[发明专利]燃气涡轮发动机的燃烧器

说明书

一种燃气涡轮发动机的燃烧器，包括燃烧室、被构造为仅向燃烧室中的火焰稳定区域供应辅助燃料的引燃燃料供应单元、被构造为调节从引燃燃料供应单元供应的辅助燃料的量的第一辅助燃料量调节单元、被构造为向燃烧室中与火焰稳定区域连续的未燃气体燃烧区域供应未燃气体和辅助燃料的主燃料供应单元，以及被构造为调节辅助燃料的量的第二辅助燃料量调节单元，其中，第一辅助燃料量调节单元被构造为将从引燃燃料供应单元供应的辅助燃料的量调节为在燃气涡轮发动机的整个运行过程中用于火焰稳定区域中的火焰稳定的量。

技术领域

本发明涉及一种燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及一种被用于处理未燃气体的燃气涡轮发动机的燃烧器。

背景技术

作为一种用于处理从工厂或各种工业机械排出的气体中的未燃气体(例如具有燃烧空间的气体，如来自焦炉的废气、VOC气体、CO、HC或NO)的方法，已知这样一种结构，其中未燃气体被作为燃气涡轮发动机的燃料燃烧，并且通过燃烧获得的能量作为电能或机械能被回收。在这样的结构中，如上所述，未燃气体一般具有小热值并且很难通过自身稳定地驱动燃气涡轮发动机。因此，通常情况下，将未燃气体与具有较高热值的燃料(辅助燃料、助燃燃料)混合并且供应给燃气涡轮发动机。在这样的技术中，例如，在日本未审查专利申请公开第2010-216319号(JP 2010-216319 A)中，作为为了处理在炼铁工艺期间在高炉中产生的具有低热值的高炉煤气而将高炉煤气和助燃燃料(如具有较高热值的焦炉煤气)相混合的气体用作燃气涡轮发动机的燃料的结构，提出了这样一种结构，其中基于混合和压缩后的燃料气体的温度和燃气涡轮负荷，调节具有不同热值的多种类型的燃料气体的流量，以将助燃燃料的使用量抑制到最小量。此外，在JP 2010-216319 A中的结构中，当燃气涡轮发动机被启动时，燃气涡轮发动机用启动用的燃料(如轻油)旋转，燃气涡轮发动机的旋转达到空载额定转速，然后将供应的气体切换为高炉煤气和助燃燃料(焦炉煤气)相混合的气体。

发明内容

如上所述，在通过将未燃气体作为燃气涡轮发动机的燃料供应并燃烧所供应的未燃气体来处理未燃气体并回收能量的结构中，从有效利用资源、降低运行成本等角度来看，希望在燃烧处理中使与未燃气体一起使用的辅助燃料的量能够尽可能地减少。在这方面，为了使燃气涡轮发动机稳定地运行，在燃烧器中，空气流量和燃料成分的比率(当量比)需要为适合于火焰稳定(flame holding)的当量比，以便不引起喷发。然而，在如JP 2010-216319 A中的结构那样将未燃气体和辅助燃料在供应管线中混合并将混合物供应给燃烧室的情况下，未燃气体和辅助燃料从燃料喷嘴以混合状态被供应，因此很难将辅助燃料的量减少到最小量。此外，为了使燃气涡轮发动机继续稳定地旋转，或者为了响应于燃气涡轮发动机的负荷请求(发电请求等)而处理负荷波动，希望在保持火焰稳定状态的同时能够增加或减少供应给燃烧室的辅助燃料的量。

因此，本发明是为了提供一种结构，其中为了处理未燃气体，在未燃气体被作为燃料供应的燃气涡轮发动机的燃烧器中，与未燃气体一起供应给燃烧器的辅助燃料的量能够尽可能地减少。

此外，本发明是为了提供一种结构，其能够在上述燃气涡轮发动机的燃烧器中使用于火焰稳定的辅助燃料的量尽可能地减少。

本发明的一个方案涉及燃气涡轮发动机的燃烧器，在该燃烧器中，未燃气体和辅助燃料被供应和燃烧。该燃烧器包括：燃烧室，在该燃烧室中，未燃气体、辅助燃料和压缩空气被供应，并且未燃气体和辅助燃料被燃烧；引燃燃料(pilot fuel)供应单元，其被构造为仅向燃烧室中的火焰稳定区域供应辅助燃料；第一辅助燃料量调节单元，其被构造为调节从引燃燃料供应单元供应的辅助燃料的量；主燃料供应单元，其被构造为向燃烧室中与火焰稳定区域连续的未燃气体燃烧区域供应未燃气体和辅助燃料，以及第二辅助燃料量调节单元，其被构造为调节从主燃料供应单元供应的辅助燃料的量。第一辅助燃料量调节单元被构造为将从引燃燃料供应单元供应的辅助燃料的量调节为在燃气涡轮发动机的整个运行过程中用于在火焰稳定区域中的火焰稳定的量。