[发明专利]用于在燃气涡轮中喷射蒸汽的方法和设备

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮燃烧技术，并且更特别地，涉及将蒸汽喷射到燃气涡轮燃烧器中，用于降低燃烧温度和增加产生的功率输出。

背景技术

蒸汽喷射是在燃气涡轮燃烧系统中用于增加涡轮的功率输出的技术。更特别地，燃气涡轮中的燃烧过程典型地导致生成氮氧化物(NOx)，其被认为是大气污染物。过去，将蒸汽或水喷射到燃烧器中是为了降低火焰温度，并且因此降低NOx形成的速率。在用于罐-环型燃烧器的当前蒸汽喷射布置中，蒸汽在成环形阵列的燃烧器衬套上游，以及在过渡件(将热的燃烧气体引导到第一涡轮级)的大体区域中，直接喷射通过周围的涡轮壳中的相对大的入口孔或端口。通过降低火焰稳定性和增加不需要的排放物，缺乏蒸汽流导引和产生的偶然事件以及喷射蒸汽与涡轮壳或包壳内部的压缩机排气的不均匀混合减少了蒸汽喷射技术的功率增加优点。这关于在现代燃气涡轮中更流行的低排放物燃烧系统的出现尤其明显。较低排放物的预混合燃烧系统比较高排放物或无预混合的扩散火焰系统具有较小的火焰稳定性边界和较好的一氧化碳敏感性。

因此仍然需要一种蒸汽喷射布置，其在空气/蒸汽混合物进入燃烧器并与单独供应到燃烧器的燃料混合之前，确保更好的空气/蒸汽混合。

发明内容

因此，在一个示例性但非限制性的实施例中，本发明涉及燃气涡轮，其包括：在外部涡轮壳内的多个燃烧器，其布置成围绕燃气涡轮的转子，各个燃烧器具有由衬套限定的燃烧室，该燃烧室在前部端处具有端盖，该端盖支承至少一个燃料喷嘴；过渡件，其连接于衬套的后部端，用于将热的燃烧气体供应到燃气涡轮的第一级；以及至少一个蒸汽喷射耙，其基本上沿径向凸出到外部涡轮壳中，并且沿周向位于各对相邻过渡件之间，至少一个蒸汽喷射耙设有至少一个蒸汽喷射喷嘴，用于将蒸汽喷出到基本上在相邻过渡件之间的区域中，用于与在外部壳内流动的空气混合。

在另一个示例性但非限制性的方面，本发明涉及燃气涡轮，其包括：在外部涡轮壳内的多个燃烧器，其布置成围绕燃气涡轮的转子，各个燃烧器具有由衬套限定的燃烧室，该燃烧室在前部端处具有端盖，该端盖支承至少一个燃料喷嘴；过渡件，其连接于衬套的后部端，用于将热的燃烧气体供应到燃气涡轮的第一级；以及至少两个蒸汽喷射耙，其沿径向凸出到外部涡轮壳中，并且沿周向位于各对相邻过渡件之间，至少两个蒸汽喷射耙中的各个设有多个蒸汽喷射喷嘴，用于将蒸汽喷出到基本上在相邻过渡件之间的区域中，用于与在所述外部壳内流动的压缩机排气混合。

在又一个示例性但非限制性的方面，本发明提供增强喷射到涡轮壳中的蒸汽与涡轮壳内的压缩机排气的混合的方法，该涡轮壳包围多个燃烧器和围绕涡轮转子成环形阵列的相关联的过渡件，该方法包括：提供至少一个蒸汽喷射耙，其基本上沿径向凸出到涡轮壳中，并且凸出到各对相邻的相关联的过渡件之间的区域中；对至少一个蒸汽喷射耙提供多个蒸汽喷射喷嘴；以及通过多个蒸汽喷射喷嘴将蒸汽喷射到成对相邻的过渡件之间的区域中。

现在将关于下面标识的图来更详细地描述本发明。

附图说明

图1是罐-环型燃烧器的简明横截面，其示出燃烧器包壳中的蒸汽喷射端口；

图2是类似于图1但示出根据本发明的示例性但非限制性的实施例的蒸汽喷射构造的局部横截面；

图3是图1中显示的过渡件的局部后视图，并且示出在根据示例性但非限制性的实施例的过渡件的任一侧上的蒸汽喷射耙；

图4是从图3得到的蒸汽喷射耙的详细示意图；

图5是类似于图1中显示的但方向相反的燃气涡轮过渡件的侧视图，并且示出图3和4中显示的蒸汽喷射耙的变型；以及

图6是布置在涡轮包壳内的多个罐-环燃烧器的局部后视图，并且示出如图5中显示的围绕包壳的内部的蒸汽喷射耙的布置。

具体实施方式