[發明專利]具有引燃空氣供應的引燃器組件

有效

• 申請號: 201780060406.0
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN109804201B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: S·薩達西伍尼
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: F23R3/34
• 分類號: F23R3/34;F23R3/46;F23R3/14;F23R3/28;F23R3/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;范懷志

提出了一種用于燃氣渦輪發動機中的燃燒容積的引燃器組件。引燃器組件包括引燃器、引燃燃料供應管線和引燃空氣供應管線。引燃器具有燃燒器面，燃燒器面包括多個引燃燃料噴射孔。引燃燃料噴射孔向燃燒容積提供引燃燃料。引燃燃料供應管線被流體連接至引燃燃料噴射孔，以用于向引燃燃料噴射孔供應引燃燃料。引燃空氣供應管線向引燃器提供引燃空氣。引燃空氣通過燃燒器面而被供應至燃燒容積。本發明還提出了引燃空氣噴射孔，引燃空氣噴射孔位于燃燒器面上并且被流體連接至引燃空氣供應管線。引燃空氣噴射孔將引燃空氣噴射至燃燒容積中。還提出了一種具有該引燃器組件的燃氣輪機。

技術領域

本技術總體上涉及用于燃氣渦輪發動機的燃燒裝置的燃燒器，并且更具體地，涉及用于燃氣渦輪發動機的燃燒裝置的具有引燃空氣供應的引燃器組件。

背景技術

在燃氣渦輪發動機燃燒裝置中，燃料被消耗或燃燒以產生熱壓廢氣，熱壓廢氣隨后被饋送至渦輪級，在渦輪級中，熱壓廢氣在膨脹和冷卻的同時將動量傳遞至渦輪動葉，由此來在渦輪轉子上施加旋轉運動。渦輪轉子的機械功率繼而可以被用于驅動發電機以產生電力或驅動機器。然而，燃燒燃料會導致廢氣中的大量不期望污染物，這些污染物會對環境造成破壞。因此，通常希望盡可能地減少污染物。一種污染物是氮氧化物(NO_x)。

當前燃氣渦輪發動機燃燒裝置(如干式低排放(DLE)燃燒裝置)中的燃燒通過使用在燃燒裝置的不同位置和不同操作級處饋送的引燃燃料和主燃料來啟動和維持，例如，在一些DLE燃燒裝置中，引燃燃料的分割百分比在滿負荷時約為4％或更高，并且在部分負荷時增加，這主要是為了防止隨著空氣燃料比的提高而發生燃燒動力學上的停燒和熄火。然而，引燃燃料可以在非預混模式和/或部分預混模式下靠近燃燒器面而燃燒，并生成高水平的熱氮氧化物NO_x。此外，作為富燃料(即非預混燃料)而被噴射到燃燒裝置中的引燃燃料傾向于在燃燒裝置的局部區域中燃燒，導致富燃料袋燃燒，這在燃燒裝置內創建高溫區域/袋或局部熱點，從而對燃燒裝置內的構件壽命造成不利影響。

因此，期望提供一種技術來減少由于引燃燃料在空氣不足的條件下燃燒而造成的排放(尤其是NO_x)。

發明內容

因此，本公開的目的在于，提供一種技術來確保引燃燃料在足量空氣中燃燒的可能性，并且因此減少排放(尤其是NO_x)。還期望本公開的技術確保引燃燃料與空氣的預混合、或者通過增加燃燒裝置中(尤其是燃燒裝置中的引燃燃料被噴射到燃燒裝置中的區域中)的紊流來促進引燃燃料與空氣的混合。

上述目的通過本文所描述的引燃器組件、以及本文所描述的具有至少一個此類引燃器組件的燃氣渦輪發動機來實現。本技術的優選實施例在本文中被描述。

在本技術的第一方面，提出了一種用于燃氣渦輪發動機中的燃燒容積的引燃器組件。引燃器組件包括引燃器、引燃燃料供應管線和引燃空氣供應管線。引燃器具有包括多個引燃燃料噴射孔(下文中被稱為引燃燃料孔)的燃燒器面。引燃燃料孔向燃燒容積提供引燃燃料，即，將引燃燃料噴射到燃燒容積中以用于燃燒。引燃燃料供應管線被流體連接至引燃燃料孔。引燃燃料供應管線向引燃燃料孔提供或供應引燃燃料。引燃空氣供應管線向引燃器提供引燃空氣，從而使引燃空氣通過燃燒器面而被供應至燃燒容積。

由于引燃空氣通過燃燒器面而被引入到燃燒容積中，引燃空氣被噴射到燃燒容積的如下區域中，在燃燒裝置的運行期間，引燃燃料噴射孔在該區域中噴射引燃燃料。在需要時，在燃燒容積的這些區域內，引燃燃料和引燃空氣可以在被噴射到燃燒容積中之前被預混合、或者可以被同時噴射。由此來確保引燃燃料在具有期望的空氣(以引燃空氣的形式)量的氛圍中消耗。這導致排放減少并且降低了在燃燒裝置內形成高溫區域/袋或熱點的可能性，并且由此來保持結構完整性并延長燃燒器構件(諸如引燃器的燃燒器面)的構件壽命。