[发明专利]燃气轮机燃烧室用的气体燃料分流装置

说明书

本发明涉及燃烧室，特别是那些采用气态燃料的燃烧室，在这些燃烧室中气态燃料是在主区及付区与空气预混的，而燃烧只在付区内进行。

法律及环境方面的要求对发电装置的氧化氮（NOx）排放量采取了严格的限制。通常，在燃气轮机中，要求燃烧室有低的燃烧温度以降低氧化氮（NOx）排放量。先有技术采用相当极端的措施来降低氧伦氮的排放。例如，常规办法是给燃气轮机燃烧室内加入水或水蒸气以降低其中的反应温度。虽然这种方法至少在降低燃烧温度方面是部分有效的，但水或水蒸气的使用增添了计量燃烧室合适供给量的复杂性且降低了燃烧效率。

另一种降低燃烧温度的可能方法是选择性催化还原的办法，这种方法是使用一种催化剂以促使燃烧能在比常规可能情况更低的温度下进行。但是总的来说，催化剂是很贵的，并且依靠它们来得到有效的完全反应的技术是很复杂的。

还有一种可能性是这样的方法，亦是这种方法导致了本发明的，它是采用在燃烧之前把气态燃料和空气精确地预混起来，这种方法使得燃烧在较低的温度下进行从而使氧化氮及一氧化碳的排放量不断减少。

为获得低排放，要求气态燃料与空气的比例有极高的精确性。问题归结在那样的燃烧室中，那里的主混合区内供有空气及部分气态燃料，而在付混合区内供有空气及其余的气态燃料，燃烧只在付混合区内进行。在主混合区及付混合区都需要对燃料气进行准确的计量。另外，在主区及付区的燃料气的精确的比例分配对于低排放是很关键的。上述分配比例如有少许的百分误差，就足以使排放量达到不允许的水平。采用常规技术是难以达到这样的精度的。

本发明的一个目的就是要提供一种气态燃料计量系统，能够克服先有技术中的那些缺点。

本发明的进一步的目的是要提供一种气态燃料计量系统，该系统中给主区及付区供应气体燃料的两个阀门具有不同的阀门调节特性，从而这两个阀门的组合连同其上游的恒定流量阀门调节系统以及其下游的主喷嘴及付喷嘴特性一起，能够提供要求的精度。

本发明进一步的目的是要提供一种双联的气体燃料的阀门调节系统，该系统包括了独立的两个阀门以调节到主燃料气喷嘴及付燃料气喷嘴的燃料气，而这两阀是联系在一起靠一个执行机构来操作的。

本发明进而另一个目的是要提供一种双联的气体的阀门调节系统，这个系统能在运行范围内对供给主混合区及付混合区的气体燃料实现基本上为线性的比例分配。

本发明进而另一目的是要将一个线性调节的气体燃料阀与另一个等百分比调节的气体燃料阀组合在一起，通过上述第一个阀将气体燃料从共有的燃料供应源输往一个或多个第一个气体燃料喷嘴，而第二个阀是把燃料输往第二气体燃料喷嘴，且上述第一个及第二个阀是在机械上或以电的方式联系在一起协调工作。

简言之，本发明提供了一套协调工作的阀门分流系统，该系统由一个线性调节的主阀及另一个与主阀相并联的等百分比调节的阀所组成，对供给燃气轮机燃烧室内的主喷嘴及付喷嘴的气体燃料之间进行分流。在一个实施例中，上述两阀的协调动作是由阀轴间的刚性连接所实现的。另外，本发明亦公布了采用成型凸轮或电子的方法来实现该两阀的协调工作。

按本发明的一个实施例，为燃气轮机燃烧室提供了一个气体燃料分流装置，该燃烧室具有至少一个主喷嘴及至少一个付喷嘴，该分流装置包括有：

截止、速比及控制阀，由它们供给受到调节的气体燃料流;一个协调的阀门分流系统，该系统包括有一个主分流阀以给至少一个主喷嘴供给上述受到调节的气体燃料流的一部分燃料，该系统又包括有一个与主分流阀并联的付分流阀，由该付分流阀给至少为一个的付喷嘴供给上述受调节的气体燃料的剩余部分燃料，主分流阀及付分流阀包含不同的第一及第二阀门调节特性;以及使该主分流阀及付分流阀的协调工作的方法。

参阅以下的说明并结合附图，本发明的上述及其它目的、特点及优点就很清楚了。附图中所标明构件的数码与文中所标是一致的。

图1是燃气轮机燃烧室的一个草图，它采用常规的三通分流阀以给主喷嘴及付喷嘴按比例分配气体燃料。

图2是燃气轮机燃烧室的一个草图，它采用并联的阀门及控制系统以对燃烧室的主、付喷嘴按控制的气体燃料比例供给燃料。

图3是按本发明的一个实施例的燃气轮机燃烧室的草图，它采用了一对并联的阀门以给燃烧室的主、付喷嘴供给燃料气。

图4是一条曲线，它表示了两个比例调节性阀门的阀门位置与气体流量的关系。

图5的曲线表示阀门位置与气体流量的关系，其中主分流阀具有线性的调节特性而付流阀具有等百分比调节特性。

图6是按本发明的一个实施例的阀门间及其和执行机构的机械关系。