[发明专利]尤其用于燃气轮机的燃烧器的工作方法和燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器的工作方法、一种燃烧器和一种燃气轮机。

背景技术

与涡旋稳定式系统相比，以预混合火焰射束为基础的燃烧系统由于放热区分散和没有涡旋诱发的涡流，尤其从热声学的观点带来一些优点。通过适当选择喷射脉冲可以产生小刻度的流动结构，它消散声诱发的放热波动，并因而抑制典型地在涡旋稳定式火焰时的压力脉动。

火焰射束通过混合而使高温再循环气体稳定化。为了建立其特征在于新气混合物延迟点火和分散放热区的DOC特有的燃烧状态，在预混通道内的燃料分布是一个重要的参数。因为在预混通道内的燃料分布不仅取决于所使用的燃料分配器，而且还取决于喷嘴与负荷有关的空气入流，所以必须采取附加措施，以便能可靠地形成期望的燃料剖面。

发明内容

以此为背景本发明第一个要解决的技术问题是，提供一种用于燃烧器的有利的工作方法。另一个技术问题在于提供一种有利的燃烧器。本发明第三个技术问题在于提供一种有利的燃气轮机。

第一个技术问题通过按权利要求1的方法得以解决，第二个技术问题通过按权利要求8的燃烧器得以解决，以及第三个技术问题通过按权利要求16的燃气轮机得以解决。从属权利要求包含本发明其他有利的扩展设计。

按本发明的燃烧器工作方法涉及一种燃烧器，它包括一条燃烧器轴线和至少一个喷嘴。但典型地存在一定数量围绕燃烧器轴线排列的喷嘴。所述至少一个喷嘴包括一条中心线、一个喷嘴出口和一个从中心线出发沿径向面朝燃烧器轴线的壁。一个含有燃料的流体质量流朝喷嘴出口方向流过所述至少一个喷嘴。按本发明的方法的特征在于，在喷嘴出口，在含有燃料的流体质量流与面朝燃烧器轴线的壁之间，通过空气或惰性气体沿面朝燃烧器轴线的壁喷入所述至少一个喷嘴内，形成一个空气膜或惰性气体膜。

在本发明的框架内，喷嘴壁的至少处于喷嘴中心线与燃烧器轴线之间的那个区域，称为面朝燃烧器轴线的壁。

在按本发明方法的框架内特别有利的是，在喷嘴面朝燃烧器轴线的区域内应没有或只有很少的燃料。也就是说，在该区域内燃料过多会导致火焰过快点燃，这是不希望的。因为按本方法在此区域内不存在或只存在很少量的燃料，所以点火被延迟。延迟点火一方面可以有更大的混合长度，这导致较低的氧化氮值。另一方面延迟点火可实现分散放热，这从热声学的观点来看是有利的。

原则上为了形成气膜借助本发明通过有目的在喷嘴内喷入空气或惰性气体将燃料剖面改变为，使例如剖面中面朝燃烧器轴线的部分不含或只含有很少的燃料。在这里应达到的目的是，为建立所述剖面应使用尽可能少量的空气或惰性气体。

所述至少一个喷嘴可以有一个围绕中心线延伸的圆周方向。在这种情况下，空气或惰性气体可以沿周向在相对于燃烧器轴线与中心线之间径向连线的一个至少±15°的角度范围内喷入喷嘴内。以此方式达到燃料剖面中面朝燃烧器轴线的部分不含或只含有很少的燃料。

此外，空气或惰性气体可以沿周向在相对于燃烧器轴线与中心线之间径向连线的一个最多±135°的角度范围内，尤其在一个最多±90°之间和此外尤其最多±45°的角度范围内，喷入喷嘴内。在这种情况下，在存在相邻的喷嘴时，空气或惰性气体也可以在面朝相邻喷嘴的那些侧喷入。这种空气或这种惰性气体阻止火焰射束聚合，并因而可以实现一种如对于以火焰射束为基础的燃烧器系统所力求达到的那样有利的放热区。在面朝相邻射流的那些侧的空气或惰性气体喷入，可以在两侧或仅在一侧实施。

此外，空气可以沿围绕中心线的圆周方向在相对于燃烧器轴线与中心线之间径向连线的一个最多-135°至+45°或最多-45°至+135°的非对称角度范围内喷入喷嘴内。由此在面朝相邻喷嘴的那些侧达到分别在一侧的空气或惰性气体喷入。

原则上所述至少一个喷嘴可包括一条中心线。空气或惰性气体可有利地按一个相对于中心线在0°与60°之间的角度喷入喷嘴内。

按本发明的燃烧器包括一条燃烧器轴线和至少一个喷嘴。但它也可以包括一定数量围绕燃烧器轴线排列的喷嘴。所述至少一个喷嘴包括一条中心线和一个围绕此中心线在相对于燃烧器轴线与中心线之间径向连线的一个最多-135°至+135°和至少-15°至+15°的角度范围内延伸的壁区(下文也称为面朝燃烧器轴线的壁)。按本发明燃烧器的特征在于，仅围绕中心线在此最多-135°至+135°和至少-15°至+15°的角度范围内延伸的壁区，包括至少一个汇入喷嘴内的流动通道，用于供给空气或惰性气体。按本发明的燃烧器适用于实施上述按本发明的方法。尤其是，所述流动通道可以与贮气罐或惰性气体源连接。