[發明專利]燃燒器組件、包括所述燃燒器組件的燃燒室以及將燃料供應到所述燃燒器組件的方法

在審

• 申請號: 201380065883.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN105102894A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 恩里科·戈塔爾多;朱利奧·莫里
• 申請（專利權）人: 安薩爾多能源公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;李鶴松

技術領域

本發明涉及燃燒器組件、包括所述燃燒器組件的燃燒室和將燃料供應到所述燃燒器組件的方法。尤其是，本發明涉及用于能量產生機組的氣體管道的燃燒室。

背景技術

已知燃燒器組件通常包括主要的低溫燃燒部和次級的高溫燃燒部，其穩定通過主要部所生成的火焰。

由于在燃燒系統中總是存在熱聲不穩定，所以需要次級部的穩定動作。熱聲不穩定是通過熱聲火焰振蕩的存在所特征化的現象，其生成壓力波。在燃燒室中傳播的如此壓力波，在燃燒室的壁上反射并且反作用在火焰上。這些熱聲振蕩可以增加不穩定性直到損壞燃燒室的壁，或者它們可以減弱。

由此，當通過燃燒處理激發熱聲振蕩并且它們以振幅增加時，存在不穩定的嚴峻條件。

根據通過Timlieuwen等人的文章AMechanismofCombustionInstabilityinLeanPremixedGasTurbineCombustors(在貧預混燃氣輪機燃燒室中的燃燒不穩定性的機制),TransactionofASME(美國機械工程師協會會報),Vol(卷).123,2001所定義的，當熱釋放波動與壓力波動同相時，存在燃燒不穩定性。因此，通過在壓力振蕩和熱聲振蕩之間的延時T管理不穩定性。

通過“對流時間”τ顯著地影響延遲時間T，其是在燃燒器組件中的每個燃料供應線的特有的。尤其是，通過下面的關系來約束延遲時間T和對流時間τ：

T/Tperiod＝f(τ，火焰長度，運動學化學反應)

其中

T是延遲時間；并且

Tperiod是與燃燒室中波動的完全振蕩對應的時間。其中將波動期望為熱波動和壓力波動這兩者，其具有相同的周期但不同的相。

可以通過實驗研究或通過大渦模擬(LES)計算方法執行T的準確評價。

在具有“貧預混(leanpremix)”技術的燃燒系統中，其中實施了預混火焰，通過由混合實施的時間將對流時間τ定義為行進在燃料噴射點和火焰基座之間的空間，根據下面的關系：

τ＝Linj/Uavg

其中：

Linj是在燃料噴射點和火焰基座之間的距離；

Uavg是在伸展的Linj中的混合中的平均速度。

由于高燃燒溫度，次級部對大多數污染排放負責。根據燃燒溫度，指向實際污染物形成的化學反應的動力學表示取決于不是高線性的溫度，以及污染物的指數增加。

相應地，限制供應到次級部的燃料的質量以防止超過與污染排放相關的法律限制。這也包含供應到主要部的燃料流速的隨后限制，其需要穩定次級部的動作以能夠無需生成不穩定地燃燒。

總之，因為控制用于減少排放或反之的不穩定燃燒器的方法，所以限制已知類型的燃燒器組件的性能。

只有在給定的情況下(其中，通常燃燒系統的復雜性顯著增加)，可以超過在已知的燃燒器組件中的穩定限制。

發明的公開

本發明的一個目的是使高性能燃燒器組件能夠發生穩定燃燒并且在同時能夠符合與污染排放相關的法律限制。

尤其是，本發明的一個目的是使特別靈活的燃燒器組件能夠增加容量范圍，在其中機組可以運行并且同時將排放保持在法律限制以下。

根據如此的目的，本發明涉及根據權利要求1的燃氣輪機機組的燃燒室的燃燒器組件。

本發明的另外的目的是使高性能燃燒室能夠生成穩定燃燒并且能夠符合與污染排放相關的法律限制。

根據如此的目的，本發明涉及如權利要求12所述的燃燒室。

最后，本發明的另外的目的是提供一種將燃料供應到燃燒器組件的方法，該燃燒器組件能夠有助于生成穩定燃燒并且能夠符合與污染排放相關的法律限制。

根據如此目的，本發明涉及如權利要求13所述的將燃料供應到燃燒組件的方法。

附圖的簡要說明

根據其非限制性實施例的下面的描述、參照附圖的圖示本發明的另外的特征和優點將變得更加顯而易見，其中：

圖1是包括根據實施例的燃燒室的燃氣輪機機組1的圖解視圖；

圖2是根據本發明的燃燒器的、具有為了清晰被移除的部分的橫截面視圖。

用于實施本發明的最佳方式

在圖1中的標號1指示具有沿著軸A延伸的氣體管道2、壓縮機3、燃燒室4、用于將燃料供應到燃燒室4的組件6以及發電機7的動力機組，該發電機將通過氣體管道2供應的機械動力變換為電力。