具有稀释气体的顺序燃烧组件的制作方法_2

文档序号:8455658阅读:来源:国知局
对于第一动量通量与第二动量通量的设计比率保持在限定的区间中。
[0025]根据方法的一个实施例,相对于第一动量通量与第二动量通量的设计比率的限定的区间为第一动量通量与第二动量通量的设计比率的设计比率+/_20%。在特定实施例中,区间限于第一动量通量与第二动量通量的设计比率的设计比率+/_10%。
[0026]可针对燃气涡轮的基本负载(即满负载)运行限定设计比率。典型地,还针对设计状况限定环境状况,诸如例如ISO状况(15°C,1013毫巴,60%相对湿度)。备选地,还可针对部分负载运行点,例如针对80%或90%相对负载(通过基本负载标准化的负载),限定设计比率。
[0027]根据方法的进一步实施例,在燃气涡轮的50%和100%相对负载之间的负载范围中运行期间,第一动量通量与第二动量通量的比率相对于设计比率保持在限定的区间中。
[0028]根据方法的进一步实施例,在燃气涡轮的20%和100%相对负载之间的负载范围中运行期间,第一动量通量与第二动量通量的比率相对于设计比率保持在限定的区间中。
[0029]进一步,在10%至100%相对负载之间的负载范围中运行期间,第一动量通量与第二动量通量的比率可相对于设计比率保持在限定的区间中。
[0030]在10%至30%相对负载的范围中的低的部分负载下,或最晚在例如高于50%相对负载的高相对负载下,第一和第二燃烧器两者都运行,即,第一燃料引入到第一喷燃器中且在第一燃烧室中燃烧,并且第二燃料引入到第二喷燃器中且在第二燃烧室中燃烧。只要第二喷燃器运行,重要的是,对第二燃烧提供良好的入口状况。这通过相对于来自第一燃烧室的热气的动量通量以正确的动量通量,即以正确的动量通量比率掺合稀释气体来实现。
[0031]根据实施例,仅第一燃烧器以低负载操作运行,即仅第一燃料引入第一喷燃器中且在第一燃烧室中燃烧,并且没有第二燃料引入。这可例如处于低于燃气涡轮的30%相对负载或例如低于10%相对负载的负载。
[0032]在方法的又一个实施例中,在低于燃气涡轮的例如10%相对负载或例如低于30%相对负载的负载下,第一动量通量与第二动量通量的比率相对于燃气涡轮的设计状况下的比率而增大。动量通量的比率的增大对应于稀释气体流量的相对增大。这个增大可减少通过第一燃烧器的质量流量,并且可导致相对于混合器的设计出口状况的偏差。在低负载下,第一燃烧器质量流量的减小对于允许第一燃烧器中的减少的燃料流量下的稳定燃烧可为有利的。具体而言,如果第二燃烧器不在低负载状况下运行,可容忍扭曲的混合器出口分布。
[0033]稀释气体掺合器还可与阻尼器组合或作为与阻尼容积连接的连接器,如欧洲专利申请EP 12189685中描述,该申请通过引用而并入本文。
[0034]燃气涡轮可包括烟道气再循环系统,其中,离开涡轮的烟道气的一部分掺合到燃气涡轮的压缩机入口气体。
[0035]稀释气体可直接从压缩机气室馈送到稀释气体掺合器。其还可用来在掺合之前冷却第一或第二燃烧室壁或衬套,以及稀释气体掺合器的壁。
[0036]可利用置于通往稀释气体掺合器的供应管线中的稀释空气控制阀,将第一动量通量与第二动量通量的比率调节到设计值。这种稀释气体控制阀还可用来根据燃气涡轮的运行参数(诸如例如相对负载或第二燃烧器的热气温度或第一燃烧器的热气温度,或那些参数的组合),而控制第一动量通量与第二动量通量的比率。
[0037]不同的冷却技术可用于冷却燃烧器衬套和掺合器壁。可使用例如泻流冷却,冲击冷却或对流冷却或冷却方法的组合。
[0038]参照顺序燃烧,燃烧器的组合可如下设置:
第一和第二燃烧器两者构造成顺序罐-罐结构。
[0039]第一燃烧器构造成环形燃烧室,而第二燃烧器构造成罐构造。
[0040]第一燃烧器构造成罐结构,并且第二燃烧器构造成环形燃烧室。
[0041]第一和第二燃烧器两者构造成环形燃烧室。
[0042]可使用不同的喷燃器类型。对于第一燃烧器,可例如使用例如从EP O 321 809中知道的所谓的EV喷燃器或例如从DE 195 47 913中知道的AEV喷燃器。而且,可使用包括涡流室的BEV喷燃器,如欧洲专利申请EP12189388.7中所描述,该申请通过引用而结合在本文中。在罐结构中,每个罐燃烧器可使用单个或多个喷燃器组件。进一步,可使用US6935116 B2或US 7237384 B2 (通过引用而结合在本文中)中描述的火焰层燃烧器,作为第一燃烧器。
【附图说明】
[0043]在下面借助于所附示意图,更详细地描述本公开、其特性以及其优点。
[0044]参照附图:
图1显示具有顺序燃烧组件的燃气涡轮,顺序燃烧组件具有第一喷燃器、第一燃烧室、用于掺合稀释气体的掺合器、第二喷燃器和第二燃烧室;
图2显示具有顺序燃烧组件的燃气涡轮,顺序燃烧组件具有第一喷燃器、第一燃烧室、包括掺合稀释气体的流线型本体的掺合器、第二喷燃器和第二燃烧室;
图3显示具有顺序燃烧组件的燃气涡轮,顺序燃烧组件具有第一喷燃器、第一燃烧室、具有对稀释气体进行受控制的掺合的稀释气体控制阀的掺合器、第二喷燃器和第二燃烧室。
[0045]部件列表:
I燃气涡轮 2轴
3压缩机
4顺序燃烧器组件 5涡轮 7排气 8压缩气体 9燃烧产物 28第一燃料喷射 29第二燃料喷射 30压缩机气室 31燃烧器壳体 32流线型本体 33稀释气体 34混合区段 35第一燃烧产物 36稀释气体控制阀 101第一燃烧室 102第二燃烧室 103第二喷燃器 104第一燃烧器衬套 105第二燃烧器衬套 106第一喷燃器 110稀释气体喷射 I第一燃烧器 II稀释气体掺合器。
【具体实施方式】
[0046]图1显示具有顺序燃烧器组件4的燃气涡轮I。其包括压缩机3、顺序燃烧器组件4和涡轮5。
[0047]顺序燃烧器组件4包括第一喷燃器106、第一燃烧室101和掺合器II,掺合器II用于在运行期间将稀释气体33掺合到离开第一燃烧室101的热气。在掺合器II的下游,顺序燃烧器组件4进一步包括第二喷燃器103和第二燃烧室102。第一喷燃器106、第一燃烧室101、掺合器I1、第二喷燃器103和第二燃烧室102在流体流连接方面按顺序布置。顺序燃烧器组件4容纳在燃烧器壳体31中。离开压缩机3的压缩气体8传送通过扩散器,以至少部分地回收离开压缩机3的气体的动态压力。
[0048]在运行期间,稀释气体在稀释气体喷射110中喷射到稀释气体掺合器中。喷射的稀释气体33的一部分在其到达稀释气体喷射110之前被用来冷却第一燃烧室101的壁。喷射的稀释气体33的一部分在其到达稀释气体喷射110之前用来冷却第二燃烧室102和第二喷燃器103的壁。喷射的稀释气体33的另一部分从压缩机气室30获得且直接喷射到掺合器II中。
[0049]为了确保第二喷燃器103的良好的入口状况,例如均匀的温度分布或均匀的速度分布,第一燃烧器(I)的压力损失与稀释气体掺合器(II)的压力损失的比率在2至12的范围中。
[0050]顺序燃烧器组件4进一步包括用于沿着第一燃烧室的壁引导冷却气体的第一燃烧器衬套104,以及用于沿着第二燃烧室102的壁引导冷却气体的第二燃烧器衬套105。
[0051]第一燃料28可通过第一燃料喷射引入第一喷燃器106中,与在压缩机3中压缩的压缩气体8混合,并且在第一燃烧室101中燃烧。在后续掺合器II中掺合稀释气体33。第二燃料29可通过第二燃料喷射器引入第二喷燃器103中,与离开掺合器II的热气混合,并且在第二燃烧室102中燃烧。离开第二燃烧室102的热气在后续涡轮5中膨胀而做功。涡轮5和压缩机3布置在轴2上。
[0052]离开涡轮5的排气7的余热可进一步用于热回收蒸汽发生器或锅炉(未显示)中,
以产生蒸汽。
[0053]在这里显示的示例中,压缩气体8作为稀释气体33而掺合。典型地,压缩气体8为压缩环境空气。对于具有烟道气再循环(未显示)的燃气涡轮,压缩机气体为环境空
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