[发明专利]控制用于燃烧器单元的再热燃烧器中的燃料喷射的方法

说明书

公开了一种用于控制燃气涡轮燃烧器组件的再热燃烧器中的燃料喷射的方法，该再热燃烧器包括限定气流通道的燃烧器壳和分布在气流通道中或周围的多个喷射喷嘴；该方法包括根据非均匀分配模式将燃料分配在喷射喷嘴之间的步骤。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2017年11月20日提交的美国专利申请No.15/817,861的优先权，其公开通过引用被并入。

技术领域

本发明涉及一种控制用于发电站的连续燃气涡轮的再热燃烧器中的燃料喷射的方法。具体而言，本发明涉及控制至再热喷射喷嘴的流体供应，以便最小化热声脉动。

背景技术

如已知，用于发电站的燃气涡轮(在下文中，仅为燃气涡轮)包括上游压缩机、燃烧器组件，以及下游涡轮。涡轮包括转子，该转子包括压缩机区段和涡轮区段。

如本文中使用的用语下游和上游是指穿过燃气涡轮的主气流的方向。

具体而言，压缩机包括供应有空气的入口，以及压缩经过的空气的多个叶片。离开压缩机的压缩空气流动到仓室，即，封闭容积中，并且从该处进入燃烧器，其中，压缩空气与至少一种燃料混合。燃料和压缩空气的混合物流动到燃烧器内的燃烧室中，其中该混合物燃烧。所得的热气体离开燃烧器，并且在涡轮中膨胀，在转子上产生机械功。

为了实现高效率，需要高涡轮入口温度。然而，由于该高温，故生成高NOx排放。

为了减小这些排放并且提高操作灵活性，开发包括执行连续燃烧循环的燃烧器组件的燃气涡轮。

大体上，连续燃烧器组件包括串联的两个燃烧器，其中每个燃烧器设有相应的焚烧器和燃烧室。沿着主气流方向，上游燃烧器称为预混燃烧器，并且由压缩空气供给。下游燃烧器称为连续或再热燃烧器，并且由离开第一燃烧室的热气体供给。

根据第一已知构造，两个燃烧器由高压涡轮物理地分离。沿着主气流，该第一构造包括压缩机、预混燃烧器、高压涡轮、再热燃烧器和低压涡轮。

根据第二已知构造，预混和再热燃烧器在公共壳(具体是筒形壳)内直接地布置成一个在另一个下游，并且未使用高压涡轮。根据该类型的连续燃气涡轮，提供了多个筒形燃烧器，该多个筒形燃烧器围绕涡轮轴线分布。

每个筒形燃烧器设有热气流通道、收纳在流动通道中的再热焚烧器，以及流动通道在再热焚烧器下游所开入的再热燃烧室。布置在再热燃烧室下游的过渡管朝涡轮引导离开再热燃烧器的热气体。

再热焚烧器可包括呈基本上平行的轨道或指部形式的多个喷射单元，其在热气流通道内并排布置并且相对于彼此间隔。喷射单元中的每个具有沿正交于气流方向的第一方向延伸横跨气流通道的本体，并且具有带前缘和后缘的沿气流方向的流线形状。每个指部在其后缘处承载多个燃料喷射喷嘴，其沿第一横向方向在彼此之间间隔。

根据已知实施例，喷射单元具有集成的混合装置，其构造用于使喷射燃料与经过的热气流混合。混合装置可由在每个喷嘴上游从喷射单元的侧部延伸的呈三角形附件形式的涡流发生器构成，或者由后缘的波状轮廓构成。

在某些操作条件下，再热焚烧器火焰生成自激励热声脉动，其可超过可接受的脉动极限，并且不合乎需要地约束燃气涡轮操作范围。这可削弱燃气涡轮的操作灵活性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于减小火焰脉动的方法，其为成本有效的并且不影响NOx排放。

根据本发明，该目的通过控制燃气涡轮的燃烧器组件的再热燃烧器中的燃料喷射的方法达到，再热燃烧器包括：

限定气流通道和燃烧室的燃烧器壳，以及

分布在气流通道中或周围的多个燃料喷射喷嘴；