[发明专利]控制燃气涡轮发电机的火焰稳定性的方法和设备

说明书

技术领域

在本说明书中披露的主题涉及一种用于在燃气涡轮发电机中控制火焰稳定性的方法和设备。

背景技术

燃气涡轮发电机通过燃烧压缩空气与燃料的可燃混合物以产生导致旋转驱动轴旋转的工作气体来操作。来自燃气涡轮机的排气由不同量的NOx、CO、CO₂、H₂O以及O₂组成。在运行燃气涡轮发电机方面的一个重要问题是降低或控制这些排放物的等级。一种控制这些等级的方式包括燃烧在所选燃料当量比区域内的燃料/空气混合物。根据燃气涡轮机使用目的或各种排放物限制，这个所选区域可能较小。排放物等级还可以通过降低所述可燃混合物的氧浓度来减小。然而，过于降低所述氧浓度使得所述火焰易于受到火焰不稳定性影响或完全熄灭。因此，本发明提供一种增大在燃气涡轮发电机中燃烧的火焰的稳定性同时维持所选排放等级的方法。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种在燃气涡轮发电机处控制火焰稳定性的方法，所述方法包括：在所述燃气涡轮发电机的燃烧室的多个燃料喷嘴处形成可燃混合物；更改在所述多个燃料喷嘴中的所选燃料喷嘴处的所述可燃混合物中的至少一种可燃混合物的氧浓度；以及燃烧在所述多个燃料喷嘴处的所述可燃混合物，以便在所述燃气涡轮发电机处控制所述火焰稳定性。

优选的，更改所述氧浓度包括增大所述所选燃料喷嘴处的所述氧浓度，并且减小所述多个燃料喷嘴中其他燃料喷嘴处的所述氧浓度。

优选的，所述可燃混合物包括再循环排气和控制气体。

优选的，更改所述至少一种可燃混合物的所述氧浓度包括执行以下至少一项：（i）改变供应到所述至少一个喷嘴的氧量；（ii）改变供应到所述至少一个喷嘴的惰性气体量；以及（iii）改变供应到所述至少一个喷嘴的再循环排气量。

优选的，所述控制气体包括惰性气体。

优选的，包括更改所述氧浓度包括以下一项：（i）主动控制所述控制气体的流；以及（ii）被动控制所述控制气体的流。

优选的，更改所述所选燃料喷嘴处的所述氧浓度包括增大所选燃料喷嘴处的所述氧浓度，以便增所述所选燃料喷嘴处的火焰稳定性。

优选的，包括调整所述所选燃料喷嘴处的所述可燃混合物的燃料当量比，以便控制所述所选燃料喷嘴处的所述火焰稳定性。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制燃气涡轮发电机的火焰稳定性的设备，所述设备包括：在所述燃气涡轮发电机处的燃烧腔室的多个燃料喷嘴，所述多个燃料喷嘴配置成形成多种可燃混合物；以及流动元件，所述流动元件配置成更改在所述多个燃料喷嘴的所选燃料喷嘴处的可燃混合物的氧浓度，以便控制燃烧所述可燃混合物造成的火焰的所述火焰稳定性。

优选的，所述流动元件配置成增大在所述所选燃料喷嘴处的氧浓度，并且减小所述多个燃料喷嘴中其他燃料喷嘴处的氧浓度。

优选的，所述可燃混合物包括再循环排气和控制气体。

优选的，所述流动元件配置成通过执行以下至少项来增大所述可燃混合物的所述氧浓度：（i）改变供应到所述至少一个喷嘴的氧量；（ii）改变供应到所述至少一个喷嘴的惰性气体量；以及（iii）改变供应到所述至少一个喷嘴的再循环排气量。

优选的，所述控制气体包括惰性气体。

优选的，所述流动元件配置成通过以下一项来控制通到所述可燃混合物的所述控制气体的流：（i）主动控制所述控制气体；以及（ii）被动控制所述控制气体。

优选的，所述流动元件配置成增大所述所选燃料喷嘴处的所述可燃混合物的所述氧浓度，以便在所述所选燃料喷嘴处提供更大范围的火焰稳定性。

优选的，所述的设备包括控制单元，所述控制单元配置成在所述所选燃料喷嘴处增大的火焰稳定性范围内提供所述可燃混合物的燃料当量比。

根据本发明的又一方面，提供一种燃气涡轮发电机，所述燃气涡轮发电机包括：燃烧室，所述燃烧室具有多个燃料喷嘴，所述多个燃料喷嘴配置成形成可燃混合物，用于在所述燃烧室中进行燃烧；以及至少一个流动元件，所述流动元件配置成更改在所述可燃混合物处的氧浓度，其中燃烧具有被更改的氧浓度的所述可燃混合物产生与燃烧具有大体相同的氧浓度的可燃混合物大体相同的排放物等级。

优选的，所述流动元件配置成增大所述多个燃料喷嘴中所选燃料喷嘴处的所述氧浓度，并且减小所述多个燃料喷嘴中其他燃料喷嘴处的所述氧浓度。