燃烧器组件、燃气涡轮组件和用于操作燃烧器组件的方法技术

本发明专利技术涉及燃烧器组件、燃气涡轮组件和用于操作燃烧器组件的方法。一种用于燃气涡轮组件(1)的燃烧器组件(3)，包括：至少一个燃烧器单元(10)，其设有预混合燃烧器(15)；水/蒸汽喷射组件(48)，其包括水/蒸汽源(49)和水/蒸汽回路(50)，水/蒸汽回路(50)构造成将水/蒸汽供应至燃烧器组件(3)的至少一个燃烧器单元(10)；对于每个燃烧器单元(10)而言，水/蒸汽回路(50)包括至少一个喷射布局(53)，其布置在燃烧器单元(10)的至少一个空气通道(42；44；31)中。31)中。31)中。

【技术实现步骤摘要】
燃烧器组件、燃气涡轮组件和用于操作燃烧器组件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求享有提交于2021年12月30日的欧洲专利申请No.21218413.9的优先权，该欧洲专利申请的全部公开通过引用并入本文中。


[0003]本专利技术涉及一种用于燃气涡轮组件的燃烧器组件，并且涉及一种燃气涡轮组件，特别是发电厂的燃气涡轮组件。
[0004]本专利技术进一步涉及一种用于操作燃烧器组件的方法。

技术介绍

[0005]如已知的，用于发电厂的燃气涡轮组件包括压缩机、燃烧器单元以及涡轮。
[0006]特别地，压缩机包括被供应以空气的入口，以及压缩经过的空气的多个叶片。离开压缩机的压缩空气流动到仓室(即，封闭的容积)中，并且从那里流动到燃烧器单元中，在燃烧器单元中，压缩空气与至少一种燃料混合并燃烧。所得的热气体离开燃烧器单元，并且在涡轮中膨胀，从而产生机械功。
[0007]传统上，供应至燃气涡轮组件的燃烧器单元的燃料为天然气或石油。
[0008]市场需要燃气涡轮组件在未来利用不同于天然气或石油的燃料操作；特别地，燃气涡轮组件应当能够利用氢(纯氢)或包含氢的混合物正确地操作。混合物中的氢量可为小的或大的，例如，混合物可包含大约10％或30％或50％或70％或80％或90％或95％或更多的氢，并且其余可为天然气。
[0009]由于氢燃料的较高反应性，利用增加比例的氢燃料操作的燃烧器单元带来针对火焰逆燃和燃料喷射器过热的风险。
[0010]此外，较高的氢反应性增加NOx排放。
[0011]为了减少NOx排放并且为了增加操作灵活性，已开发包括执行顺序燃烧循环的燃烧器单元的燃气涡轮组件。
[0012]大体上，顺序燃烧器单元包括串联的两个燃烧器，其中每个燃烧器设有相应的喷燃器和燃烧室。遵循主气体流方向，上游燃烧器被称为“预混合”燃烧器，并且由压缩空气供给。下游燃烧器被称为“顺序”或“再热”燃烧器，并且由离开第一燃烧室的热气体供给。
[0013]根据第一已知的构造，两个燃烧器由高压涡轮在物理上分离。遵循主气体流，该第一构造包括压缩机、预混合燃烧器、高压涡轮、再热燃烧器以及低压涡轮。
[0014]根据第二已知的构造，预混合燃烧器和再热燃烧器直接一个在另一个下游地布置在公共壳(特别是筒形壳)内部，并且不使用高压涡轮。根据这种顺序燃气涡轮组件，提供多个筒形燃烧器，它们围绕涡轮轴线分布。
[0015]每个再热燃烧器优选地设有再热喷燃器和再热燃烧室，来自预混合物的热流排出到该再热燃烧室中。过渡管道布置在再热燃烧室的下游，并且将离开再热燃烧器的热气体朝向涡轮导引。
[0016]再热喷燃器可包括多个相同的喷射单元，它们绕着再热燃烧室沿周向布置，并且设计成将燃料均一地喷射到再热燃烧室中。
[0017]然而，在具有包括预混合燃烧或至少部分预混合燃烧的顺序燃烧循环的燃烧器单元中，与增加比例的氢燃料相关联的操作问题变得特别严重。
[0018]与天然气或石油相比，一旦氢或包含氢的混合物已被供应到燃烧器单元中，高得多的反应性就使所述氢或包含氢的混合物更快地燃烧；结果是，由氢或包含氢的混合物生成的火焰比由天然气或石油生成的火焰锚定得更靠上游。因此，在燃烧期间生成的热气体在燃烧器中具有较长的火焰后驻留时间，并且NOx具有更多时间来生成。

技术实现思路

[0019]因此，本专利技术的主要目的在于提供一种具有顺序燃烧循环的燃烧器单元，其中可使用氢燃料，而不影响燃烧器单元的可靠性，并且保证在法律限制之下的NOx排放。
[0020]根据本专利技术，通过一种用于燃气涡轮组件的燃烧器组件来实现该目的，该燃烧器组件包括：
[0021]·
至少一个燃烧器单元，其设有沿着气体流方向串联地布置的预混合燃烧器和再热燃烧器；
[0022]·
水/蒸汽喷射组件，其包括水/蒸汽源和水/蒸汽回路，该水/蒸汽回路构造成将水/蒸汽供应至燃烧器组件的至少一个燃烧器单元；对于每个燃烧器单元而言，水/蒸汽回路包括至少一个喷射布局，其布置在燃烧器单元的至少一个空气通道中。
[0023]本专利技术的另一目的还在于提供一种燃气涡轮组件，其中可使用氢燃料，从而保证燃气涡轮组件的可靠性，并且同时不影响NOx排放。
[0024]根据这些目的，本专利技术涉及一种如权利要求14中所要求保护的燃气涡轮组件。
[0025]本专利技术的另一目的还在于提供一种用于操作燃烧器单元的方法，该方法允许以可靠且成本有效的方式使用氢燃料，并且同时不影响NOx排放。
[0026]根据这些目的，本专利技术涉及一种如权利要求15中所要求保护的用于操作燃烧器单元的方法。
附图说明
[0027]为了更好地理解本专利技术及其优点，下面结合附图描述本专利技术的示例性实施例，在附图中：
[0028]‑
图1为根据本专利技术的设有燃烧器单元的燃气涡轮组件的示意性视图，其中为了清楚起见而移除部分；
[0029]‑
图2为根据本专利技术的燃烧器单元的示意性侧向截面视图，其中为了清楚起见而移除部分；
[0030]‑
图3为图2的燃烧器单元的细节的示意性透视图；
[0031]‑
图4为根据第一变体的图3的细节的示意性透视图；
[0032]‑
图5为根据第二变体的图3的细节的示意性透视图。
具体实施方式
[0033]图1为根据本专利技术的用于发电厂的燃气涡轮组件1的示意性视图。
[0034]燃气涡轮组件1包括压缩机2、燃烧器组件3以及涡轮4。压缩机2和涡轮4具有公共轴线A，并且形成能够绕着轴线A旋转的转子5的相应区段。
[0035]如已知的，周围空气6进入压缩机2中并被压缩。压缩空气7离开压缩机2并进入仓室8(即，由主壳9限定的容积)。压缩空气7从仓室8进入燃烧器组件3，燃烧器组件3包括多个燃烧器单元10，它们围绕轴线A环形地布置。燃烧器单元10通常限定为“筒形燃烧器”。在燃烧器单元10中，至少一种燃料被喷射，并且空气/燃料混合物被点燃，从而产生输送至涡轮4的热气体11。
[0036]如图2中更好地示出的，每个燃烧器单元10容纳在主壳9的相应的入口孔中，并且具有轴线B。
[0037]燃烧器单元10包括沿着气体流M串联的第一或预混合燃烧器15、混合器17、第二或再热燃烧器16以及过渡管道19，过渡管道19将离开再热燃烧器16的热气体朝向涡轮4(在图2中未示出)导引。
[0038]根据未示出的变体，燃烧器单元10不包括预混合燃烧器15与再热燃烧器16之间的混合器。
[0039]根据未示出的变体，燃烧器单元10不包括预混合燃烧器15与再热燃烧器16之间的混合器，并且包括布置在预混合燃烧器15与再热燃烧器16之间的高压涡轮。
[0040]根据未示出的变体，燃烧器单元10可包括单级燃烧器。换句话说，不存在再热燃烧器。
[0041]特别地，预混合燃烧器15包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气涡轮组件(1)的燃烧器组件(3)，包括：
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至少一个燃烧器单元(10)，其设有预混合燃烧器(15)；
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水/蒸汽喷射组件(48)，其包括水/蒸汽源(49)和水/蒸汽回路(50)，所述水/蒸汽回路(50)构造成将水/蒸汽供应至所述燃烧器组件(3)的所述至少一个燃烧器单元(10)；对于每个燃烧器单元(10)而言，所述水/蒸汽回路(50)包括至少一个喷射布局(53)，其布置在所述燃烧器单元(10)的至少一个空气通道(42；44；31)中。2.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其中，所述至少一个燃烧器单元(10)设有再热燃烧器(16)，其沿着气体流方向(D)布置在所述预混合燃烧器(15)的下游。3.根据权利要求1或2所述的燃烧器组件，其中，所述燃烧器单元(10)的所述至少一个空气通道(42；44)将空气供应至所述第一燃烧器(15)。4.根据权利要求2或3所述的燃烧器组件，其中，所述燃烧器单元(10)的所述至少一个空气通道(31)将空气供应至所述再热燃烧器(16)。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的燃烧器组件，其中，所述燃烧器单元包括布置在所述第一燃烧器(15)与所述再热燃烧器(16)之间的混合器(17)；所述燃烧器单元(10)的所述至少一个空气通道(31)将空气供应至所述混合器(17)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的燃烧器组件，其中，所述预混合燃烧器(15)包括至少一个预混合喷燃器(20)和第一燃烧室(22)；所述喷射布局(53)布置在空气室(42；44)中，从而将空气供应至所述至少一个预混合喷燃器(20)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括外壳(39)，其包括管状部分(40)和罩(41)；所述罩(41)固定在所述管状部分(40)的一个端部处，以将其封闭；所述管状部分(40)包绕限定所述第一燃烧室(22)的壁预混合衬套(27)，从而留有限定环...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：