[发明专利]燃烧器组件、包括所述燃烧器组件的燃烧室以及将燃料供应到所述燃烧器组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧器组件、包括所述燃烧器组件的燃烧室和将燃料供应到所述燃烧器组件的方法。尤其是，本发明涉及用于能量产生机组的气体管道的燃烧室。

背景技术

已知燃烧器组件通常包括主要的低温燃烧部和次级的高温燃烧部，其稳定通过主要部所生成的火焰。

由于在燃烧系统中总是存在热声不稳定，所以需要次级部的稳定动作。热声不稳定是通过热声火焰振荡的存在所特征化的现象，其生成压力波。在燃烧室中传播的如此压力波，在燃烧室的壁上反射并且反作用在火焰上。这些热声振荡可以增加不稳定性直到损坏燃烧室的壁，或者它们可以减弱。

由此，当通过燃烧处理激发热声振荡并且它们以振幅增加时，存在不稳定的严峻条件。

根据通过Timlieuwen等人的文章AMechanismofCombustionInstabilityinLeanPremixedGasTurbineCombustors(在贫预混燃气轮机燃烧室中的燃烧不稳定性的机制),TransactionofASME(美国机械工程师协会会报),Vol(卷).123,2001所定义的，当热释放波动与压力波动同相时，存在燃烧不稳定性。因此，通过在压力振荡和热声振荡之间的延时T管理不稳定性。

通过“对流时间”τ显著地影响延迟时间T，其是在燃烧器组件中的每个燃料供应线的特有的。尤其是，通过下面的关系来约束延迟时间T和对流时间τ：

T/Tperiod＝f(τ，火焰长度，运动学化学反应)

其中

T是延迟时间；并且

Tperiod是与燃烧室中波动的完全振荡对应的时间。其中将波动期望为热波动和压力波动这两者，其具有相同的周期但不同的相。

可以通过实验研究或通过大涡模拟(LES)计算方法执行T的准确评价。

在具有“贫预混(leanpremix)”技术的燃烧系统中，其中实施了预混火焰，通过由混合实施的时间将对流时间τ定义为行进在燃料喷射点和火焰基座之间的空间，根据下面的关系：

τ＝Linj/Uavg

其中：

Linj是在燃料喷射点和火焰基座之间的距离；

Uavg是在伸展的Linj中的混合中的平均速度。

由于高燃烧温度，次级部对大多数污染排放负责。根据燃烧温度，指向实际污染物形成的化学反应的动力学表示取决于不是高线性的温度，以及污染物的指数增加。

相应地，限制供应到次级部的燃料的质量以防止超过与污染排放相关的法律限制。这也包含供应到主要部的燃料流速的随后限制，其需要稳定次级部的动作以能够无需生成不稳定地燃烧。

总之，因为控制用于减少排放或反之的不稳定燃烧器的方法，所以限制已知类型的燃烧器组件的性能。

只有在给定的情况下(其中，通常燃烧系统的复杂性显著增加)，可以超过在已知的燃烧器组件中的稳定限制。

发明的公开

本发明的一个目的是使高性能燃烧器组件能够发生稳定燃烧并且在同时能够符合与污染排放相关的法律限制。

尤其是，本发明的一个目的是使特别灵活的燃烧器组件能够增加容量范围，在其中机组可以运行并且同时将排放保持在法律限制以下。

根据如此的目的，本发明涉及根据权利要求1的燃气轮机机组的燃烧室的燃烧器组件。

本发明的另外的目的是使高性能燃烧室能够生成稳定燃烧并且能够符合与污染排放相关的法律限制。

根据如此的目的，本发明涉及如权利要求12所述的燃烧室。

最后，本发明的另外的目的是提供一种将燃料供应到燃烧器组件的方法，该燃烧器组件能够有助于生成稳定燃烧并且能够符合与污染排放相关的法律限制。

根据如此目的，本发明涉及如权利要求13所述的将燃料供应到燃烧组件的方法。

附图的简要说明

根据其非限制性实施例的下面的描述、参照附图的图示本发明的另外的特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是包括根据实施例的燃烧室的燃气轮机机组1的图解视图；

图2是根据本发明的燃烧器的、具有为了清晰被移除的部分的横截面视图。

用于实施本发明的最佳方式

在图1中的标号1指示具有沿着轴A延伸的气体管道2、压缩机3、燃烧室4、用于将燃料供应到燃烧室4的组件6以及发电机7的动力机组，该发电机将通过气体管道2供应的机械动力变换为电力。