[实用新型]燃气涡轮机及用于控制压缩工作流体流速的系统

说明书

技术领域

本实用新型大体涉及一种燃气涡轮机的燃烧器。更具体地说，本实用新型涉及一种用于控制工作流体流向具有延迟贫燃料喷射器的燃烧器的空气流速的系统。 

背景技术

用于发电的典型燃气涡轮机包括位于前部的轴流式压缩机、位于压缩机下游的一个或多个燃烧器和位于尾部的涡轮机。环境空气可以供应到压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和固定轮叶逐渐赋予工作流体(空气)以动能，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机并朝向燃烧器的头端流动，在燃烧器的头端，所述压缩工作流体在端盖处反转方向并流过一个或多个喷嘴而进入限定在每个燃烧器中的燃烧室内的一次燃烧区中。压缩工作流体与一个或多个燃料喷嘴中和/或燃烧室内的燃料混合并点燃以生成具有高温与高压的燃烧气体。燃烧气体在涡轮机中膨胀以产生功。例如，燃烧气体在涡轮机中的膨胀可以使连接至发电机的轴旋转从而发电。 

在一个特定的燃烧器设计中，又称为延迟贫燃料喷射器的一个或多个燃料喷射器在喷嘴和/或一次燃烧区下游周向布置在燃烧室周围。离开压缩机的压缩工作流体中的一部分输送穿过燃料喷射器来与燃料混合以产生贫燃料空气混合物。然后，贫燃料空气混合物可以喷射到燃烧室中以用于在二次燃烧区中进行额外燃烧以升高燃烧气体温度并提高燃烧器的热力学效率。延迟贫燃料喷射器能有效地提高燃烧气体温度，而不会相应地增加不希望的排放物如氮的氧化物(NO_X)的产生。延迟贫燃料喷射器特别有益于减少在燃气涡轮机的基本负载 和/或调降(turndown)操作过程中的NO_X。相比之下，在某些非基本负载操作模式过程中，如在启动、冷燃料和液体燃料操作过程中，延迟贫燃料喷射是不希望的，因此延迟贫燃料喷射器不供应燃料。 

虽然可以在燃气涡轮机的操作期间关断流向延迟贫燃料喷射器的燃料，但流向延迟贫燃料喷射器的压缩工作流体却输送穿过限定在外壳体如压缩机排出壳体内的被动回路并且因此无法关断。结果，压缩工作流体流过延迟贫燃料喷射器和衬管并与流过热气体路径的燃烧气体混合，由此引起对燃烧气体的空气稀释，从而导致不希望的排放水平。为了克服空气稀释的影响，操作员必须使供给一次燃烧区的一个或多个燃料喷嘴过火。然而，过火导致燃烧衬管和/或过渡导管壁的高温，这限制了那些热气体路径部件的机械寿命。因此，用于控制压缩工作流体流向燃料喷射器的流速的系统将是有用的。 

实用新型内容

本实用新型即旨在解决如前所提到的现有技术中的有关技术问题。本实用新型的具体方面和优点会在以下说明中进行阐述，或可以从说明书中清楚，或者可以通过实践本实用新型来了解。 

本实用新型的一个实施例是一种用于控制压缩工作流体流向燃烧器的燃料喷射器的空气流速的系统。所述系统大体包括围绕所述燃烧器的至少一部分的外壳体。所述外壳体至少部分地限定围绕燃烧器的至少一部分的高压腔室。外壳体包括延伸穿过外壳体的抽气口和进气口，其中所述抽气口与所述高压腔室流体连通。燃烧器至少部分地延伸穿过高压腔室。燃烧器包括燃烧衬管；多个燃料喷射器，其围绕所述燃烧衬管周向布置；内导流套管，其围绕所述燃烧衬管；外空气防护罩，其周向围绕所述内导流套管和所述多个燃料喷射器；以及喷气腔室，其限定在所述外空气防护罩与所述燃烧衬管之间。所述喷气腔室的入口与进气口流体连通。外部流体回路提供抽气口与进气口之间的流体连通。挡板在外空气防护罩与外壳体之间径向延伸。所述挡板提供喷气腔室的入口通道与高压腔室之间的流动隔离。 

本实用新型的另一个实施例是一种用于控制压缩工作流体流向燃烧器的燃料喷射器的空气流速的系统。所述系统大体包括围绕燃烧器的至少一部分、并且至少部分地限定高压腔室的外壳体。所述外壳体包括延伸穿过外壳体的抽气口和进气口，其中所述抽气口与所述高压腔室流体连通。燃烧器包括延迟贫燃料喷射模块。所述延迟贫燃料喷射模块包括燃烧衬管；内导流套管，其周向围绕所述燃烧衬管的一部分；多个燃料喷射器，其围绕所述内导流套管和所述燃烧衬管周向布置；外空气防护罩，其周向围绕所述多个燃料喷射器；以及喷气腔室，其限定在所述外空气防护罩与所述内导流套管之间。外空气防护罩至少部分地限定所述喷气腔室的入口，其中所述入口与所述进气口流体连通。外部流体回路提供抽气口与进气口之间的流体连通。挡板在外空气防护罩与外壳体之间径向延伸。所述挡板提供喷气腔室的入口通道与高压腔室之间在外壳体内的流动隔离。