[發(fā)明專利]操作具有順序燃燒的燃?xì)鉁u輪的方法及燃?xì)鉁u輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310497494.4
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103775215A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.西亞尼;A.伊羅格魯;D.A.潘內(nèi)爾;N.特蘭;E.弗雷塔格
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾斯通技術(shù)有限公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C7/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴(yán)志軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪的技術(shù)。本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于操作具有順序燃燒的燃?xì)鉁u輪的方法。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施這樣的方法的燃?xì)鉁u輪。

背景技術(shù)

具有順序燃燒的燃?xì)鉁u輪包括如例如在圖1中所示的兩個(gè)燃燒器。圖1的燃?xì)鉁u輪10具有被殼體12同心地圍繞的轉(zhuǎn)子11。壓縮機(jī)13壓縮進(jìn)給到包括第一燃燒室14和第一噴燃器(burner)17的第一燃燒器中的空氣。第一噴燃器17借助于第一燃料源18被供以燃料。在第一燃燒器14、17中產(chǎn)生的熱氣體通過熱氣體通道21流入包括第二燃燒室15和第二噴燃器20的第二燃燒器中。第二噴燃器20借助于第二燃料源20被供以燃料。來自第二燃燒器15、19的熱氣體進(jìn)入渦輪16以做功。

通常，高壓渦輪定位在第一燃燒器14、17和第二燃燒器15、19之間。然而，在這種情況下，高壓渦輪已被省略。相反，稀釋空氣可借助于稀釋空氣源23噴入熱氣體通道21中。

在燃?xì)鉁u輪的部分負(fù)載操作中，燃燒器熱氣體溫度通常降低。在某個(gè)熱氣體溫度極限處，CO排放量升高并且為排放保證范圍設(shè)定極限。如在圖2中所示，當(dāng)燃?xì)鉁u輪負(fù)載從100%減小至部分負(fù)載時(shí)，CO排放量通常升高，其中CO排放量示出為燃?xì)鉁u輪相對負(fù)載RL_GT的函數(shù)，其中，在I2處的峰值表征第二燃燒器的點(diǎn)火。在某個(gè)負(fù)載極限LT_L處，預(yù)定的CO極限LT_CO被超出。同時(shí)，第二燃燒器特征在于對性能具有負(fù)面影響的某壓降。

為了解決該問題，現(xiàn)有技術(shù)中已提出兩種不同的方法：

1.?在最高可能的負(fù)載下啟動(dòng)第二燃燒器。然而，這并非很有效，因?yàn)榈谝蝗紵鞯臒釟怏w溫度需要維持在由高壓渦輪使用壽命所決定的極限內(nèi)(當(dāng)在第一和第二燃燒器之間設(shè)置高壓渦輪時(shí))。

2.?在低部分負(fù)載下關(guān)閉第二噴燃器中的一些，使得剩余的第二噴燃器在較低的負(fù)載下在較高出口溫度下燃燒。該解決方案具有低壓渦輪(圖1中的16)高應(yīng)力的缺點(diǎn)，并且受鍋爐的溫度極限的限制(在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中)。

另外的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)已確定如下：

文獻(xiàn)DE?103?12?971?A1公開了一種尤其用于發(fā)電設(shè)備的燃?xì)鉁u輪組件，其包括壓縮機(jī)和兩個(gè)串聯(lián)的下游燃燒室以及其后的渦輪。在兩個(gè)燃燒室之間布置有冷卻單元。該解決方案基于順序燃燒，而沒有高壓渦輪。由于在兩個(gè)燃燒器之間缺少高壓渦輪，在第一燃燒器的出口處產(chǎn)生相對高的氣體溫度，這將導(dǎo)致當(dāng)燃料在第二燃燒器處被噴射時(shí)的自燃，造成在燃料噴射點(diǎn)附近過量的部件熱應(yīng)力以及導(dǎo)致高排放值的燃料和空氣的不充分混合。

為了避免這種缺點(diǎn)，提出在將燃料噴入熱燃燒氣體以形成用于第二燃燒室的燃料氧化劑混合物之前冷卻來自第一燃燒室的熱燃燒氣體。通過冷卻來自第一燃燒室或第一燃燒步驟的熱燃燒氣體，排氣溫度可充分降低，使得噴射的燃料的點(diǎn)火被延遲足夠長，以允許分離的火焰和充分的混合，以便具有均勻且稀的燃料氧化劑混合物。

文獻(xiàn)WO?03/038253涉及順序點(diǎn)火的燃?xì)鉁u輪單元的轉(zhuǎn)變，該單元基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、高壓燃燒室、高壓渦輪、低壓燃燒室和低壓渦輪。壓縮機(jī)、高壓渦輪和低壓渦輪的旋轉(zhuǎn)部件布置在公共轉(zhuǎn)子上，并且在轉(zhuǎn)變時(shí)，可有利地簡化與所述燃?xì)鉁u輪單元相關(guān)聯(lián)的所有要求保護(hù)的考慮因素。經(jīng)轉(zhuǎn)變的燃?xì)鉁u輪單元包括減小的壓縮機(jī)、初始的高壓燃燒室(在較低壓力下操作)、初始的低壓燃燒室和初始的低壓渦輪，其中壓縮機(jī)的減小通過移除而不更換相對于流動(dòng)方向的許多最終高壓級，或通過從驅(qū)動(dòng)中移除最終高壓級，且在不更換的情況下使初始高壓渦輪退出運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)。高壓渦輪僅僅是在高壓燃燒室和低壓燃燒室之間的轉(zhuǎn)移通道。來自所述高壓燃燒室的熱氣體通過所述轉(zhuǎn)移通道直接流入低壓燃燒室。

文獻(xiàn)EP?2?206?959?A2公開了一種包括燃料重整器系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，燃料重整器系統(tǒng)包括：燃料入口，其被構(gòu)造成接收燃料滑流(slipstream)；氧氣入口，其被構(gòu)造成引入氧氣滑流；預(yù)調(diào)節(jié)區(qū)域，其被構(gòu)造成對燃料滑流進(jìn)行預(yù)處理；混合區(qū)域，其包括構(gòu)造成促進(jìn)燃料滑流和氧氣滑流的混合以形成氣態(tài)預(yù)混合物的預(yù)混合裝置；反應(yīng)區(qū)域，其構(gòu)造成由氣態(tài)預(yù)混合物產(chǎn)生合成氣；驟冷區(qū)域，其構(gòu)造成將燃料流混合到合成氣中以形成富含氫氣的燃料混合物；以及燃?xì)鉁u輪，其構(gòu)造成接收燃料混合物。