[发明专利]用于涡轮机燃烧室燃料混合的系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧系统，确切地说，涉及将液体燃料混合物供应到燃气涡轮发动机。

背景技术

各种燃烧系统包含燃烧腔，在燃烧腔中，燃料与空气燃烧以生成热气。例如，燃气涡轮发动机可包含一个或多个燃烧腔，所述燃烧腔经配置以从压缩机接收压缩空气，将燃料注入压缩空气中，并生成热燃烧气体以驱动涡轮发动机。每个燃烧腔可经配置以接收一种或多种不同的燃料，例如，气体燃料和液体燃料。例如，某些材料可与燃料混合以影响燃烧效率和/或副产物的产生。不幸的是，留在不用的流路中的这种混合物可降解（degrade），从而降低燃气涡轮发动机的性能和可靠性。

发明内容

下文概述了与最初申请保护的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例并非意图限制申请保护的发明的范围，相反，这些实施例仅意图简要概述本发明的可能形式。实际上，本发明可以包括可能与下述实施例类似或不同的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包含多个互连的混合组件。所述多个互连的混合组件中的每个混合组件经配置以将第一燃料和水混合，以生成第一混合物，并且将第二燃料和所述水混合，以生成第二混合物。所述第一混合物和第二混合物经配置以在燃气涡轮机的多个燃烧室中的每个燃烧室内燃烧。所述多个互连的混合组件中的每个混合组件包含：设置于集成（integrated）外壳中的第一燃料通道，设置于所述集成外壳中的第二燃料通道，以及设置于所述集成外壳中的水通道。所述第一燃料通道配置成使所述第一燃料流动，所述第二燃料通道配置成使所述第二燃料流动，且所述水通道配置成使所述水流动。所述多个互连的混合组件中的每个混合组件还包含：第一混合器，其设置于所述集成外壳中，并且连接到所述第一燃料通道和所述水通道；以及第二混合器，其设置于所述集成外壳中，并且连接到所述第二燃料通道和所述水通道。所述第一混合器经配置以将所述第一燃料和所述水混合，以形成所述第一混合物，且所述第二混合器经配置以将所述第二燃料和所述水混合，以形成所述第二混合物。所述多个互连的混合组件中的每个混合组件还包含：连接到所述集成外壳的第一燃料阀，连接到所述集成外壳的第二燃料阀，连接到所述集成外壳的第一水阀，以及连接到所述集成外壳的第二水阀。所述第一燃料阀经配置以调整所述第一燃料的流率（flow rate），且具有介于约1.0到1.5之间的第一燃料流量系数（flow coefficient），所述第二燃料阀经配置以调整所述第二燃料的流率，且具有介于约3.0到5.0之间的第二燃料流量系数，所述第一水阀经配置以调整与所述第一燃料混合的所述水的流率，且具有介于约0.4到0.55之间的第一水流量系数，而且所述第二水阀经配置以调整与所述第二燃料混合的所述水的流率，且具有介于约3.5到5.0之间的第二水流量系数。所述集成外壳配置成具有彼此接近的所述第一燃料阀、所述第二燃料阀、所述第一水阀，以及所述第二水阀。

在第二实施例中，一种系统包含多个互连的阀组件。所述多个互连的阀组件中的每个阀组件经配置以将引燃燃料（pilot fuel）和水混合，以生成引燃混合物（pilot mixture），并且将主燃料和所述水混合，以生成主混合物。所述引燃混合物和主混合物经配置以在燃气涡轮机的多个燃烧室中的每个燃烧室内燃烧。所述多个互连的阀组件中的每个阀组件包含：集成外壳，直接连接到所述集成外壳的引燃燃料阀，直接连接到所述集成外壳的主燃料阀，直接连接到所述集成外壳的先导水阀（pilot water valve），以及直接连接到所述集成外壳的主水阀。所述引燃燃料阀经配置以调整所述引燃燃料的流率，且具有引燃燃料流量系数，所述主燃料阀经配置以调整所述主燃料的流率，且具有主燃料流量系数，所述先导水阀经配置以调整即将与所述引燃燃料混合的所述水的流率，且具有先导水流量系数，而且所述主水阀经配置以调整即将与所述主燃料混合的所述水的流率，且具有主水流量系数。所述先导水流量系数与所述引燃燃料流量系数之比介于约2:1到3:1之间，而且所述主水流量系数与所述主燃料流量系数之比介于约0.9:1到1.15:1之间。所述引燃燃料阀、所述主燃料阀、所述先导水阀以及所述主水阀彼此接近。所述系统还包含控制器，所述控制器经配置以将信号传输到所述引燃燃料阀、所述主燃料阀、所述先导水阀，或所述主水阀中的至少一个阀。所述引燃燃料阀、所述主燃料阀、所述先导水阀，或所述主水阀中的所述至少一个阀响应于所述信号而调整所述引燃混合物或所述主混合物的成分。