[发明专利]一种多燃料燃烧系统

说明书

技术领域

本发明在于燃气轮机领域，特别地用于产生电能，更特别地，在于其中采用的燃烧室火焰筒。

背景技术

未来的能源需求，可得燃料的缺乏以及环境规则对电力设备制造商施加压力以满足用安全、高效以及清洁的方式来产生电力。燃料的缺乏主要在于油以及更少地延伸至天然气。使用充足的可得到的煤，从煤产生电主要使用蒸汽电厂完成。从煤产生电的更干净和更高效的选择是在整体煤气化联合循环发电系统(IGCC：intergrated gasification combine cycle)中使用它们。在IGCC中，煤被首先气化以产生主要包括CO(一氧化碳)和H₂(氢气)的合成气。

与传统的天然气燃料相比，合成气典型地具有明显低的生热值。在燃烧合成气之前，通过从合成气移除CO含量，这也具有用于CO₂(二氧化碳)捕获的有效的方式。使用预燃烧CO₂捕获的IGCC概念是未来生产电力以及避免CO₂排放的最具成本效益方式之一。当天然气价格比预期上涨快或者使用增加的碳税规则时，具有CO2捕获的IGCC设备的经济潜力甚至可以进一步提高。

由于低生热值和高氢含量，合成气燃料的燃烧需要改进的或者完全新的燃烧系统的研制，该燃烧系统能够处理广范围的合成气燃料，产生很少的排放以及可以处理燃料的高活性。

合成气燃料的组成取决于所使用的气化器的类型以及取决于CO是否从燃料分离。除了合成气燃料，燃烧系统可以运行第二传统燃料用于备份和启动。该理想的可能性是通过一个燃烧系统，使所有不同类型的燃料以稳定的方式燃烧。为了增加效率和弥补由于气化以及CO₂分离技术所带来的效率损失，该趋势会增加压力和涡轮入口温度，甚至超出当前使用天然气可得到的值。随着这些增加的压力和温度，设计能够燃烧合成气体和氢气燃料的燃烧系统变得甚至更重要，因为燃烧器过热和热声激励的危险随着压力和温度典型地增加。

发明内容

鉴于上文，在此的实施例包括多燃料燃烧系统，包括：适于燃烧至少两种燃料的燃烧室火焰筒，所述燃烧室火焰筒具有圆周壁，所述圆周壁包括多个开口；适于直接提供第一种燃料至燃烧室火焰筒的第一管道；适于直接提供第二种燃料至燃烧室火焰筒的第二管道；适于通过开口注射第一种燃料和第二种燃料至少其中之一进入燃烧室火焰筒的第三管道。在燃烧系统中，第三管道仅是一种可供选择的选项。

鉴于上文，在此的另一个实施例包括操作多燃料燃烧系统的方法，包括：第一阶段和第二阶段，其中所述第一阶段包括：对燃烧室火焰筒提供点火以点燃第一种燃料，在那里第一种燃料通过第一管道供应到燃烧室火焰筒；除了第一种燃料外，还供应蒸汽到第一管道以及在点火之后，供应蒸汽到第二管道；以及其中第二阶段包括：在第一燃料点火之后，通过第二管道向燃烧室火焰筒供应第二种燃料，同时停止供应第一燃料。

附图说明

本发明参照在附图中示出的示例性实施例在下文进一步进行说明，在附图中：

图1示出了多燃料燃烧系统的纵向横截面；

图2示出了在第一和第二管道的喷嘴区域处的燃料注射器孔；

图3示出了基于本发明的优选实施例的第一管道的燃料注射器孔；

图4示出了沿着图1的平面的2-2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第一实施例；

图5示出了沿着图1的平面的2-2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第二实施例；

图6示出了沿着图1的平面的2-2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第三实施例；

图7示出了燃烧室火焰筒的壁的布置；

图8示出了燃烧室火焰筒的圆柱形区域的肋条结构；以及

图9示出了根据本发明的实施例的过渡以及流动调节装置。

具体实施方式

概括地，燃气轮机包括三部分：压缩器段、具有典型的燃烧室火焰筒的燃烧室段以及涡轮段。吸入压缩器段的空气被压缩。来自于压缩器段的压缩空气流动通过燃烧室段，在那里，在燃料燃烧之后，空气质量的温度得以进一步增加。从燃烧室段，热加压气体流动进入涡轮段，在那里膨胀气体的能量被转变成驱动发电机的涡轮转子的转动运动。