[发明专利]催化地稳定的燃气轮机燃烧器

说明书

技术领域

本申请大致涉及燃气轮机引擎(gas turbine engines)，更具体地说，涉及用于燃气轮机的催化地稳定的(catalytically stabilized)燃烧器(combustor)。

背景技术

在高于大约2800华氏度(大约1538摄氏度)的温度下，存在于空气中的氮和氧组合而形成氮氧化物(NO和NO₂，统称为NO_X)。结果，现代的低排放的燃气轮机通常使用非常稀薄的、预混合火焰(flame)，以实现低NO_X的燃烧。可运行边界包括“稀薄熄火”(“LBO”)，其可能导致一个或多个燃烧器中的火焰部分地或完全地熄灭。另一边界是声压振荡或燃烧动态(combustion dynamics)。这些燃烧动态可能影响燃烧系统整体上的可操作性或耐用性。结果就是，可能需要单独地调整各个燃气轮机，以在保持运转同时仍满足排放控制要求。然而，这种调整不仅可能影响试运行所需要的时间，而且还可能需要处理环境变化或负荷变化。

可通过为燃烧器提供稳定的锚固火焰(anchoring flame)来影响LBO边界和燃烧动态边界。在较老式的低NO_X的燃烧器中，这种锚固火焰可通过引燃扩散焰(piloting diffusion flame)来提供。然而，这种类型的引燃可能造成NO_X排放高于所希望的或可容许的水平。具体地说，在现代的带有高燃烧温度的燃气轮机中，扩散引燃的使用将使得所希望的单位数的NO_X排放难以被达到。

因而，对于低NO_X的燃烧器而言，需要获得更稳定的锚固火焰。这种稳定的锚固火焰应减少熄火的倾向性，提高高温段(hot section)的寿命，放松调整要求，并扩大低NO_X的运行范围。

发明内容

因此，本申请提供了一种用于燃气轮机的燃烧器。燃气轮机燃烧器可包括里面带有催化剂的中心燃烧喷嘴和若干个围绕中心燃烧喷嘴的外燃烧喷嘴。

本申请还提供了带有中心燃烧喷嘴和若干个外燃烧喷嘴的燃气轮机燃烧器的运行。该方法包括如下步骤：将催化剂定位在中心燃烧喷嘴中，并将离开中心燃烧喷嘴的燃料-空气混合物调节至大约1000华氏度至1500华氏度(大约538摄氏度至816摄氏度)的温度范围内。

本申请还提供了一种燃气轮机燃烧器。这种燃气轮机燃烧器可包括里面带有催化剂的催化燃烧喷嘴和若干个定位在催化燃烧喷嘴附近的非催化燃烧喷嘴。

结合附图和附属权利要求，通过回顾以下所作的详细说明，本领域中的普通技术人员将明晰本申请的这些特征以及其它特征。

附图说明

图1是燃气轮机引擎的侧面横截面图，其显示了压缩机、透平和燃烧器的部分。

图2是在这里所述的干式低NO_X燃烧器的前平面图。

图3是在这里所述的催化燃烧器的侧面横截面图。

零部件清单：

100  燃气轮机引擎

110  压缩机

120  燃烧器

130  燃烧筒

140  涡轮节

150  轴

160  DLN2.6燃烧器

170  第一喷嘴

175  歧管

180  第二喷嘴

190  第三喷嘴

200  第四喷嘴

210  第五喷嘴

220  第六喷嘴

230  催化燃烧器

240  催化喷嘴

250  催化剂层

具体实施方式

现在参看图纸，在所有的这几张图纸中相似的标号表示相似的元件，图1显示了燃气轮机引擎100的一部分。总地说来，燃气轮机引擎100包括压缩机110。压缩机110压缩进入的气流。然后，气流排放至燃烧器120。燃烧器120包括若干个燃烧筒(combustion cans)130。压缩空气和燃料在燃烧筒130中被点燃，并被用于驱动涡轮节140。在涡轮节140中，热的燃烧气体的能量转换成机械功。一些功通过轴150而用于驱动压缩机110，而其余部分可用于驱动负载，例如发电机。