[发明专利]燃气涡轮机预混合系统

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及用于燃气涡轮机的预混合系统，且更特别地，涉及采用由燃料和空气混合区域分开的一对燃料和空气混合板的预混合系统。

背景技术

通常，燃气涡轮机燃烧压缩空气和燃料的混合物，以产生热的燃烧气体。燃气涡轮发动机效率可随着燃烧气体温度上升而上升。然而，在高温下可形成诸如一氧化氮和二氧化氮(统称为NOx)的化合物，其受到政府规章的限制。此外，形成NOx的化学反应的速度通常可为温度的指数函数。因此，可能期望控制温度以阻止NOx形成，同时允许足够高的温度以便在有效范围内运行燃气涡轮发动机。但是，即使是在受控的温度下，由于压缩空气和燃料的不均匀混合，可能出现热点，这又可促进NOx的形成。

发明内容

某些实施例与以下简述的最初要求保护的发明的范围相称。这些实施例不意图限制所要求保护发明的范围，相反这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。事实上，本发明可包括可与以下陈述的实施例相似或相异的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包括燃烧器和设置在该燃烧器内的预混合系统。该预混合系统包括上游混合板、下游混合板和预混合区；该上游混合板带有用来引导燃料和空气通过第一混合板的第一燃料通道和第一空气通道；该下游混合板带有用来引导燃料和空气通过第二混合板到达燃烧室的第二燃料通道和第二空气通道；预混合区形成在上游混合板和下游混合板之间，并构造成从上游混合板将燃料和空气引入下游混合板。

在第二实施例中，一种系统包括燃烧器衬里，安装在该燃烧器衬里中并构造成引导压缩空气和燃烧燃料穿过预混合区以形成燃料-空气混合物的上游混合板，安装在该燃烧器衬里中并构造成将另外的燃烧燃料与燃料-空气混合物混合以形成燃烧混合物的下游混合板，以及构造成燃烧该燃烧混合物的燃烧室。

在第三实施例中，一种方法包括引导燃烧燃料的第一流穿过上游混合板以形成燃料-空气混合物，引导该燃料-空气混合物穿过预混合区至下游混合板，引导燃烧燃料的第二流穿过该下游混合板以将该第二流与该燃料-空气混合物混合，以及响应于对驻焰(flame holding)和/或增加的NOx排放的探测而调节该第一流、第二流或两者。

附图说明

当参考附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好地理解，贯穿附图，相似的标号代表相似的部件，其中：

图1是可采用预混合系统的燃气涡轮发动机的实施例的示意性作业图；

图2是穿过纵向轴线取截面的图1的燃气涡轮发动机的实施例的截面图；

图3是图2的燃气涡轮发动机的一部分的细节视图，描绘了具有预混合系统的燃烧器；

图4是图3中显示的预混合系统的实施例的细节视图；

图5是描绘操作采用预混合系统的燃气涡轮发动机的方法的流程图；

图6是可用在图4的预混合系统中的预混合板的实施例的剖视图；以及

图7是可用在图4的预混合系统中的预混合板的另一个实施例的剖视图。

元件列表

10    系统

12    燃气涡轮发动机

16    空气进气部分

18    压缩机

20    燃烧器部分

22    涡轮

24    排气部分

26    轴

28    燃烧器壳体

29    纵向轴线

30    燃烧器

32    预混合系统

34    燃烧室

36    燃料入口

38    端盖

40    过渡部分

42    叶片

44    外壳

46    衬里

48    流套筒

50    上游板

52    下游板

54    预混合部分

56    长度

58    上游燃料通道

60    下游燃料通道

62    燃料通道

64    空气通道

66    空气管

68    流调节器

70    空气旁通

72    控制器

74    火焰探测器

76    火焰探测器

78    CEM

80    方法

82    框

84    框

86    框

88    框

90    框