[发明专利]用于将工作流体供应至燃烧器的系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于将工作流体供应至燃烧器的系统及方法。

背景技术

燃烧器通常在工业操作和发电操作中用于点燃燃料以产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮典型地包括用以生成动力或推力的一个或更多个燃烧器。用于生成电功率的典型燃气涡轮包括前部处的轴向压缩机、围绕中部的一个或更多个燃烧器，以及后部处的涡轮。环境空气可供应至压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和静止静叶将动能逐渐地给予工作流体(空气)以产生处于高度赋能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机，并且流动穿过一个或更多个燃料喷嘴到每个燃烧器中的燃烧室，其中，压缩工作流体与燃料相混合，并且点燃以生成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，燃烧气体在涡轮中膨胀可使连接于发电机的轴旋转以产生电。

各种设计参数和操作参数影响燃烧器的设计和操作。例如，较高燃烧气体温度大体改进燃烧器的热力学效率。然而，较高燃烧气体温度还促进火焰稳定状态，在该火焰稳定状态下，燃烧火焰朝向由燃料喷嘴供应的燃料转移，从而可能引起燃料喷嘴在相对短的时间量内的加速磨损。另外，较高燃烧气体温度大体增大双原子氮的分离速率，从而增加氮氧化物(NOx)的产生。相反地，与减小的燃料流和/或部分负载操作(下调(turndown))相关的较低燃烧气体温度大体减小燃烧气体的化学反应速率，从而增加一氧化氮和未燃烃的产生。

在特定燃烧器设计中，也被称为延迟贫喷射器的一个或更多个燃料喷射器可围绕燃料喷嘴下游的燃烧室周向地布置。离开压缩机的压缩工作流体的一部分可流动穿过燃料喷射器以与燃料混合以产生贫燃料-空气混合物。接着，贫燃料-空气混合物可喷射到燃烧室中，用于附加燃烧以提高燃烧气体温度和提高燃烧器的热力学效率。

延迟贫喷射器在增大燃烧气体温度而不产生NOx的产生的对应增加方面为有效的。然而，离开压缩机的压缩工作流体的压力和流可围绕燃烧室的圆周大致变化。因此，流动穿过延迟贫喷射器的燃料-空气比率可显著地变化，从而减弱由燃料到燃烧室中的延迟贫喷射另外形成的有益效果。另外，通常围绕燃烧室的外侧指引或引导离开压缩机的压缩工作流体，以在流动穿过燃料喷嘴之前从燃烧室对流地除去热。因此，转移穿过延迟贫喷射器的压缩工作流体的一部分可减少提供至燃烧室的外侧的冷却量。因此，如下的改进的系统和方法将是有用的，该改进的系统和方法用于通过延迟贫喷射器将压缩工作流体更均匀地供应至燃烧器而不减少提供给燃烧室的冷却。

发明内容

本发明的方面和优点在下列描述中在下面被阐述，或者可从描述为显而易见的，或者可通过本发明的实践学习。

本发明的一个实施例为一种用于将工作流体供应至燃烧器的系统，其包括燃料喷嘴、燃料喷嘴下游的燃烧室，以及周向地环绕燃烧室的流动套筒。多个燃料喷射器围绕流动套筒周向地布置，以提供穿过流动套筒至燃烧室的流体连通。分配歧管周向地环绕多个燃料喷射器，并且穿过流动套筒并进入分配歧管的流动通路提供穿过流动套筒至多个燃料喷射器的流体连通。

本发明的另一个实施例为一种用于将工作流体供应至燃烧器的系统，其包括燃烧室、周向地环绕燃烧室的衬套，以及周向地环绕衬套的流动套筒。分配歧管周向地环绕流动套筒，并且围绕流动套筒周向地布置的多个燃料喷射器提供穿过流动套筒和衬套至燃烧室的流体连通。穿过流动套筒的流体通路提供穿过流动套筒至多个燃料喷射器的流体连通。

本发明还可包括一种用于将工作流体供应至燃烧器的系统，其包括燃料喷嘴、燃料喷嘴下游的燃烧室，以及周向地环绕燃烧室的衬套。第一环形通路周向地环绕衬套，并且第二环形通路周向地环绕第一环形通路。流体通路位于第一环形通路与第二环形通路之间。围绕衬套周向地布置的多个燃料喷射器提供从第二环形通路穿过衬套并进入燃烧室的流体连通。

一种用于将工作流体供应至燃烧器的系统，其包括：a. 燃料喷嘴；b. 燃烧室，其位于燃料喷嘴下游；c. 流动套筒，其周向地环绕燃烧室；d. 多个燃料喷射器，其围绕流动套筒周向地布置，其中，多个燃料喷射器提供穿过流动套筒至燃烧室的流体连通；e. 分配歧管，其周向地环绕多个燃料喷射器；以及f. 流体通路，其穿过流动套筒并且进入分配歧管，其中，流体通路提供穿过流动套筒至多个燃料喷射器的流体连通。

优选地，分配歧管与流动套筒大致共同延伸。

优选地，分配歧管围绕流动套筒的圆周连接于流动套筒。

优选地，系统还包括流动套筒与分配歧管之间的隔板。

优选地，隔板在流动套筒与分配歧管之间径向地延伸。

优选地，隔板围绕流动套筒周向地延伸。