专利名称：用于干式低NOx燃烧系统的方法和系统的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及燃气涡轮燃料系统，且更具体而言，涉及用于干式低氧化 氮(NOx)燃烧系统的燃料系统。
背景技术：
高氢含量低BTU气态燃料(合成气)可从多种来源获得，包括(例如)煤气化处 理、或者替代源如焦炉煤气及其它工业化学处理。干式低NOx (DLN)系统可包括使用合成气，或与高BTU气态燃料(例如天然气)掺 混的具有相对高氢含量的其它类型气体。
发明内容
根据本发明的一个方面，燃料系统包括具有第一端口和第二端口的燃料喷嘴，连 接到第一端口的第一歧管，和安置于第一歧管与压缩空气源之间的第一惰性气体缓冲部 分。根据本发明的另一个方面，控制燃料系统的方法包括用惰性气体净化第一燃料 源歧管，用惰性气体净化燃料系统的惰性气体缓冲部分，关闭连接到惰性气体缓冲部分的 排气阀，和停止第一燃料源歧管的净化。结合附图理解，通过下文的描述，这些及其它优点和特征会变得更加明显。
被认为是本发明的主题在作为说明书结论的权利要求书中特别指出并明确地主 张。结合附图理解，通过下文的具体描述，本发明前述及其它特征和优点将变得明显，在附 图中图1是燃料系统的示例性实施例。图2至图9示出图1燃料系统的示例性平面图(alignment)。下文的发明详述参考附图，以举例说明的方式解释了本发明的实施例、以及优点 和特点。
具体实施例方式
干式低NOx (DLN)燃气涡轮系统经常使用下面这样的燃料，例如H2含量小于5%的 合成气和天然气燃料。使用具有更高H2氢含量(大于5% )的燃料(在下文中，H2掺混气 体)增加了在燃料系统的管道和歧管中不当燃烧的风险。下面描述的系统和方法包括DLN 系统，其允许H2掺混气体和天然气安全地用于燃气涡轮系统操作模式范围。
图1说明燃料系统100的示例性实施例。图1示出处于涡轮点火模式中的燃料系 统100的实例，涡轮点火模式将在下文中详细描述。该系统100包括一个或多个燃料喷嘴 110，燃料喷嘴110可具有多个端口。在图示实施例中，端口包括主要内部端口 101、主要外部端口 103、转移端口 105和次要端口 /引导端口 107。这些端口各连接到关联的歧管，歧 管将气体导向至端口。歧管包括主要内部歧管102、主要外部歧管104、转移歧管106和次 要歧管108。压缩机排放空气(CPD) 113从压缩机涡轮(未示出)接收并经由CPD歧管114 递送到燃料系统100。CPD 113用来冷却燃料喷嘴110并净化歧管。可包括(例如)天然 气的第一气体供应120经由第一气体供应歧管124向燃料喷嘴110提供第一气体。该系统 100包括惰性气体缓冲器116和118。惰性气体缓冲器自惰性气体供应(未示出)接收惰 性气体123，例如N2或C02。惰性气体缓冲器116和118可被用来将CPD 113气体与从第二 气体供应122接收的气体分开。第二气体经由第二气体供应歧管126提供到燃料喷嘴110。 该系统100包括多个截止阀和流动控制阀，其控制该系统中的气体流动。图1示出在点火模式中系统100的平面图实例。带阴影的阀代表在关闭位置的 阀，而无阴影的阀代表在打开位置的阀。就此而言，VS4-1阀、VSR-I阀和VGC-I阀打开以允 许主要外部端口 103经由主要外部歧管104从第一气体供应120接收气体。VA13-13阀、 VA13-14阀、VA13-3阀和VA13-4阀打开以允许主要内部端口 101和转移端口 105接收CPD 空气113。VGC-2阀关闭，以隔离次要端口 107。图2示出在“稀薄-稀薄”(“lean-lean”)燃料操作模式中的系统100的平面图 实例。VGC-2阀打开，经由次要歧管108将来自第一气体供应120的气体发送至次要/引导 端口 107。图3示出系统100的平面图实例，其中转移端口 105接收燃料。在图示实例中， VA13-3阀和VA13-4阀关闭，阻止CPDl 13气体流到转移歧管106，而VA13-16阀打开以进行 排气。VGC-3阀打开以允许来自第一气体供应120的气体经由转移歧管106流到转移端口 105。VGC-I阀关闭以防止燃料流到主要外部端口 103。图4示出系统100的平面图实例，其使该系统100准备从第一气体供应120和第 二气体供应122接收燃料，且经由主要外部端口 103输出掺混燃料。VGC-I阀打开，允许来 自第一气体供应120的燃料流到主要外部端口 103。VGC-3阀关闭，防止来自第一气体供应 120的燃料流到转移端口 105。阀VA13-3和VA13-4打开且VA13-16阀关闭，允许CPD 113 气体流到转移端口 105。图5示出燃料系统100的平面图实例，其使该系统进一步准备经由主要外部端口 103输出掺混燃料。在图示实例中，VAH1-5阀打开。打开VAH1-5阀允许惰性气体123流经 惰性气体缓冲器118并经由VA13-16阀排出。经过惰性气体缓冲器118的惰性气体123流 动净化任何非惰性气体(例如，气态燃料或者CPD空气113)的惰性气体缓冲器。VAHl-I阀 打开，利用惰性气体123净化第二气体供应歧管126，惰性气体123经由VA13-22阀排出。 VA13-20阀关闭，且VS4-11阀打开。图6示出当主要外部端口 103从第一气体供应120和第二气体供应122接收燃 料掺混物时系统100的平面图实例。在图示实例中，VA13-17阀关闭，且惰性气体123维持 在比CPD空气113、第一气体120和第二气体122更高的压力。惰性气体123更高的压力 防止非惰性气体进入惰性气体缓冲器118 ；使第二气体供应122与非惰性气体安全地隔离。 VSR-Il阀和VGC-Il阀打开，允许来自第二气体供应122的燃料与来自第一气体供应120的 燃料混合且流到主要外部端口 103。图7示出系统100的平面图实例，其使该系统准备经由主要内部端口 101输出掺混燃料。阀VA13-17打开允许用经由VA13-17阀排出的惰性气体123净化惰性气体缓冲器 118。VA13-13阀和VA13-14阀关闭，防止CPD空气113流经主要内部歧管102。VAH1-3阀和 VA13-15阀打开，用经由VA13-15阀排出的惰性气体123净化惰性气体缓冲器118。VAH1-2 阀打开，用惰性气体123净化主要内部歧管102和主要内部端口 101。图8示出当主要内部端口 101从第一气体供应120和第二气体供应122接收燃料 掺混物时系统100的平面图实例。VA13-15阀关闭，用惰性气体123使惰性气体缓冲器116 加压。VAH1-2阀关闭。VGC-4阀打开，允许来自第一气体供应120的燃料流到主要内部歧 管102。VS4-12阀和VGC-12阀打开，允许来自第二气体供应122的燃料流到主要内部歧管 102，并与来自第一气体供应120的燃料混合。混合或掺混燃料流到主要内部端口 101。图9示出当系统100处于“跳脱”(“tripped”)模式或安全模式时系统100的 平面图实例。在图示实例中，包括排气阀VA13-31和VA13-27在内的排气阀打开。包括阀 VAH1-4在内的控制惰性气体123流动的阀打开，以允许惰性气体123净化端口 101和103 并通过端口 101和103排出，且净化惰性气体缓冲器116和118并从惰性气体缓冲器116 和118排出。控制燃料和CPD空气113流动的阀关闭。虽然仅结合有限的几个实施例详细描述了本发明，应容易了解本发明并不受到这 些公开的实施例限制。而是，可修改本发明以合并任意多个之前未描述但与本发明的实质 和范围相符的变化、变换、替代或等效布置。此外，虽然描述了本发明的各种实施例，应了解 本发明的方面可包括所描述的实施例中的仅某些实施例。因此，本发明不应被视作受到前 文描述限制，而是受到所附权利要求书的范围限制。标号列表
100燃料系统101主要内部端口102主要内部歧管103主要外部端口104主要外部歧管105转移端口106转移歧管107次要/引导端口108次要歧管110燃料喷嘴113压缩机排放空气(CPD)
权利要求
一种燃料系统(100)，包括燃料喷嘴(110)，其具有第一端口(101)和第二端口(107)；第一歧管(102)，其连接到第一端口(101)；和第一惰性气体缓冲部分(116)，其安置于所述第一歧管(102)与压缩空气源(113)之间。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括连接到所述第二端口(107)的第二 歧管(108)。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述系统还包括第一燃料源歧管(124)，其连接到第一歧管(102)和第二歧管(108)；和 第一燃料源(120)，其连接到第一燃料源歧管(124)。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述系统还包括第二燃料源歧管(126)，其连接到第一歧管(102)和第二歧管(108)；和 第二燃料源(122)，其连接到第二燃料源歧管(126)。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述系统还包括第二惰性气体缓冲部分(118)，第二 惰性气体缓冲部分(118)安置于所述第二燃料源歧管(126)与所述第一歧管(102)之间。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述第一惰性气体缓冲部分(116)包括连接到惰性 气体源(123)的第一阀和第一排气阀。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括连接到所述第一歧管(102)的惰性 气体源(123)。
8.如权利要求2所述的系统，其中所述系统还包括连接到第二歧管(108)的惰性气体 源(123)。
9.如权利要求4所述的系统，其中所述系统还包括连接到第二燃料源歧管(126)的惰 性气体源(123)。
10.如权利要求3所述的系统，其中所述燃料喷嘴(110)还包括第三端口(103)和第 三歧管(104)，第三歧管(104)连接到第三端口(103)和第一燃料源歧管(126)。
全文摘要
本发明涉及用于干式低NOx燃烧系统的方法和系统，提供一种燃料系统(100)包括，具有第一端口(101)和第二端口(107)的燃料喷嘴(110)，连接到第一端口(101)的第一歧管(102)，和安置于第一歧管(102)与压缩空气源(113)之间的第一惰性气体缓冲部分(116)。
文档编号F23R3/28GK101995033SQ201010260478
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者D·R·科菲, E·卡拉卡, W·J·劳森 申请人:通用电气公司