生的主要空气污染排放物是氮氧化物、一氧化碳和未燃的烃类。为此，由于燃气涡轮发动机中例如氮分子的氧化依赖于燃烧器中的高温和反应物在高温下在燃烧器内的驻留时间，通过将燃烧器温度维持在形成热N0x的水平之下或通过限制反应物在高温下的驻留时间(使得没有足够的时间来进行N0x生成反应)而降低热N0x形成的水平。 —种温度控制方法，包括在燃烧之前使燃料和空气预混合以形成它们的稀混合物。然而，已经懂得，对于重型工业燃气涡轮机，即便使用预混合稀燃料，由于燃烧产物的所需温度是如此的高，以致燃烧器必须在反应区中以超过热N0x形成阈值温度的峰值燃气温度运行，从而导致大量的N0x形成。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机，且其包括具有第一内部的延迟贫喷射(LLI)兼容的燃烧器，通过燃料回路供应至该第一内部的第一燃料可在该第一内部中燃烧；包括旋转涡轮叶片的涡轮，至少第一燃料的燃烧产物可接收到涡轮内，以便驱动涡轮叶片的旋转；包括第二内部的过渡区域，通过燃料回路供应至该第二内部的第二燃料和第一燃料的燃烧产物可在该第二内部中燃烧，该过渡区域布置成流体地将燃烧器和涡轮彼此联接；以及多个燃料喷射器，其由过渡区域结构性地支撑并联接到燃料回路上，并构造成将第二燃料供应给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任何一个中的第二内部。 结合附图根据下列描述，这些和其它优点和特征将变得清楚明白。附图说明 被认为是本专利技术的主题在说明书所附的权利要求中被特别地指出和清楚地要求保护。结合附图，根据下列具体实施方式，本专利技术的上述和其它特征和优点是显而易见的， 附图中 图1是包括延迟贫喷射能力的涡轮机的侧截面图； 图2是图示了图1的涡轮机的头端燃料分流百分比对点火温度的曲线的图形； 图3是图示了操作图1的涡轮机的方法的流程图； 图4A-4D是不同头端构造的侧截面图；以及 图5A-5D是不同燃料喷射器构造的透视图。 以示例的方式借助参考附图，具体实施方式解释了本专利技术的实施例以及优点和特 征。 部件列表 10燃气涡轮机11头端12多个预混合喷嘴13标准燃烧器构造14DLN1+燃烧器构造15DLN2+燃烧器构造16DLN2. 6/2. 6+燃烧器构造20燃烧器21第一内部30压縮机40套筒41第二内部42稀释孔43过渡区域50涡轮4<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>具体实施例方式参考图l，提供了燃气涡轮发动机IO，其包括具有第一内部21的燃烧器20，通过 燃料回路70供应至此的第一燃料可在该第一内部21中燃烧；压縮机30，入口空气由该压 縮机压縮并至少提供给燃烧器20和过渡区域43 ;以及包括旋转涡轮叶片的涡轮50，至少第 一燃料的燃烧产物可接收到涡轮内，以驱动涡轮叶片旋转。过渡区域43布置成流体地联接 燃烧器20和涡轮50，并包括第二内部41，其中通过燃料回路70供应至此的第二燃料和第 一燃料的燃烧产物可在该第二内部中燃烧。如图所示，燃烧器20和过渡区域43彼此结合， 以大体上具有头端11的形式，如下文将讨论的，该头端可具有多种构造。 如图1中所示，头端11可包括多个预混合喷嘴12。然而，如图4A-4D所示，其它的 头端11构造是可能的。这种备选构造包括但不限于图4A的标准燃烧器构造13、图4B的干 燥低NOx (DLN) 1+燃烧器构造14、图4C的DLN 2+燃烧器构造15和图4D的DLN 2. 6/2. 6+ 燃烧器构造16。又其它的燃烧器构造包括集成气化组合循环(IGCC)头端、催化头端、扩散 式头端和多喷嘴安静燃烧(MNQC)式头端。 对于各上述头端11构造，应当了解的是，构造的形式可以是延迟贫喷射(LLI)兼 容的。LLI兼容的燃烧器是具有超过2500下的出口温度的任何燃烧器，或者处理含有比具 有大于10ms的热侧驻留时间的甲烷更易反应的成分的燃料的任何燃烧器。作为示例，DLN 1+燃烧器构造14的LLI兼容形式可具有小于2500 。F的出口温度，但可处理具有比甲烷 更易反应的成分的燃料。扩散式头端燃烧器的LLI兼容形式可具有超过2500下的出口温 度，并可处理具有比甲烷更易反应的成分的燃料。同样地，DLN 2.0/DLN 2+燃烧器构造15的LLI兼容形式可具有超过2500 °F的出口温度，并可处理具有比甲烷更易反应的成分的燃 料，而催化头端或DLN 2. 6/2. 6+燃烧器构造16的LLI兼容形式可具有超过2500 °F的出口 温度，并可处理具有比甲烷更易反应的成分的燃料。 多个燃料喷射器60中的每一个均被过渡区域43的外壁或过渡区域43周围的套 筒40的外壁结构地支撑，并延伸进入第二内部41至不同的深度。利用这种构造，各燃料 喷射器60均被构造成提供LLI燃料分级能力。就是说，各燃料喷射器60被构造成通过例 如沿一个方向(其通常横切于通过过渡区域43的主要流向)喷射燃料来将第二燃料(即 LLI燃料)供应给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任何一个中的第 二内部41。这样一来，燃烧器20和过渡区域43内的条件被分级以创建稳定燃烧的局部区 域。 参考图5A-5D，可见燃料喷射器60可具有不同的特征和功能。例如，如图5A中所 示，燃料喷射器60可包括套管式喷射器构造125。在此构造中，燃料通过管130中的喷嘴主 动地供应给过渡区域43的内部41，而空气被动地通过管130和套筒145之间的环形空间供 给，该套筒自冲击套筒表面140延伸至接口部分150。如图5B中所示，燃料喷射器60也可 包括旋涡式喷射器155。在此构造中，燃料通过歧管160主动地供应给过渡区域43的内部 41，而空气通过中心吹扫管165和/或经由涡旋式喷嘴170被动地供应。此外，如图5C和 5D中所示，燃料喷射器60构造的其它示例包括浓催化喷射器构造175，其包括浓催化元件 180 ;和多管/莲蓬头式喷射器构造185，其包括多个管190(燃料通过多个管供应给过渡区 域43)。在这些情况的每种情况下，应当了解的是，燃料喷射器60在对应于先前存在的过渡 区域43的外表面上的稀释孔42(如果有的话)的位置处可联接到过渡区域43上。这样一 来，由于不需要在过渡区域43的外表面中钻出额外的孔，制造成本和负面性能效果被限制 或充分地降低。如果稀释孔42不是已经存在，则燃料喷射器60可按需要置于过渡区域43 的外部上。 根据实施例，单轴向级包括当前运行的单燃料喷射器60，多轴向级(对于多级，这 里没有先行基础)包括多个当前运行的燃料喷射器60，它们各自布置在过渡区域43的多个 轴向位置处。单轴向圆周级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机（１０），包括：　　具有第一内部（２１）的延迟贫喷射兼容的燃烧器（２０），通过燃料回路（７０）供应至所述第一内部的第一燃料可在所述第一内部中燃烧；　　包括旋转涡轮叶片的涡轮（５０），至少所述第一燃料的燃烧产物能够接收到所述涡轮内，以便驱动所述涡轮叶片的旋转；　　包括第二内部（４１）的过渡区域（４３），通过所述燃料回路（７０）供应至所述第二内部的第二燃料和所述第一燃料的燃烧产物可在所述第二内部中燃烧，所述过渡区域（４３）布置成流体地将所述燃烧器（２０）和所述涡轮（５０）彼此联接；以及　　多个燃料喷射器（６０），其被所述过渡区域（４３）结构性地支撑，并联接到所述燃料回路（７０）上，且构造成将所述第二燃料供应给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任何一个中的所述第二内部（４１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KK文卡塔拉曼，RM瓦沙姆，H卡里姆，JC特里，LB小戴维斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]