燃气涡轮燃烧系统技术方案

本发明专利技术涉及燃气涡轮燃烧系统，其中该燃气涡轮包括：至少一个压缩机；用于产生工作气体的至少一个燃烧室，其中，该燃烧室连接成从压缩机接收压缩空气；至少一个涡轮，其连接成从该燃烧室接收工作气体。燃烧室由单独的筒形燃烧器构成或者包括布置成环形筒式架构的一些筒形燃烧器，其中，筒形燃烧器具有至少一个预混炉。混合物的点火在预混炉出口处开始，并且火焰借助回流区在预混炉出口的区域中稳定。筒形燃烧器包括在筒形燃烧器内均匀地布置或分成至少两组的一些预混炉。

Gas turbine combustion system

The invention relates to a gas turbine combustion system, wherein the gas turbine comprises at least one compressor; for at least one combustion chamber, which produce gas, the combustion chamber is connected to receive the compressed air from the compressor; at least one turbine, connected to the receiving gas from the combustion chamber. The combustion chamber is composed of a separate cylindrical burner or includes some cylindrical burners arranged in an annular cylindrical structure in which the cylindrical burner has at least one premix. The ignition of the mixture begins at the pre mixing furnace outlet and the flame is stabilized in the zone of the pre mixing furnace by means of the recirculation zone. The cylindrical burner includes evenly arranged or divided into at least two sets of pre mixing furnaces in a cylindrical burner.

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮燃烧系统
本专利技术涉及根据权利要求1和2所述的燃气涡轮燃烧系统。本专利技术另外涉及用于操作带有筒形燃烧器的涡轮的方法，该筒形燃烧器包括根据本说明书的多个预混炉。
技术介绍
US 6935116 BI公开了一种用于降低污染排放(例如NOx和CO)同时能够在较低负载条件下提供稳定燃烧的燃气涡轮燃烧系统。该燃烧系统包括具有中心轴线的壳体，其与发动机压缩机流体连通，以及固定至该壳体的端盖。在优选实施例中，端盖包括绕端盖以第一阵列布置的多个第一喷射器以及绕端盖以第二阵列布置的多个第二喷射器，其中第二阵列在第一阵列的径向外部。第一旋流器(也称为旋流产生器)位于端盖附近，其具有定向为大致垂直于壳体中心轴线的多个通道，以用于将旋流大致径向向内引导至压缩空气的第一部分。喷射穿过第一和第二喷射器的燃料在通过圆顶段进入衬套之前与来自第一旋流器的压缩空气的第一部分混合。还通过位于尾部喷射器组件的歧管中的多个第三喷射器将额外的燃料引入到压缩空气的第二部分。第三喷射器被分成多个周向部段，以允许多种燃料围绕尾部喷射器组件周向地分级。为了增强在来自第三喷射器的燃料与压缩空气的第二部分之间的混合，第二旋流器定位在尾部喷射器组件附近以用于赋予旋流至压缩空气的第二部分。该燃料和空气在进入衬套并与来自第一旋流器区域的燃料和压缩空气的第一部分混合之前在位于衬套的第一部分与圆顶之间的第二通道中混合。在进入衬套后，来自第二通道的预混合物必须经历流动方向的完全逆转，这在衬套的前端处导致强再循环区。这些再循环区通过提供一个区域而帮助增加燃烧器稳定性，在该区域，热燃烧气体的一部分可被夹带并再循环以提供连续的点火至进入的预混合燃料和压缩空气。进到第一组、第二组和第三组喷射器中的每组喷射器的燃料流被独立控制，以允许遍及各种负载条件的燃料分级，以控制在每种负载设定下的NOx和CO排放。US 5577378公开了一种燃气涡轮组，其包括至少一个压缩机单元、用于产生工作气体的第一燃烧室，其中，第一燃烧室连接成从压缩机单元接收压缩空气。此外，第一燃烧室是具有多个预混炉的环形燃烧室。第一涡轮连接成从第一燃烧室接收工作气体。第二燃烧室连接成从第一涡轮接收排放的工作气体并将工作气体传送至第二涡轮。第二燃烧室包括:环形管道，其形成沿流动方向从第一涡轮的出口延伸到第二涡轮的入口的燃烧空间；用于将燃料引入第二燃烧室中以用于燃料自燃的装置。多个涡流产生元件在用于引入燃料的装置的上游被安装在第二燃烧室中；并且，单个转子轴由不多于两个轴承支撑，该至少一个压缩机单元，其中第一涡轮和第二涡轮连接在转子轴上，其中压缩机单元由至少一个压缩机构成。环形燃烧室包括多个单独的管状单元，其限定关于转子轴沿周向设置的燃烧空间。第一涡轮配置为用于使工作气体部分膨胀，使得从第一涡轮排出的工作气体具有足以用于第二燃烧室中的燃料自燃的温度。第二燃烧室中的涡流产生器被成形且定位成各自在流中产生涡流。因此，现有技术的燃烧系统(其利用根据文献EP 0321809 Al和/或EP0704657 Al的预混炉)是筒仓或环形设计类型，其中这些文件形成本说明书的一体部分。那些预混炉中的一个由组成完整本体的中空部分锥形体构成，其具有切向进气口槽以及用于气态燃料和液体燃料的进给通道，其中，中空部分锥形体的中心轴线具有沿流动方向增加的锥角并在纵向方向上彼此偏置而排布。燃料喷嘴(其燃料喷射位于部分锥形体的彼此偏置中心轴线的连接线的中部)在部分锥形体所形成的锥形内部中被放置在预混炉头部处。另一预混炉基本由旋流产生器构成，该旋流产生器基本由组成完整本体的中空部分锥形体构成，其具有切向进气口槽以及用于气态燃料和液体燃料的进给通道。中空部分锥形体的中心轴线具有沿流动方向增加的锥角并在纵向方向上彼此偏置而排布，其中，燃料喷嘴(其燃料喷射位于部分锥形体的彼此偏置中心轴线的连接线的中部)在部分锥形体所形成的锥形内部中被放置在预混炉头部处。混合路径设置在所述旋流产生器的下游，其中所述混合路径包括过渡管道，其沿流动方向在路径的第一部分内延伸，以用于将形成于所述旋流产生器中的流传送到所述混合路径的流的截面(其接合所述过渡管道的下游)中。与环形类型的设计相比，技术现状不提供不受局限的较高服务能力。由于相邻预混炉的操作干扰，沿周向方向分布的多个预混炉并不给予针对每种预混炉负载和燃料类型调整最佳燃烧的可能性。EP 1055879 Al公开了一种燃烧室组件，其包括为管状燃烧室的筒形燃烧器(参见第8栏第35行)。由燃料喷射器和混合管道构成的燃烧器装置沿着该管状燃烧室的轴线设置，其在筒形燃烧器内部的第一燃烧区内供应燃料-空气混合物。两个另外的装置沿着筒形燃烧器的侧壁设置，其中每一个将燃料-空气混合物喷射到筒形燃烧器中。该文献并不包含其中公开术语“预混炉”的任何段落。燃烧区从二级及三级燃料和空气混合管道明显间隔开。因此，以下推测是显而易见的:本文献中所公开的燃烧器是一种所谓的扩散炉装置。EP 1752709 A2公开了燃气涡轮系统中的再热燃烧。主要方面涉及再热装置，其布置在第一涡轮的下游，又一燃料流被喷射到该第一涡轮中，这增强了部分膨胀的工作气体流的温度上升。本文献在燃烧器的形状和实施例方面沉默，而且没有关于预混炉使用的公开。
技术实现思路
本专利技术基于以下目的:提出一个实施例和一种用于操作燃气涡轮的方法，其包括带有低污染排放(例如NOjP CO)的单个或顺序的燃烧，并且能够在整个操作范围内提供稳定的燃烧，包括在气态燃料和液体燃料下的较低负载条件，这允许以减少的CO排放操作。燃气涡轮系统的至少一个燃烧路径利用至少一个筒形燃烧器腔室，并且每个筒形燃烧器利用至少一个预混炉。术语“筒形燃烧器”是公知的技术术语，其指自包含的圆柱形或半圆柱形的燃烧室(管状燃烧空间)，其可形成有不同的截面面积。燃烧室可由单个或一些单独的或彼此互相依赖的筒形燃烧器构成，其以水平、倾斜、螺旋等形式围绕转子轴线布置成环。第一预混炉由组成完整本体的中空部分锥形体构成，其具有切向进气口槽以及用于气态燃料和液体燃料的进给通道，其中，中空部分锥形体的中心轴线具有沿流动方向增加的锥角且在纵向方向上彼此偏置而排布。根据文献EP 0321809 Al (其中该文献形成本说明书的一体部分)，燃料喷嘴在部分锥形体所形成的锥形内部中放置在预混炉头部处，其中燃料喷射位于部分锥形体的彼此偏置中心轴线的连接线的中部。用于热产生器的另一预混炉装置基本由以下装置构成:旋流产生器(基本根据EP0321809 Al)以用于燃烧空气流；用于燃料喷射的装置，以及设置在所述旋流产生器下游的混合管，其中所述混合管包括过渡管道，其沿流动方向在混合管的第一部分内延伸，以用于将形成于所述旋流产生器中的流传送到接合所述过渡管道下游的所述混合管的流的截面中，根据EP 0704657 Al，其中该文献形成本说明书的一体部分。另外的燃烧炉包括不同类型的锥形特征以用于预混燃烧，即:无旋流炉，带有至少一个轴向、径向或锥形旋流器的炉，或者其组合，以用于不同的流通道。至少根据上面确认的预混炉，筒形燃烧器可由不同预混炉的组合构成。预混炉的混合管可与锥形旋流器或与筒形燃烧器的前面结合。锥形旋流器和混合管的连接中的间隙被设计成允许小空气流进入混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮燃烧系统，其中，所述燃气涡轮包括：至少一个压缩机；用于产生工作气体的至少一个燃烧室，其中所述燃烧室连接成从所述压缩机接收压缩空气；至少一个涡轮，其连接成从所述燃烧室接收工作气体，其中所述燃烧室由单个筒形燃烧器构成或者包括布置成环形筒式架构的一些单独的或相互依赖的筒形燃烧器，其中所述筒形燃烧器具有至少一个预混炉，其中混合物的点火在所述预混炉出口处开始且火焰借助回流区在所述预混炉出口的区域中稳定，其中所述筒形燃烧器包括在所述筒形燃烧器内均匀地布置或分成至少两组的一些预混炉。

【技术特征摘要】
2012.07.09 EP 12175593.81.一种燃气涡轮燃烧系统，其中，所述燃气涡轮包括:至少一个压缩机；用于产生工作气体的至少一个燃烧室，其中所述燃烧室连接成从所述压缩机接收压缩空气；至少一个涡轮，其连接成从所述燃烧室接收工作气体，其中所述燃烧室由单个筒形燃烧器构成或者包括布置成环形筒式架构的一些单独的或相互依赖的筒形燃烧器，其中所述筒形燃烧器具有至少一个预混炉，其中混合物的点火在所述预混炉出口处开始且火焰借助回流区在所述预混炉出口的区域中稳定，其中所述筒形燃烧器包括在所述筒形燃烧器内均匀地布置或分成至少两组的一些预混炉。2.一种燃气涡轮燃烧系统，其中，所述燃气涡轮包括:至少一个压缩机；用于产生工作气体的第一燃烧室，其中所述第一燃烧室连接成从所述压缩机接收压缩空气，其中所述第一燃烧室的热气体至少被允许到中间涡轮或者直接或间接地到第二燃烧室，其中，所述第二燃烧器的热气体被允许到另一涡轮或者直接或间接地到能量回收，其中所述第一和/或第二燃烧室由单个筒形燃烧器构成或者包括布置成环形筒式架构的一些单独的或相互依赖的筒形燃烧器，其中所述筒形燃烧器具有至少一个预混炉，其中混合物的点火在所述预混炉出口处开始且火焰借助回流区在所述预混炉出口的区域中稳定，并且其中，所述筒形燃烧器包括在所述筒形燃烧器内均匀地布置或分成至少两组的一些预混炉。3.根据权利要求1至2中的一项所述的燃气涡轮燃烧系统，其特征在于，至少一个预混炉相对于其余预混炉沿轴向缩回。4.根据权利要求1至2中的一项所述的燃气涡轮燃烧系统，其特征在于，所述筒形燃烧器的预混炉被分为两组，每组带有一个或多个预混炉，其中第一组定位在所述筒形燃烧器面中且第二组在轴向位置中定位在所述第一组的下游，其中，所述第二组预混炉相对于所述筒形燃烧器的轴向延伸在倾斜位置中操作。5.根据权利要求1至4中的一项所述的燃气涡轮燃烧系统，其特征在于，所述预混炉基本由旋流产生器构成，所述旋流产生器基本由组成完整本体的中空部分锥形体构成，其具有切向空气入口槽以及用于气态燃料和液体燃料的进给通道，其中所述中空部分锥形体的中心轴线具有沿流动方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：FM根恩，N阿鲁里，J塞尔尼，A埃罗格鲁，E帕斯夸洛托，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：