[发明专利]用于向燃烧器供给燃料的系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于向燃烧器供给燃料的系统。在特定实施例中，本发明可以通过围绕燃烧室沿周向布置的延迟贫喷射器（late lean injector）向燃烧器供给稀薄的燃料-空气混合物。

背景技术

燃烧器通常用于工业和发电操作中以点燃燃料，从而产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮机典型地包括一个或多个燃烧器以产生电力或推力。用于产生电力的典型的燃气涡轮机包括位于前部的轴向压缩机、围绕中部的一个或多个燃烧器、以及位于后部的涡轮。环境空气可以被供给至压缩机，并且压缩机中的旋转轮叶和固定叶片逐步向工作流体（空气）施加动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机并且流入燃烧室中，在燃烧室处，压缩工作流体与燃料混合并且点燃，以产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮中膨胀以产生功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可以使连接至发电机的轴旋转以产生电力。

各种设计和操作参数对燃烧器的设计和操作产生影响。例如，较高的燃烧气体温度大体改进燃烧器的热力学效率。然而，较高的燃烧气体温度也促进回火或火焰保持状况，在回火或火焰保持状况中，燃烧火焰朝向由燃料喷嘴所供给的燃料迁移，从而有可能在相对较短的时间量中对燃料喷嘴造成严重损坏。此外，较高的燃烧气体温度通常使双原子氮的离解率提高，从而使氮氧化物（NO_X）的产生增加。相反地，与减少的燃料流和/或部分负荷操作（调低）相关的较低的燃烧气体温度通常使燃烧气体的化学反应速率降低，从而使一氧化碳和未燃烃的产生增加。

在特定的燃烧器设计中，一个或多个延迟贫喷射器或管可以围绕位于燃料喷嘴下游的燃烧室沿周向布置。可以通过管中的燃料端口喷射燃料，并且离开压缩机的一部分压缩工作流体可以流过管，以与燃料混合从而产生稀薄的燃料-空气混合物。稀薄的燃料-空气混合物可以接着通过管流入燃烧室中，以产生使燃烧气体温度上升并且提高燃烧器的热力学效率的额外的燃烧。

延迟贫喷射器已经被证实在使燃烧气体温度上升方面有效，而不使NO_X的产生相应地增加，并且已在提高延迟贫喷射器的性能方面所做出的各种努力获得了不同程度的成功。例如，燃料端口的数量和/或尺寸已增加，以增加可以通过延迟贫喷射器供给的燃料量。然而，额外和/或较大的燃料端口降低了管内侧的燃料的渗透并且/或者允许所喷射的燃料在管内侧结合，从而不利地影响燃烧器排放物。因此，用于向燃烧器供给工作流体的改进的系统将是有用的。

发明内容

本发明的各个方面以及优点将会在下文的描述中进行阐述，或者是通过描述可以显而易见的，或者是可以通过实施本发明而学到。

本发明的一个实施例是一种用于向燃烧器供给燃料的系统。该系统包括：燃烧室；衬套，衬套沿周向包绕燃烧室的至少一部分；以及流套筒，流套筒沿周向包绕衬套的至少一部分。管为工作流体提供流过流套筒和衬套并且流入燃烧室中的流体连通，并且管包括管壁。通过管壁的多个燃料端口为燃料提供流过管壁并且流入管中的流体连通，并且燃料端口是非圆形的。

本发明的另一个实施例是一种用于向燃烧器供给燃料的系统，该系统包括：燃烧室；衬套，衬套沿周向包绕燃烧室的至少一部分；以及流套筒，流套筒沿周向包绕衬套的至少一部分。第一流体流动路径通过流套筒和衬套并且进入燃烧室中。第二流体流动路径与第一流体流动路径相交，并且位于第一流体流动路径与第二流体流动路径的相交处的多个燃料端口是非圆形的。

本发明还可以包括一种用于向燃烧器供给燃料的系统，该系统包括：燃料喷嘴；燃烧室，燃烧室位于燃料喷嘴下游；以及流套筒，流套筒沿周向包绕燃烧室。围绕流套筒沿周向布置的多个燃料喷射器提供通过流套筒并且进入燃烧室中的流体连通。围绕每一个燃料喷射器沿周向布置的多个燃料端口为燃料提供流入每一个燃料喷射器中的流体连通，并且燃料端口是非圆形的。

通过阅览说明书，本领域普通技术人员将更好地领会这种实施例以及其它实施例的特征和各个方面。

附图说明

参照附图，说明书的其余部分更具体地阐述了面向本领域技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中：

图1是示例性燃气涡轮机的简化侧横截面图；

图2是图1中所示的燃烧器的一部分的简化侧透视图；

图3是根据本发明的第一实施例的图2中所示的延迟贫喷射器的剖视图；

图4是根据本发明的第二实施例的图2中所示的延迟贫喷射器的剖视图；以及