[發明專利]具有短暫劇烈淬火區域的燃燒器

在審

• 申請號: 201310220598.0
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103471099A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: W.F.小卡內爾;G.A.博德曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊炯

技術領域

本申請總體涉及燃氣渦輪發動機，并且更具體地涉及具有這樣的燃燒器的燃氣渦輪發動機：該燃燒器具有短暫劇烈淬火區域以用于燃燒例如那些高燃料結合氮的液體燃料、氣體燃料等，以提供低溫燃燒并且限制不期望的排放物。

背景技術

燃氣渦輪發動機的操作效率通常隨著燃燒流溫度的升高而提高。然而，較高的燃燒流溫度可能造成產生高水平的氮氧化物（NO_X）以及其它類型的不期望的排放物。這種排放物可能同時受到美國聯邦和州的法規的限制并且還可能受到國外類似法規的限制。此外，燃氣渦輪發動機和電廠的資金籌措通常可能受到國際排放物標準的限制。因此，在有效溫度范圍內操作燃氣渦輪發動機和同時還保證氮氧化物以及其它類型的受控物的排放保持在遠低于強制水平下之間存在平衡策略。多種其它類型的操作參數也可以在提供這種優化平衡的過程中發生變化。

燃氣渦輪發動機的操作者等人可能傾向于根據可用性和價格而使用不同類型的燃料。例如，諸如重質燃料油的液體燃料是合適的。然而，重質燃料油可能在某些溫度以上具有向氮氧化物的高水平轉化率。具體而言，例如重質燃料油的液體燃料可能具有高燃料結合氮。因此，這種燃料可能需要使用選擇性催化還原等來降低排放水平。然而，這種過程增加燃氣渦輪發動機的總體操作成本以及總體復雜性。

因此，存在對能夠高效燃燒包括例如重質燃料油等的高燃料結合氮的液體燃料在內的各種燃料的燃燒器的需要。優選地，這種燃燒器可以在較低溫度下燃燒這種燃料，以保持總體排放符合標準。

發明內容

因此，本申請提供一種用于燃燒多個空氣流和多個燃料流的燃燒器。該燃燒器可以包括：用于產生高旋流淬火空氣流的中心旋流器；用于產生燃燒氣體流的包繞中心旋流器的多個駐渦腔；位于駐渦腔下游的短暫劇烈淬火區域，短暫劇烈淬火區域用于對外部淬火空氣流與高旋流淬火空氣流之間的燃燒氣體流進行淬火；以及位于短暫劇烈淬火區域下游的膨脹區域。

本申請還提供一種在燃燒器中燃燒空氣流和燃料流的方法。該方法可以包括以下步驟：部分地燃燒駐渦腔中的燃料流和空氣流以用于低溫富燃燒(rich?combustion)；將短暫劇烈淬火區域中的低溫富燃燒淬火成富燃燒產物；以及燃燒膨脹區域中的富燃燒產物以用于低溫貧燃燒。

本申請以及所獲得的專利還提供一種用于燃燒多個空氣流和多個燃料流的燃燒器。該燃燒器可以包括：用于產生高旋流淬火空氣流的中心旋流器；用于產生燃燒氣體流的包繞中心旋流器的多個駐渦腔；以及位于駐渦腔下游的短暫劇烈淬火區域。短暫劇烈淬火區域可以包括多個淬火空氣噴射器以及位于其中的多個槽，以用于產生外部淬火空氣流從而對外部淬火空氣流與高旋流淬火空氣流之間的燃燒氣體流進行淬火。

當結合若干附圖以及所附權利要求閱覽下文的詳細描述時，本申請的這些和其它的特征以及改進對于本領域技術人員而言將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是具有壓縮機、燃燒器、和渦輪的燃氣渦輪發動機的示意圖。

圖2是可以如本說明書中所描述的用于燃氣渦輪發動機的燃燒器的示意圖。

圖3是圖2的燃燒器的短暫劇烈淬火區域的一部分的示意圖。

具體實施方式

現在參照附圖，其中相同的附圖標記在全部若干附圖中代表相同的元件，圖1示出了可以如本文中所使用的燃氣渦輪發動機10的示意圖。燃氣渦輪發動機10可以包括壓縮機15。壓縮機15對進入的空氣流20進行壓縮。壓縮機15驅動壓縮空氣流20至燃燒器25。燃燒器25將壓縮空氣流20與加壓燃料流30混合，并且點燃混合物以產生燃燒氣體流35。盡管僅示出了一個燃燒器25，但是燃氣渦輪發動機10可以包括任何數量的燃燒器25。燃燒氣體流35接著被輸送至渦輪40。燃燒氣體流35驅動渦輪40，以便產生機械功。渦輪40中所產生的機械功通過軸45驅動壓縮機15以及外部負載50（例如發電機等）。

燃氣渦輪發動機10的燃燒器25可以使用天然氣、液體燃料、各種類型的合成氣、和/或其它類型的燃料。燃氣渦輪發動機10可以是由紐約斯卡奈塔第的通用電氣公司提供的多種不同的燃氣渦輪發動機中的任何一種，其中包括但不限于例如7系列或9系列重型燃氣渦輪發動機等的那些燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機10可以具有不同的構造并且可以使用其它類型的部件。本文中也可以使用其它類型的燃氣渦輪發動機。本說明書中還可以一起使用多種燃氣渦輪發動機、其它類型的渦輪機、以及其它類型的發電設備。