[发明专利]带有可调空气分流的延迟贫喷射

说明书

相关申请的交叉引用 

该申请涉及以下申请：”Late Lean Injection with ExpandedFuel Flexibility”(“具有扩展燃料适应性的延迟贫喷射”)；”Late LeanInjectiion System Configuration”(“延迟贫喷射系统结构”)；”Late LeanInjection Fuel Injector Configuration”(“延迟贫喷射燃料喷射器结构”)；”Late Lean Injection Fuel Staging Configuration”(“延迟贫喷射燃料分级结构”)；”Late Lean Injection for Fuel Flexibility”(“用于燃料适应性的延迟贫喷射”和”Late Lean Injection Control Strategy”(“延迟贫喷射控制策略”)，这些申请均与本申请同时提交，并通过引用结合于本文。 

技术领域

本发明的方面针对延迟贫喷射(LLI：late lean injection)燃料分级结构及其实现方法。 

背景技术

目前，一些燃气轮机发动机未能以高效率操作，并产生不希望的空气污染排放物。通常，由燃烧传统碳氢燃料的涡轮产生的主要空气污染排放物为氮氧化物、一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物。对此，由于燃气轮机发动机中例如分子氮的氧化取决于燃烧器中的高温和处于高温的反应物在燃烧器中的存留时间，所以通过将燃烧器温度维持在低于热NOx形成的水平，或通过限制处于高温的反应物的存留时间，使得NOx形成反应的时间不足，从而降低热NOx形成的水平。 

一种温度控制方法涉及在燃烧之前预先混合燃料和空气以形成贫混合物。然而，已经看出，对于重型工业燃气轮机，即使使 用预先混合的贫燃料，燃烧产物的所需温度也太高，以致燃烧器必须在反应区以超出热NOx形成的阈值温度的峰值气体温度操作，导致大量NOx形成。 

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种燃气轮机发动机，其包括：燃烧器，具有第一内部，通过燃料回路供应给第一内部的第一燃料可在第一内部中燃烧；涡轮机，包括旋转涡轮叶片，至少可接收第一燃料的燃烧产物，以给涡轮叶片的旋转提供动力；过渡区，包括第二内部，通过燃料回路给第二内部供应的第二燃料和第一燃料的燃烧产物可在第二内部中燃烧，过渡区设置成将燃烧器和涡轮机彼此流体地联接；多个燃料喷射器，在结构上由过渡区支撑并联接在燃料回路上，且构造成给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任一个的第二内部供应第二燃料；压缩机，流体地联接在燃烧器和过渡区上，通过压缩机将空气供应给第一内部和第二内部，用于在第一内部和第二内部中燃烧；和控制系统，联接在燃料回路上并构造成控制给第一内部和第二内部的空气的相对量和由燃料回路供应给第一内部和第二内部的第一燃料和第二燃料的相对量。 

根据本发明的另一方面，提供了一种燃气轮机发动机，其包括：燃烧器，具有第一内部，通过燃料回路给所述第一内部供应的第一燃料可在第一内部中燃烧；和涡轮机，包括旋转涡轮叶片，至少可接收第一燃料的燃烧产物，以给涡轮叶片的旋转提供动力，所述燃气轮机发动机包括：过渡区，包括第二内部，由燃料回路给所述第二内部供应的第二燃料和第一燃料的燃烧产物可在第二内部中燃烧，过渡区设置成将燃烧器和涡轮机彼此流体地联接；多个燃料喷射器，在结构上由过渡区支撑并联接在燃料回路上，且构造成给单轴向级、多轴向级、单轴向圆周级和多轴向圆周级中的任一个的第二内部供应第二燃料；压缩机，流体地联接在燃烧器和过渡区上，通过压缩机将 空气供应给第一内部和第二内部，用于在第一内部和第二内部中燃烧；和控制系统，联接在燃料回路上，并构造成控制给第一内部和第二内部的空气的相对量和由燃料回路供应给第一内部和第二内部的第一燃料和第二燃料的相对量。 

根据本发明的再一方面，提供了一种操作燃气轮机发动机的方法，其中涡轮机通过过渡区流体地联接在燃烧器上，过渡区介于涡轮机和燃烧器之间，且其中，压缩机给燃烧器和过渡区供应空气，所述方法包括：给燃烧器中的第一内部供应第一燃料；在燃烧器中的第一内部中燃烧第一燃料；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一个的过渡区中的第二内部供应第二燃料；在过渡区的第二内部中燃烧第二燃料和从第一内部接收的燃烧产物的流；和控制供应给第一内部和第二内部的空气和第一燃料和第二燃料的相对量。 

在结合附图的以下描述中，这些和其它优点、特征将变得更加清楚。 

附图说明