[发明专利]用于燃气涡轮机的燃烧动态特性控制的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮机燃烧器，且更具体而言，涉及用于通过改变各个喷嘴组中的燃料喷嘴阻抗来控制燃气涡轮机燃烧动态特性的系统和方法。

背景技术

多罐式燃气涡轮机燃烧系统的各个罐典型地包括2-3个或更多个不同的燃料供应喷嘴组。在不同的组中的这些燃料供应喷嘴在几何上大体相同，差别仅涉及燃料流量。到不同的喷嘴组的燃料流的相对量称为燃料划分(split)，这是用以控制燃烧动态特性的主要工具之一。但是，实现最低动态特性的最佳状态通常并不对应于适用于最小排放的运行状态，反之亦然。

当与燃烧器的自然模式耦联时，燃烧器罐内的不稳定的火焰会建立反馈循环，且可导致对硬件具有潜在的损害的高幅压力脉动。这些问题对于用来产生更低排放的现代贫(燃料)预混合燃烧系统而言更加明显，且已经以各种方式(包括修改发生机制、改变燃烧器几何以及主动和被动控制)来解决这些问题。

因为多喷嘴燃气涡轮机燃烧系统中的不同的火焰组彼此的互相作用可为导致/控制燃烧器的燃烧动态特性的关键因素，所以将有利且有益的是提供用于以在实现最小化排放的同时降低燃烧动态特性幅度的方式、以均匀燃料划分来操作燃气涡轮机的系统和方法。

发明内容

简要地，根据一个实施例，一种燃烧器包括多个燃料喷嘴，其中，至少一个喷嘴接收来自第一燃料线路的燃料，并且此外，其中，至少一个不同的喷嘴接收来自第二燃料线路的燃料，各个燃料线路具有对应的阻抗，从而使得第一燃料线路阻抗不变地或可变地不同于第二燃料线路阻抗。燃料线路的阻抗由喷嘴的几何尺寸和燃料流率控制。到各个喷嘴的总燃料的部分称为燃料划分。当在各个喷嘴组之间分配的每个喷嘴的燃料的量相同时，这个状态称为均匀燃料划分。

根据另一个实施例，一种燃烧器包括多个燃料喷嘴，其中，至少一个喷嘴接收来自第一燃料线路的燃料，并且此外，其中，至少一个不同的喷嘴接收来自第二燃料线路的燃料，各个喷嘴包括不变地或可变地不同于至少一个其它喷嘴燃料线路阻抗的燃料线路阻抗。

根据又一个实施例，一种燃烧器构造成以便通过借助于各个喷嘴组中的几何变化或惰性物添加改变燃料阻抗，在燃烧器均匀燃料划分状态期间，在与利用这样的多燃料喷嘴燃烧器-其使用具有相同或相似的阻抗的喷嘴和阻止达到同样低的燃烧排放水平的高的动态特性-在燃烧器均匀燃料划分状态期间可获得的燃烧动态特性水平相比更低的燃烧动态特性水平处来最小化燃烧排放。

附图说明

当参看附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，同样的符号在所有图中表示同样的部件，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的、具有多个喷嘴组的燃烧器罐，其中，用于一个喷嘴组的预工作孔(pre orifice)和后工作孔(post orifice)大小不同于用于另一个喷嘴组的预工作孔和后工作孔大小；

图2示出了采用图1中描绘的燃烧器罐的燃气涡轮机；以及

图3为图2中描绘的燃烧器的更详细的视图。

虽然以上标识的图形阐明了备选实施例，但是如在论述中所注意到的那样，还构思了本发明的其它实施例。在所有情况下，本公开以代表且非限制的方式提出了本发明的示出的实施例。本领域技术人员可设计落在本发明的原理的范围和精神内的许多其它修改和实施例。

部件列表

(10)燃烧器罐

(12)喷嘴组

(14)喷嘴组12喷嘴

(16)喷嘴组12喷嘴

(18)喷嘴组12喷嘴

(20)喷嘴组

(22)喷嘴组20喷嘴

(24)喷嘴组20喷嘴

(26)喷嘴组

(28)喷嘴组26喷嘴

(30)喷嘴组12燃料线路

(32)喷嘴组20燃料线路

(34)喷嘴组26燃料线路

(36)喷嘴预工作孔

(38)喷嘴后工作孔

(50)燃气涡轮机系统

(52)压缩机

(54)燃烧器

(56)燃气涡轮机

(58)燃料喷嘴

(60)燃烧室

具体实施方式