专利名称：燃料柔性燃烧器系统和方法
技术领域：
本申请大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及可适应一系列的不同类型燃料的燃料柔性燃烧器系统和方法。
背景技术：
干式低NOx(DLN)燃气涡轮发动机的现行设计一般使燃料流和空气流在反应区或燃烧区的上游预混合。这种预混合往往会降低燃烧温度并产生不希望的排放物，比如氧化氮(NOx)等。这种排放物受制于美国的联邦管制和州管制，并且在海外受制于类似的管制。现行的DLN燃气涡轮机一般用天然气来进行操作，尽管需要提供燃料灵活性，使得燃气涡轮发动机也可用高反应性燃料(比如合成气等)来进行操作。然而，在预混合喷嘴中使用这种高反应性燃料可导致拢焰(flame holding)和可能的喷嘴损伤。因此这种高反应性燃料的使用受到限制。因此有对涡轮机燃烧器系统和方法的需要，以适应从低反应性燃料(比如天然气)到使用反应性更高的燃料的一系列的燃料。该燃烧器应当能够适应这种高反应性燃料，而不限制耐用性或效率。
发明内容
本申请因此提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括若干个喷嘴、其中具有低反应性燃料的第一燃料源、其中具有高反应性燃料的第二燃料源，以及用于改变传输至喷嘴的低反应性燃料流量和高反应性燃料流量的初级阀(primary valve) 0本申请还提供了一种用低反应性燃料和高反应性燃料来操作燃烧器的方法。该方法可包括下面的步骤将低反应性燃料流引至次级喷嘴；将低反应性燃料流引至若干个初级喷嘴；改变引至次级喷嘴和初级喷嘴的低反应性燃料的流量；将高反应性燃料流引至初级喷嘴；以及改变引至初级喷嘴的低反应性燃料的流量和高反应性燃料的流量。本申请还提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括若干个初级喷嘴、次级喷嘴、其中具有低反应性燃料的第一燃料源、用于改变传输至初级喷嘴和次级喷嘴的低反应性燃料流量的次级阀(secondary valve)、其中具有高反应性燃料的第二燃料源，以及用于改变传输至初级喷嘴的低反应性燃料流量和高反应性燃料流量的初级阀。对本领域中普通技术人员而言，在结合附图和所附权利要求书而阅读下面的详细描述之后，本申请的这些和其它特征和改进将变得显而易见。
图1是燃气涡轮发动机的示意图。图2是可如本文中所述的燃烧器的示意图。图3是在主操作模式下的燃烧器的示意图。图4是在贫燃-贫燃操作模式(lean-lean mode)下的燃烧器的示意图。
图5是在传输操作模式下的燃烧器的示意图。图6是具有燃料凸柱(fuel peg)和传输通道的次级喷嘴的端部的平面图。图7是在预混合操作模式下的燃烧器的示意图。图8是燃料喷射系统的示意图。图9是如本文所述的柔性燃料喷射系统的示意图。图10是在混合操作模式下的燃烧器的示意图。零部件清单
权利要求
1.一种燃烧器(100)，包括多个喷嘴(160，180)；其中具有低反应性燃料(315)的第一燃料源(310)；其中具有高反应性燃料(345)的第二燃料源(340)；以及初级阀(320)，所述初级阀(320)用于改变传输至所述多个喷嘴(160，180)的所述低反应性燃料(315)的流量和所述高反应性燃料(345)的流量。
2.根据权利要求1所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述多个喷嘴(160，180)包括多个初级喷嘴(160)。
3.根据权利要求2所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述多个喷嘴(160，180)包括次级喷嘴(180)，并且所述次级喷嘴(180)与所述第一燃料源(310)连通。
4.根据权利要求3所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述燃烧器(100)还包括次级阀 (350)，所述次级阀(350)用于改变传输至所述多个初级喷嘴(160)和所述次级喷嘴(180) 的所述低反应性燃料(315)的流量。
5.根据权利要求4所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述燃烧器(100)还包括与所述初级阀(320)和所述次级阀(350)连通的控制器(330)。
6.根据权利要求1所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述低反应性燃料(315)包括天然气。
7.根据权利要求1所述的燃烧器(100)，其特征在于，所述高反应性燃料(345)包括合成气或氢。
8.一种用低反应性燃料(315)和高反应性燃料(345)来操作燃烧器(100)的方法，包括将所述低反应性燃料(315)流引至次级喷嘴(180)；将所述低反应性燃料流(345)引至多个初级喷嘴(160)；改变引至所述次级喷嘴(180)和所述多个初级喷嘴(160)的所述低反应性燃料(315) 的流量；将所述高反应性燃料(345)流引至所述多个初级喷嘴(160)；以及改变引至所述多个初级喷嘴(160)的所述低反应性燃料(315)流和所述高反应性燃料 (345)的流量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在主模式(200)中，将所述低反应性燃料 (315)流的一部分传输至所述次级喷嘴(180)，并且将所述低反应性燃料(315)流和所述高反应性燃料(345)流的混合物传输至所述多个初级喷嘴(160)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述主模式(200)包括在初级燃烧区 (110)中的燃烧。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在贫燃-贫燃模式(210)中，传输至所述多个初级喷嘴(160)的所述低反应性燃料(315)流和所述高反应性燃料(345)流的所述混合物减少。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述贫燃-贫燃模式(210)包括在初级燃烧区(110)和在次级燃烧区(120)中的燃烧。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在传输模式(220)中，所述低反应性燃料(315)流仅仅传输至所述次级喷嘴(180)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述传输模式(220)包括在次级燃烧区 (120)中的燃烧。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在预混合模式(230)和混合模式(360) 中，所述低反应性燃料(315)流的一部分传输至所述次级喷嘴(180)，并且所述低反应性燃料(315)和所述高反应性燃料(345)的混合物传输至所述多个初级喷嘴(160)。
全文摘要
本发明涉及燃料柔性燃烧器系统和方法。具体而言，本申请提供了一种燃烧器(100)。该燃烧器(100)可包括若干个喷嘴(160，180)、其中具有低反应性燃料(315)的第一燃料源(310)、其中具有高反应性燃料(345)的第二燃料源(340)，以及用于改变传输至喷嘴(160，180)的低反应性燃料(315)流量和高反应性燃料(345)流量的初级阀(320)。
文档编号F23D14/00GK102168851SQ20101053390
公开日2011年8月31日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月23日
发明者A·R·卡恩, W·S·齐明斯基 申请人:通用电气公司