[发明专利]二次燃烧系统

说明书

技术领域

本申请和所得专利大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及一种用于供燃气涡轮发动机使用的燃烧器，其具有用于改善排放和性能的加强的二次燃烧系统。

背景技术

在常规燃气涡轮发动机中，操作效率大体上随燃烧流的温度提高而提高。然而，较高的燃烧流温度可导致产生较高水平的氮氧化物(NOx)和其它类型的非所期望的排放物。此类排放物可受到美利坚合众国的联邦法规和州法规的管制，且也可受到国外的类似法规的管制。因此，在于有效的温度范围内操作燃气涡轮发动机同时还确保氮氧化物和其它类型的受管制的排放物保持远低于强制性水平之间存在平衡措施。许多其它参数也可变化以提供这种优化的平衡。

若干类型的已知燃气涡轮发动机设计(如使用干式低NOx(DLN)燃烧器的那些)大体上使燃料流与空气在反应区或燃烧区上游预混，以便通过一定数目的预混燃料喷嘴来减少氮氧化物的排放。大体上描述的此类预混趋于降低总体燃烧温度，且因此减少氮氧化物排放等，同时提供操作效率。

用以减少总体氮氧化物排放的又一种方法可为将反应区温度最大限度地减小至形成氮氧化物排放的水平以下。因此，二次燃烧系统可定位在主燃烧系统的下游。二次燃烧系统可包括用以在燃烧器的头端处喷射燃料和其它流体的一定数目的喷射器。燃料由于高温环境而很快焚烧，且然后减小燃烧器头端处的温度，以便减少总体氮氧化物排放。尽管此类二次燃烧系统可在减少总体排放中有效，但假如燃料喷射器直接地定位在热气体通路中，则此类系统可具有可靠性问题。

因此，期望具有降低的氮氧化物等的总体排放的改进的燃烧器。作为优选，此类燃烧器可提供改善的排放，而不会牺牲总体输出、效率和构件可靠性。

发明内容

因此，本申请和所得专利提供了一种用于将燃料/空气混合物引入燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃烧气流中的二次燃烧系统。二次燃烧系统可包括歧管环和从歧管环延伸的一定数目的喷射器。各个喷射器均可包括与歧管环连通的一定数目的喷口。一个或多个喷口可包括用于将燃料/空气混合物成角度地引入燃烧气流中的成角度的构造。

本申请和所得专利还提供了一种用于将燃料/空气混合物引入燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃烧气流中的二次燃烧系统。二次燃烧系统可包括歧管环和从歧管环延伸的一定数目的喷射器。各个喷射器均可包括与歧管环连通的一定数目的喷口。喷口可包括具有入口直径的入口和具有出口直径的出口，使得入口直径大于出口直径。

本申请和所得专利还提供了一种用于将燃料/空气混合物引入燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃烧气流中的二次燃烧系统。二次燃烧系统可包括歧管环和从歧管环延伸的一定数目的喷射器。各个喷射器均可包括与歧管环连通的一定数目的喷口。辅助喷射系统可与喷射器连通。辅助喷射系统可与辅助燃料压缩机、辅助空气压缩机、辅助稀释剂压缩机、燃料重整器(reformer)、蒸汽或催化成分和/或低BTU气化器连通。

根据一个实施例，一种用于将燃料/空气混合物引入燃气涡轮发动机的燃烧器的燃烧气流中的二次燃烧系统，包括：歧管环；以及从歧管环延伸的多个喷射器；多个喷射器包括与歧管环连通的多个喷口；其中，多个喷口中的一个或多个包括用于将燃料/空气混合物成角度地引入燃烧气流中的成角度的构造。

根据一个实施例，歧管环包括空气歧管和燃料歧管。

根据一个实施例，成角度的构造包括上游构造。

根据一个实施例，成角度的构造包括下游构造。

根据一个实施例，多个喷口中的每一个均包括具有入口直径的入口和具有出口直径的出口。

根据一个实施例，入口直径等于或大于出口直径。

根据一个实施例，入口直径等于或小于出口直径。

根据一个实施例，二次燃烧系统还包括与多个喷射器连通的辅助喷射系统。

根据一个实施例，辅助喷射系统与辅助燃料压缩机、辅助空气压缩机和/或辅助稀释剂压缩机连通。

根据一个实施例，辅助喷射系统与燃料重整器和蒸汽或催化成分连通。

根据一个实施例，辅助喷射系统与低BTU气化器连通。

根据一个实施例，一种用于将燃料/空气混合物引入燃气涡轮发动机的燃烧器中的燃烧气流中的二次燃烧系统，包括：歧管环；以及从歧管环延伸的多个喷射器；多个喷射器包括与歧管环连通的多个喷口；其中，多个喷口包括具有入口直径的入口和具有出口直径的出口；以及其中，入口直径大于出口直径。

根据一个实施例，多个喷口中的一个或多个包括用于将燃料/空气混合物成角度地引入燃烧气流中的成角度的构造。