專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料柔性燃燒器系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體而言，涉及可適應(yīng)一系列的不同類(lèi)型燃料的燃料柔性燃燒器系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
干式低NOx(DLN)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)行設(shè)計(jì)一般使燃料流和空氣流在反應(yīng)區(qū)或燃燒區(qū)的上游預(yù)混合。這種預(yù)混合往往會(huì)降低燃燒溫度并產(chǎn)生不希望的排放物，比如氧化氮(NOx)等。這種排放物受制于美國(guó)的聯(lián)邦管制和州管制，并且在海外受制于類(lèi)似的管制?，F(xiàn)行的DLN燃?xì)鉁u輪機(jī)一般用天然氣來(lái)進(jìn)行操作，盡管需要提供燃料靈活性，使得燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)也可用高反應(yīng)性燃料(比如合成氣等)來(lái)進(jìn)行操作。然而，在預(yù)混合噴嘴中使用這種高反應(yīng)性燃料可導(dǎo)致攏焰(flame holding)和可能的噴嘴損傷。因此這種高反應(yīng)性燃料的使用受到限制。因此有對(duì)渦輪機(jī)燃燒器系統(tǒng)和方法的需要，以適應(yīng)從低反應(yīng)性燃料(比如天然氣)到使用反應(yīng)性更高的燃料的一系列的燃料。該燃燒器應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)這種高反應(yīng)性燃料，而不限制耐用性或效率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)因此提供了一種燃燒器。該燃燒器可包括若干個(gè)噴嘴、其中具有低反應(yīng)性燃料的第一燃料源、其中具有高反應(yīng)性燃料的第二燃料源，以及用于改變傳輸至噴嘴的低反應(yīng)性燃料流量和高反應(yīng)性燃料流量的初級(jí)閥(primary valve) 0本申請(qǐng)還提供了一種用低反應(yīng)性燃料和高反應(yīng)性燃料來(lái)操作燃燒器的方法。該方法可包括下面的步驟將低反應(yīng)性燃料流引至次級(jí)噴嘴；將低反應(yīng)性燃料流引至若干個(gè)初級(jí)噴嘴；改變引至次級(jí)噴嘴和初級(jí)噴嘴的低反應(yīng)性燃料的流量；將高反應(yīng)性燃料流引至初級(jí)噴嘴；以及改變引至初級(jí)噴嘴的低反應(yīng)性燃料的流量和高反應(yīng)性燃料的流量。本申請(qǐng)還提供了一種燃燒器。該燃燒器可包括若干個(gè)初級(jí)噴嘴、次級(jí)噴嘴、其中具有低反應(yīng)性燃料的第一燃料源、用于改變傳輸至初級(jí)噴嘴和次級(jí)噴嘴的低反應(yīng)性燃料流量的次級(jí)閥(secondary valve)、其中具有高反應(yīng)性燃料的第二燃料源，以及用于改變傳輸至初級(jí)噴嘴的低反應(yīng)性燃料流量和高反應(yīng)性燃料流量的初級(jí)閥。對(duì)本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員而言，在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書(shū)而閱讀下面的詳細(xì)描述之后，本申請(qǐng)的這些和其它特征和改進(jìn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。圖2是可如本文中所述的燃燒器的示意圖。圖3是在主操作模式下的燃燒器的示意圖。圖4是在貧燃-貧燃操作模式(lean-lean mode)下的燃燒器的示意圖。
圖5是在傳輸操作模式下的燃燒器的示意圖。圖6是具有燃料凸柱(fuel peg)和傳輸通道的次級(jí)噴嘴的端部的平面圖。圖7是在預(yù)混合操作模式下的燃燒器的示意圖。圖8是燃料噴射系統(tǒng)的示意圖。圖9是如本文所述的柔性燃料噴射系統(tǒng)的示意圖。圖10是在混合操作模式下的燃燒器的示意圖。零部件清單
權(quán)利要求
1.一種燃燒器(100)，包括多個(gè)噴嘴(160，180)；其中具有低反應(yīng)性燃料(315)的第一燃料源(310)；其中具有高反應(yīng)性燃料(345)的第二燃料源(340)；以及初級(jí)閥(320)，所述初級(jí)閥(320)用于改變傳輸至所述多個(gè)噴嘴(160，180)的所述低反應(yīng)性燃料(315)的流量和所述高反應(yīng)性燃料(345)的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述多個(gè)噴嘴(160，180)包括多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述多個(gè)噴嘴(160，180)包括次級(jí)噴嘴(180)，并且所述次級(jí)噴嘴(180)與所述第一燃料源(310)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述燃燒器(100)還包括次級(jí)閥 (350)，所述次級(jí)閥(350)用于改變傳輸至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)和所述次級(jí)噴嘴(180) 的所述低反應(yīng)性燃料(315)的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述燃燒器(100)還包括與所述初級(jí)閥(320)和所述次級(jí)閥(350)連通的控制器(330)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述低反應(yīng)性燃料(315)包括天然氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(100)，其特征在于，所述高反應(yīng)性燃料(345)包括合成氣或氫。
8.一種用低反應(yīng)性燃料(315)和高反應(yīng)性燃料(345)來(lái)操作燃燒器(100)的方法，包括將所述低反應(yīng)性燃料(315)流引至次級(jí)噴嘴(180)；將所述低反應(yīng)性燃料流(345)引至多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)；改變引至所述次級(jí)噴嘴(180)和所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)的所述低反應(yīng)性燃料(315) 的流量；將所述高反應(yīng)性燃料(345)流引至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)；以及改變引至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)的所述低反應(yīng)性燃料(315)流和所述高反應(yīng)性燃料 (345)的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在主模式(200)中，將所述低反應(yīng)性燃料 (315)流的一部分傳輸至所述次級(jí)噴嘴(180)，并且將所述低反應(yīng)性燃料(315)流和所述高反應(yīng)性燃料(345)流的混合物傳輸至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述主模式(200)包括在初級(jí)燃燒區(qū) (110)中的燃燒。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在貧燃-貧燃模式(210)中，傳輸至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)的所述低反應(yīng)性燃料(315)流和所述高反應(yīng)性燃料(345)流的所述混合物減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述貧燃-貧燃模式(210)包括在初級(jí)燃燒區(qū)(110)和在次級(jí)燃燒區(qū)(120)中的燃燒。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在傳輸模式(220)中，所述低反應(yīng)性燃料(315)流僅僅傳輸至所述次級(jí)噴嘴(180)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述傳輸模式(220)包括在次級(jí)燃燒區(qū) (120)中的燃燒。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在預(yù)混合模式(230)和混合模式(360) 中，所述低反應(yīng)性燃料(315)流的一部分傳輸至所述次級(jí)噴嘴(180)，并且所述低反應(yīng)性燃料(315)和所述高反應(yīng)性燃料(345)的混合物傳輸至所述多個(gè)初級(jí)噴嘴(160)。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料柔性燃燒器系統(tǒng)和方法。具體而言，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N燃燒器(100)。該燃燒器(100)可包括若干個(gè)噴嘴(160，180)、其中具有低反應(yīng)性燃料(315)的第一燃料源(310)、其中具有高反應(yīng)性燃料(345)的第二燃料源(340)，以及用于改變傳輸至噴嘴(160，180)的低反應(yīng)性燃料(315)流量和高反應(yīng)性燃料(345)流量的初級(jí)閥(320)。
文檔編號(hào)F23D14/00GK102168851SQ20101053390
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者A·R·卡恩, W·S·齊明斯基 申請(qǐng)人:通用電氣公司