[發明專利]用于燃氣輪機的連續燃燒器的第二級燃燒器

有效

• 申請號: 201810168642.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108506962B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: A.西亞尼
• 申請（專利權）人: 安薩爾多能源瑞士股份公司
• 主分類號: F23R3/42
• 分類號: F23R3/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭帆揚;李建新

一種用于燃氣輪機的連續燃燒器的第二級燃燒器，包括：焚燒器(20)；沿流動方向在焚燒器(20)下游延伸的燃燒室(21)，其中，焚燒器(20)和燃燒室(21)形成流動通道(15)，且下游火焰位置(33)和上游火焰位置(34)限定在燃燒室(21)內；以及下游火焰位置(33)處的下游火焰穩定器(35)。

相關申請的交叉引用

本申請請求享有2017年2月28日提交的歐洲專利申請號17158577.1的優先權，其公開內容通過引用并入本文中。

技術領域

本發明涉及一種用于燃氣輪機的連續燃燒器的第二級燃燒器，以及一種用于控制具有第一級燃燒器和第二級燃燒器的燃氣輪機的連續燃燒器的方法。

背景技術

如已知那樣，污染物排放的控制是任何類型的熱機且尤其是用于發電裝置的燃氣輪機的設計中的首要重要目的。實際上，環境風險的意識驅使朝向制定日益嚴格的要求的法規。另一方面，現代電力市場的管理和不斷變化的需求并不允許在恒定的負載條件下操作裝置。作為替代，滿足包括突然升高或下降的需求波動和有助于控制電網頻率的需要要求很靈活的操作。然而，通過此類靈活操作使得污染物排放的降低很苛刻，因為必須平衡矛盾的要求。

例如，待解決的問題中的一個涉及氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的排放。實際上，CO排放在滿載下一般不是問題，而需要注意趨于隨溫度增加的NOx的產生。反之亦然，部分負載下的較低溫度有助于保持NOx排放很低，但可防止碳的完全氧化，且有利于一氧化碳的形成。

為了解決配備有兩級燃燒器的燃氣輪機的該問題，解決方案基本上基于控制供給至連續燃燒器的氣流的溫度而提出。然而，已知的解決方案不令人滿意，且切身需要進一步降低排放，尤其是在滿載下降低NOx排放且在部分負載下降低CO排放。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于燃氣輪機的連續燃燒器的第二級燃燒器，以及控制具有第一級燃燒器和第二級燃燒器的燃氣輪機的連續燃燒器的方法，其允許克服或至少緩解所述的局限。

根據本發明，提供了一種用于燃氣輪機的連續燃燒器的第二級燃燒器，包括：

焚燒器；

沿流動方向在焚燒器下游延伸的燃燒室，其中，焚燒器和燃燒室形成流動通道，且下游火焰位置和上游火焰位置限定在燃燒室內；以及

下游火焰位置處的下游火焰穩定器。

下游火焰穩定器允許第二級燃燒器的如下控制，即，使得在某些情況下，火焰錨定且穩定在下游火焰位置，其可設置成如期望那樣接近燃燒室出口。具體而言，火焰可在高負載操作狀態(例如，滿載或針對高于高負載閾限的當前負載)下穩定在下游火焰位置處。結果，對于燃燒室中焚燒的混合物，實現了很低的火焰后停留時間。接近滿負載狀態，火焰溫度很高且允許碳的完全氧化，因此避免或至少減少了CO的產生。高火焰溫度將反而對于NOx排放不利，但其有效地由低火焰后停留時間補償。因此，極高的火焰溫度可在可接受的NOx排放水平內達成。然而，燃燒室襯里的僅小部分暴露于這樣極高的溫度，以有利于部件的壽命。由于下游的穩定器，下游火焰位置可準確地設定，且不會顯著地變化。

另一方面，第二級燃燒器可控制成設定部分負載下的在上游火焰位置處的火焰，尤其用于低于低負載閾限(其可低于或等于高負載閾限)的當前負載。火焰溫度在部分負載下較低，且NOx的產生一般不是問題。作為替代，火焰后停留時間較高，且發生碳的完全氧化，因此保持CO排放較低。

根據本發明的一方面，流動通道的橫截面沿流動方向在焚燒器與燃燒室之間的過渡區域中逐漸變化，且過渡區域配置成防止流過燃燒室的氣體在上游火焰位置處再循環。