专利名称：用于涡轮机燃烧室燃料组件的系统与方法
技术领域：
本发明涉及燃烧系统，确切地说，涉及将液体燃料供应到燃气涡轮发动机。
背景技术：
各种燃烧系统包括燃烧腔室，在燃烧腔室中，燃料与空气燃烧以产生热气。例如，燃气涡轮发动机可以包括一个或多个燃烧腔室，用以接收来自压缩机的压缩空气、将燃料注入压缩空气，并且产生热燃烧气体以驱动涡轮发动机。可以向每个燃烧腔室供应一种或多种不同的燃料，例如，气体燃料和液体燃料。例如，某些材料可与燃料混合以影响燃烧效率、和/或副产品的产生。不幸的是，一些材料可能不易与燃料混合，因此降低了燃气涡轮发动机的性能。
发明内容
以下概述了与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本发明的范围，而仅在于概述本发明的可能形式。实际上，本发明可包括与下述实施例类似或不同的各种形式。在第一实施例中，本发明的一种系统包括涡轮机燃料供应系统。所述涡轮机燃料供应系统包括第一涡轮机燃料混合器，所述第一涡轮机燃料混合器经配置以将第一液体燃料与第一脱气水(first deaerated water)混合,从而产生第一燃料混合物。所述第一燃料混合物经配置以在燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧。所述涡轮机燃料供应系统还包括脱气水流路，所述脱气水流路经配置以将所述第一脱气水输送到所述第一涡轮机燃料混合器中；以及液体燃料流路，所述液体燃料流路经配置以将所述第一液体燃料输送到所述第一涡轮机燃料混合器中。所述第一涡轮机燃料混合器包括混合三通管、直联混合器、静态混合器、桨式混合器、搅拌器或带式搅拌器中的至少一个，或者上述项的组合。所述系统还可包括水处理系统，所述水处理系统经配置以沿所述脱气水流路将所述第一脱气水供应到所述第一涡轮机燃料混合器。所述系统还包括热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器经配置以沿所述脱气水流路将所述第一脱气水供应到所述第一涡轮机燃料混合器；其中，所述热回收蒸汽发生器经配置以产生所述第一脱气水。，所述系统还可包括升压泵，所述升压泵经配置以增加来自所述热回收蒸汽发生器的低压部分或中压部分的所述第一脱气水的压力。所述第一涡轮机燃料混合器经配置以将所述第一液体燃料与所述第一脱气水混合，从而产生所述第一液体燃料与所述第一脱气水的第一乳状液，作为所述第一燃料混合物。所述系统还可包括第二涡轮机燃料混合器，所述第二涡轮机燃料混合器经配置以将第二液体燃料与第二脱气水混合，从而产生第二燃料混合物，其中所述第二燃料混合物经配置以在所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室中燃烧，所述第一燃料混合物是值班燃料混合物，并且所述第二燃料混合物是主要燃料混合物。所述脱气水流路包括脱气水歧管，所述脱气水歧管经配置以将所述第一脱气水输送到所述燃气涡轮发动机的多个混合组件；其中，所述多个混合组件中的每个混合组件包括多个所述第一涡轮机燃料混合器中的一个、多个脱气水混合阀中的一个，以及多个液体燃料混合阀中的一个。在第二实施例中，本发明的一种系统包括副产品传感器，所述副产品传感器经配置以发射输入信号，所述输入信号指示在燃气涡轮发动机的排气装置中检测到的副产品浓度。所述系统还包括副产品控制器，所述副产品控制器经配置以从所述副产品传感器接收输入信号、并且将输出信号发射到至少一个控制元件，以在所述检测到的副产品浓度高于阈值水平时调整液体燃料与脱气水的混合物中的燃料-水比。所述控制元件响应于所述输出信号。所述液体燃料与所述脱气水的所述混合物经配置以在燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧。所述副产品包括氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳、或颗粒物质中的至少一种，或上述项的组合。所述系统还可包括混合器，所述混合器经配置以响应于来自所述副产品控制器的所述输出信号，将所述液体燃料与所述脱气水混合，从而产生位于所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室上游的所述混合物。所述系统还可包括脱气水供应系统，所述脱气水供应系统经配置以响应于来自所述副产品控制器的所述输出信号，将所述脱气水供应到所述混合器，并且调整所述脱气水的压力或温度。其中，所述混合器经配置以将所述液体燃料与所述脱气水混合，从而产生所述液体燃料与所述脱气水的乳状液作为所述混合物。所述至少一个控制件包括液体燃料流控制件，所述液体燃料流控制件经配置以响应于来自NOx控制器的所述输出信号，调整所述液体燃料的燃料流量；以及脱气水流动控制件，所述脱气水流动控制件经配置以响应于来自所述NOx控制器的所述输出信号，调整所述脱气水的水流量。在第三实施例中，本发明的一种方法包括将液体燃料供应到混合器；将脱气水供应到所述混合器；使用所述混合器将所述液体燃料与所述脱气水混合，以产生所述液体燃料与所述脱气水的混合物；以及将所述液体燃料与所述脱气水的所述混合物供应到燃气涡轮发动机的燃烧室。所述方法还包括调整所述混合物中所述液体燃料与所述脱气水的比率，以便控制由所述混合物的燃烧得到的产物中的副产品浓度；及调整所述脱气水的温度或压力，以便控制由所述混合物的燃烧得到的产物中的副产品的浓度。其中，将所述液体燃料与所述脱气水混合的步骤包括使用所述混合器以产生所述液体燃料与所述脱气水的乳状液。
参阅附图来阅读以下详细说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中图1是具有燃烧室的涡轮机系统的一个实施例的方框图；图2是涡轮机燃烧室的燃料供应系统的一个实施例的方框图；以及图3是供应脱气水的热回收蒸汽发生器的一个实施例的方框图。兀件符号列表
权利要求
1.一种系统，包括 涡轮机燃料供应系统，所述涡轮机燃料供应系统包括 第一涡轮机燃料混合器，所述第一涡轮机燃料混合器经配置以将第一液体燃料与第一脱气水混合从而产生第一燃料混合物，其中所述第一燃料混合物经配置以在燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧； 脱气水流路，所述脱气水流路经配置以将所述第一脱气水输送到所述第一涡轮机燃料混合器；以及 液体燃料流路，所述液体燃料流路经配置以将所述第一液体燃料输送到所述第一涡轮机燃料混合器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一涡轮机燃料混合器包括混合三通管、直联混合器、静态混合器、桨式混合器、搅拌器或带式搅拌器中的至少一个，或者上述项的组入口 ο
3.根据权利要求1所述的系统，其中包括水处理系统，所述水处理系统经配置以沿所述脱气水流路将所述第一脱气水供应到所述第一涡轮机燃料混合器。
4.根据权利要求1所述的系统，包括热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器经配置以沿所述脱气水流路将所述第一脱气水供应到所述第一涡轮机燃料混合器。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述热回收蒸汽发生器经配置以产生所述第一脱气水。
6.根据权利要求4所述的系统，包括升压泵，所述升压泵经配置以增加来自所述热回收蒸汽发生器的低压部分或中压部分的所述第一脱气水的压力。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一涡轮机燃料混合器经配置以将所述第一液体燃料与所述第一脱气水混合，从而产生所述第一液体燃料与所述第一脱气水的第一乳状液，作为所述第一燃料混合物。
8.根据权利要求1所述的系统，包括 第二涡轮机燃料混合器，所述第二涡轮机燃料混合器经配置以将第二液体燃料与第二脱气水混合，从而产生第二燃料混合物，其中所述第二燃料混合物经配置以在所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室中燃烧，所述第一燃料混合物是值班燃料混合物，并且所述第二燃料混合物是主要燃料混合物。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述脱气水流路包括脱气水歧管，所述脱气水歧管经配置以将所述第一脱气水输送到所述燃气涡轮发动机的多个混合组件。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个混合组件中的每个混合组件包括多个所述第一涡轮机燃料混合器中的一个、多个脱气水混合阀中的一个，以及多个液体燃料混合阀中的一个。
11.一种系统,包括 副产品传感器，所述副产品传感器经配置以发射输入信号，所述输入信号指示在燃气涡轮发动机的排气装置中检测到的副产品浓度；以及 副产品控制器，所述副产品控制器经配置以从所述副产品传感器接收所述输入信号、并且将输出信号发射到至少一个控制元件，其中所述控制元件响应于所述输出信号，以在所述检测到的副产品浓度高于阈值水平时调整液体燃料与脱气水的混合物中的燃料-水比率，其中所述液体燃料与所述脱气水的所述混合物经配置以在燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述副产品包括氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳、或颗粒物质中的至少一种，或上述项的组合。
13.根据权利要求11所述的系统，其中包括混合器，所述混合器经配置以响应于来自所述副产品控制器的所述输出信号，将所述液体燃料与所述脱气水混合，从而产生位于所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室上游的所述混合物。
14.根据权利要求13所述的系统，包括脱气水供应系统，所述脱气水供应系统经配置以响应于来自所述副产品控制器的所述输出信号，将所述脱气水供应到所述混合器，并且调整所述脱气水的压力或温度。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述混合器经配置以将所述液体燃料与所述脱气水混合，从而产生所述液体燃料与所述脱气水的乳状液作为所述混合物。
16.根据权利要求11所述的系统，其中至少一个控制件包括液体燃料流控制件，所述液体燃料流控制件经配置以响应于来自NOx控制器的所述输出信号，调整所述液体燃料的燃料流量；以及脱气水流动控制件，所述脱气水流动控制件经配置以响应于来自所述NOx控制器的所述输出信号，调整所述脱气水的水流量。
17.一种方法，包括 将液体燃料供应到混合器； 将脱气水供应到所述混合器； 使用所述混合器将所述液体燃料与所述脱气水混合，以产生所述液体燃料与所述脱气水的混合物；以及 将所述液体燃料与所述脱气水的所述混合物供应到燃气涡轮发动机的燃烧室。
18.根据权利要求17所述的方法，其中包括调整所述混合物中所述液体燃料与所述脱气水的比率，以便控制由所述混合物的燃烧得到的产物中的副产品浓度。
19.根据权利要求17所述的方法，包括调整所述脱气水的温度或压力，以便控制由所述混合物的燃烧得到的产物中的副产品的浓度。
20.根据权利要求17所述的方法，其中将所述液体燃料与所述脱气水混合的步骤包括使用所述混合器以产生所述液体燃料与所述脱气水的乳状液。
全文摘要
本发明公开一种用于涡轮机燃烧室燃料组件的系统与方法。其使用一种涡轮机燃料供应系统，包括第一涡轮机燃料混合器，所述第一涡轮机燃料混合器经配置以将第一液体燃料与第一脱气水混合，从而产生第一燃料混合物。所述第一燃料混合物经配置以在燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧。所述涡轮机燃料供应系统还包括脱气水流路，所述脱气水流路经配置以将所述第一脱气水输送到所述第一涡轮机燃料混合器中；以及液体燃料流路，所述液体燃料流路经配置以将所述第一液体燃料输送到所述第一涡轮机燃料混合器中。
文档编号F23R3/28GK103062801SQ20121041048
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者张华 , F.T.科德伦, D.F.比迪, G.D.迈尔斯, W.T.罗斯 申请人:通用电气公司