[發明專利]用于在化學計量的排氣再循環燃氣輪機系統中使用燃料-稀釋劑混合擴散燃燒的系統和方法

在審

• 申請號: 201380069181.7
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN105121959A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: R·A·亨廷頓;S·K·德哈努卡;I·A·斯洛巴蒂安斯克伊
• 申請（專利權）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23C9/00;F23R3/40;F23K5/00;F23D14/58;F23L7/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年10月30日提交的名稱為“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美國非臨時專利申請號14/067,537、2012年11月2日提交的名稱為“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美國臨時專利申請號61/722,118、2012年11月2日提交的名稱為“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHFUEL-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美國臨時專利申請號61/722,115、2012年11月2日提交的名稱為“SYSTEMANDMETHODFORDIFFUSIONCOMBUSTIONWITHOXIDANT-DILUENTMIXINGINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美國臨時專利申請號61/722,114、和2012年11月2日提交的名稱為“SYSTEMANDMETHODFORLOADCONTROLWITHDIFFUSIONCOMBUSTIONINASTOICHIOMETRICEXHAUSTGASRECIRCULATIONGASTURBINESYSTEM”的美國臨時專利申請號61/722,111的優先權和權益，全部這些因所有目的在本文通過引用以其全文并入。

發明背景

本文公開的主題涉及燃氣輪機發動機。

燃氣輪機發動機在多種多樣的應用中被使用，諸如發電、航空器和各種機器。燃氣輪機發動機通常在燃燒室部分中使用氧化劑(例如，空氣)燃燒燃料以生成熱燃燒產物，其然后驅動渦輪部分的一個或多個渦輪級。轉而，渦輪部分驅動壓縮機部分的一個或多個壓縮機級，從而壓縮氧化劑以連同燃料一起吸入燃燒室部分。另外，在燃燒室部分中混合燃料和氧化劑，并且然后燃燒以產生熱燃燒產物。燃氣輪機發動機通常沿著在燃燒室部分的燃燒腔的上游的一個或多個流動通路預混合燃料和氧化劑，并且因而燃氣輪機發動機通常以預混合火焰運行。遺憾地，可能難以控制或維持預混合火焰，其可影響各種排氣排放和動力需求。此外，燃氣輪機發動機通常消耗大量作為氧化劑的空氣，并且輸出相當大量的排氣進入大氣。換句話說，排氣通常作為燃氣輪機運行的副產物被浪費。

發明內容

下文概述在范圍上與原始要求保護的發明相稱的某些實施方式。這些實施方式不意欲限制要求保護的發明的范圍，而是這些實施方式只意欲提供本發明的可能形式的簡要概述。事實上，本發明可包含與下文列出的實施方式相似或不同的各種形式。

在第一實施方式中，提供一種系統，其帶有具有第一擴散燃料噴嘴的渦輪燃燒室，其中第一擴散燃料噴嘴具有第一通道和第二通道，其獨立地將各自的第一流和第二流注入渦輪燃燒室的腔以產生擴散火焰。第一流包括第一燃料和第一稀釋劑，并且第二流包括第一氧化劑。系統包括由來自渦輪燃燒室中擴散火焰的燃燒產物驅動的渦輪。系統還包括排氣壓縮機，其中排氣壓縮機被配置用于壓縮排氣和沿著排氣再循環通路將排氣從渦輪輸送至渦輪燃燒室。

在第二實施方式中，一種方法包括獨立地向渦輪燃燒室的腔注入第一流和第二流，以產生擴散火焰，其中第一流包括第一燃料和第一稀釋劑，并且第二流包括第一氧化劑。方法進一步包括使用來自擴散火焰的燃燒產物驅動渦輪并輸出排氣。方法進一步包括沿著排氣再循環通路將排氣再循環至排氣壓縮機。方法進一步包括壓縮排氣并將排氣輸送至渦輪燃燒室。