[发明专利]对燃烧器进行操作以从液体燃料操作转换到气体燃料操作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对燃气涡轮机的燃烧器进行操作使其从液体燃料操作转换到气体燃料操作的方法。

背景技术

燃气涡轮机包括一个或多个燃烧器，所述燃烧器接收空气和燃料并且将其燃烧以生成热燃烧气体。例如，燃气涡轮机可以包括周向围绕旋转轴放置的多个燃烧室。可以将液体燃料或气体燃料喷射到燃烧器中。在燃气涡轮机采用液体燃料进行操作并且需要转换到气体燃料操作的情况下，首先将液体燃料流关闭或者停止，并且随后通过液体燃料喷嘴输送净化流体。所述净化流体从液体燃料喷嘴中移除所有残留的液体燃料。在足够高的流动速率或者压力下，在关闭液体燃料流以及通过液体燃料喷嘴输送净化空气之间可能存在一定延迟。在延迟期间火焰稳定在液体燃料喷嘴上的情况下，所引起的压力梯度可能会将热的燃烧产物输送到液体燃料喷嘴，进而会引起损坏。

在一些类型的燃烧系统中，例如，干式低NOx燃烧系统，燃烧器可能只会在相对较低负载下从液体燃料操作转换到气体燃料操作。虽然仍然可以执行液体燃料与气体燃料之间的转换，但是首先需要对燃气涡轮机进行卸载，使其降到较低的负载。在联合循环电力设备中，对燃气涡轮机进行卸载，使其到较低的负载可能还需要使蒸汽涡轮机离线。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种对燃烧器进行操作的方法。所述燃烧器具有中央喷嘴以及围绕中央喷嘴的多个外周喷嘴。所述方法包括在指定的总能量输入下，仅将液体燃料提供到多个外周喷嘴。所述方法包括减少供应到多个外周喷嘴的液体燃料，同时增加供应到中央喷嘴以及多个外周喷嘴的气体燃料，以基本上保持指定的总能量输入。所述方法包括使液体燃料到多个外周喷嘴的供应终止，同时基本上保持指定的总能量输入。所述方法包括将燃料-空气比超过一定阈值的气体燃料供应到中央喷嘴，从而使得中央喷嘴火焰稳定/锚定。所述方法包括将燃料-空气比低于所述阈值的气体燃料供应到多个外周喷嘴，从而使得多个外周喷嘴火焰升高（lifted）。所述方法包括供应净化流到多个外周喷嘴。

通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本专利申请文件中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1为具有燃烧器的示例性燃气涡轮机系统的示意图；

图2为操作模式期间的图1所示的燃烧器的端盖的说明；

图3为另一操作模式期间的图1所示的燃烧器的端盖的说明；

图4为又一操作模式期间的图1所示的燃烧器的端盖的说明；以及

图5为说明了用于操作图1所示的燃烧器的一个方法的工艺流程图。

具体实施方式参考附图并通过实例来介绍本发明的实施例以及优点和特征。

具体实施方式

图1描绘了以参考编号10表示的示意性示例发电系统。发电系统10为燃气涡轮机系统，其具有压缩机20、燃烧器22和涡轮机24。空气通过向压缩机20提供原料的空气进气口30进入发电系统10，然后由压缩机20对空气做功。然后压缩空气通过燃料喷嘴34与燃料混合。燃料喷嘴34按指定比例将空气-燃料混合物喷射到燃烧器22进行燃烧。所释放的热生成对叶片（未图示）进行驱动的高温加压气体排放物，所述叶片位于涡轮机24内。在一项实施例中，燃烧器22是干式低NOx燃烧器。

现参考图2到图4，燃烧器22包括端盖40，所述端盖40具有中央喷嘴气体燃料口42以及多个外部口，或外周喷嘴组件44。所述中央喷嘴气体燃料口42位于燃烧器22的中心轴A-A上，而外周喷嘴组件44围绕中央喷嘴气体燃料口42。在图2到图4所示的示例性实施例中，有五个围绕中央喷嘴气体燃料口42的外周喷嘴组件44，然而，应理解可以使用任意数目的外周喷嘴组件44。

参考图2到图4，中央喷嘴气体燃料口42和外周喷嘴组件44都选择性地将气体燃料（未图示）提供到燃烧器22。然而，只有外周喷嘴组件44将液体燃料（未图示）提供到燃烧器22。具体而言，只有外周喷嘴组件44每个都包括外周喷嘴气体燃料口48、以及液体筒（liquid cartridge）或外周喷嘴液体燃料口50。也就是说，中央喷嘴气体燃料口42不包括液体筒。中央喷嘴气体燃料口42以及外周喷嘴气体燃料口48提供气体燃料，而外周喷嘴液体燃料口50提供液体燃料。发电系统10（在图1中示出）采用气体燃料，或者，替代地，采用液体燃料来操作。