用于連續(xù)燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載co減小操作的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減小操作和低CO排放操作的方法。燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器。第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置。至少一個(gè)燃燒器在具有筒形構(gòu)架(4,15)的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器(15')的燃燒的空氣比(λ)保持低于最大空氣比(λmax)。
【專利說明】用于連續(xù)燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減小操作的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的方法。此外，本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪，其用于實(shí)施用于操作具有連續(xù)燃燒和低CO排放的燃?xì)鉁u輪的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]為了保護(hù)環(huán)境，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放需要減少。此類排放已知的是在燃燒室中沒有足夠的時(shí)間確保CO到CO2的氧化和/或該氧化由于與燃燒器中的冷區(qū)接觸而局部急冷時(shí)出現(xiàn)。由于焚燒溫度在局部負(fù)載條件CO下較小，故CO到CO2的氧化變得較慢，因此CO排放通常趨于在這些狀態(tài)下增加。
[0003]CO排放減少繼而可投入降低燃?xì)鉁u輪的停機(jī)點(diǎn)處的燃?xì)鉁u輪負(fù)載。這由于減少CO2排放而降低了環(huán)境影響，并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)期間的較低燃料消耗而降低了電力的總體成本。最終，CO排放減少可由于節(jié)省CO催化劑而投入降低原始成本。在該情況下，可避免(或至少減少)CO催化劑。同時(shí)，由于催化劑而出現(xiàn)的損失將被消除(或至少降低)，從而提聞了發(fā)電設(shè)備的總體效率。
[0004]根據(jù)US2012/0017601 Al，該現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)在于用于操作燃?xì)鉁u輪的方法，其在部分負(fù)載操作期間保持第二燃燒器的操作焚燒器的空氣比λ低于最大空氣比λ_。該方法的特征基本上在于三個(gè)新元件，并且還在于可獨(dú)立地或組合地實(shí)施的補(bǔ)充措施。
[0005]在該情況下，最大空氣比λ max取決于待觀察到的CO排放極限，取決于焚燒器和燃燒器的設(shè)計(jì)，并且還取決于操作條件，即是說，尤其是焚燒器入口溫度。
[0006]第一要素為成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉的操作原理的改變，這允許第二燃燒器僅在較高局部負(fù)載下操作。從空載操作開始，成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉已經(jīng)開啟，同時(shí)僅第一燃燒器操作。這允許了在第二燃燒器必須操作之前負(fù)載增大至較高的相對(duì)負(fù)載。如果成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開啟，并且高壓渦輪的熱氣體溫度或渦輪入口溫度達(dá)到極限，則第二燃燒器供有燃料。
[0007]此外，成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉迅速閉合。在高壓渦輪的恒定渦輪入口溫度TIT下閉合成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉而沒有對(duì)策將導(dǎo)致相對(duì)功率的顯著減小。
[0008]為了避免該功率減小，引入第二燃燒器中的燃料質(zhì)量流可增大。第二燃燒器操作所處的最小負(fù)載和進(jìn)入第二燃燒器的最小燃料流因此顯著地增大。
[0009]結(jié)果，第二燃燒器的最低熱氣體溫度也提高，這減小了空氣比λ，并且因此減少了CO排放。
[0010]用于減小空氣比λ的第二要素為通過在部分負(fù)載操作期間增大高壓渦輪的渦輪排氣溫度TATl和/或低壓渦輪的渦輪排氣溫度ΤΑΤ2的操作原理的變化。該增大允許了成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉的開啟轉(zhuǎn)移至較高負(fù)載點(diǎn)。
[0011]常規(guī)地，對(duì)于滿負(fù)載情況確定了第二渦輪的最大渦輪排氣溫度，并且燃?xì)鉁u輪和可能的下游廢熱鍋爐根據(jù)該溫度設(shè)計(jì)。這導(dǎo)致了第二渦輪的最高熱氣體溫度在部分負(fù)載操作期間在成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合的情況下不由ΤΙΤ2(第二渦輪的渦輪入口溫度)限制，但由TAT2(第二渦輪的渦輪排氣溫度)限制。由于在至少一排可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合的情況下的局部負(fù)載下，橫跨渦輪的質(zhì)量流和因此壓力比降低，故渦輪入口溫度與渦輪排氣溫度之比也減小。
[0012]對(duì)應(yīng)地，在恒定TAT2的情況下，TIT2也降低，并且在大多數(shù)情況下顯著位于滿負(fù)載值以下。提出的使TAT2略微增大超過滿負(fù)載極限(典型地在10°C到30°C的大小范圍內(nèi))公認(rèn)導(dǎo)致TIT2的增大，但這保持在滿負(fù)載值以下，并且實(shí)際上可在沒有壽命損失或沒有顯著的使用壽命損失的情況下實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)或材料選擇中的適應(yīng)并未變成必要的，或可典型地限于排出氣體側(cè)。為了增大TIT2，熱氣體溫度升高，這通過燃料質(zhì)量流的增大和與其相關(guān)聯(lián)的空氣比λ的減小來實(shí)現(xiàn)。CO排放對(duì)應(yīng)地減少。
[0013]用于減小操作中的焚燒器的空氣比λ的又一個(gè)可能性為停用獨(dú)立的焚燒器并且在恒定ΤΙΤ2下再分配燃料。
[0014]為了使ΤΙΤ2保持平均恒定，操作中的焚燒器必須與停用焚燒器的數(shù)量成比例地較熱地操作。為此，燃料供應(yīng)增加，并且因此局部空氣比λ減小。
[0015]對(duì)于針對(duì)CO排放優(yōu)化的操作，在具有分離平面的燃?xì)鉁u輪中，鄰近分離平面的焚燒器(例如，對(duì)于第二燃燒器)典型地首先停用。在該情況下，外殼典型地以其分成上半部和下半部的平面稱為分離平面。例如，相應(yīng)的外殼半部在分離平面中由凸緣連接。
[0016]其相鄰的焚燒器隨后接著停用，或者在燃燒器的相對(duì)側(cè)上鄰近分離平面的焚燒器停用，并且以交替順序，從分離平面開始，在燃燒器的兩側(cè)上交替的相鄰焚燒器停用。
[0017]鄰近分離平面的焚燒器優(yōu)選首先停用，因?yàn)槿細(xì)鉁u輪的分離平面典型地不是絕對(duì)防漏的，并且在大多數(shù)情況下，泄漏流導(dǎo)致可燃?xì)怏w的略微冷卻和稀釋，并且因此導(dǎo)致局部增加的CO排放。由于停用鄰近分離平面的焚燒器，故避免了這些局部CO排放。
[0018]減小空氣比λ的又一個(gè)可能性為受控的〃分級(jí)〃。均一的燃燒過程可導(dǎo)致環(huán)形燃燒器中的脈動(dòng)。在高負(fù)載下，這些典型地借助于所謂的"分級(jí)"來避免。限制燃料給送至至少一個(gè)焚燒器通過分級(jí)理解。為此，限流器或另一個(gè)節(jié)流元件固定地安裝在待限制的至少一個(gè)焚燒器的燃料管線中。
[0019]至少一個(gè)限制的焚燒器的空氣比λ與所有操作狀態(tài)的減少的燃料量成比例變得更大。在高負(fù)載下，這導(dǎo)致了環(huán)形燃燒器中的期望的不均一性。然而，在低負(fù)載下，該不均一性導(dǎo)致了至少一個(gè)限制的焚燒器的CO產(chǎn)生的超過比例的增加。
[0020]將借助于分級(jí)來避免的燃燒不穩(wěn)定性通常不再在低負(fù)載下發(fā)生，或?yàn)榭珊雎缘匦〉摹Ｒ虼?，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，提出了不借助于固定節(jié)流器而是借助于至少一個(gè)控制閥來執(zhí)行限制。該至少一個(gè)控制閥在低負(fù)載下開啟，以使所有觸動(dòng)的焚燒器可實(shí)際上以低空氣比λ均一地操作。在高負(fù)載下，至少一個(gè)控制閥節(jié)流，以便實(shí)現(xiàn)分級(jí)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明基于提出一種用于操作具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的方法以及實(shí)現(xiàn)以減少的CO排放操作的具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的目的。
[0022]下文所述的本發(fā)明針對(duì)燃?xì)鉁u輪的CO減少，該燃?xì)鉁u輪使用至少一個(gè)燃燒器，其包括在局部負(fù)載狀態(tài)下具有連續(xù)燃燒的筒形構(gòu)架。例如，圖1中示出了此類燃?xì)鉁u輪的大體圖。其中，壓縮機(jī)后接燃燒器區(qū)段，該燃燒器區(qū)段由一定數(shù)量的筒構(gòu)成。在這些筒內(nèi)，第一燃燒器后接第二燃燒器。稀釋空氣可噴射在這兩個(gè)燃燒器之間，以便控制第二燃燒器的入口溫度，并且因此控制噴射在其中的燃料的自點(diǎn)燃時(shí)間。最后，熱燃燒氣體給送到渦輪中。
[0023]當(dāng)環(huán)形的第一和/或第二燃燒室具有或包括沿流動(dòng)方向至各個(gè)焚燒器的獨(dú)立筒或與相鄰燃燒區(qū)域彼此壁隔離開的分離流動(dòng)燃燒區(qū)域時(shí)，也給出了筒形構(gòu)架。
[0024]為了匹配用于減少局部地發(fā)生的構(gòu)件，提出了空氣比λ。為此，測(cè)量各種構(gòu)件的幾何形狀和/或流動(dòng)系數(shù)，并且具有高流率的組分和具有低流率的組分在燃燒器筒內(nèi)組合。
[0025]燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)，其第一燃燒器在下游連接于壓縮機(jī)。第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器。第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置，例如，蒸汽發(fā)生器。
[0026]至少一個(gè)燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器的燃燒的空氣比(λ)保持在最大空氣比(λ_)以下。因此，第一燃燒器和/或第二燃燒器設(shè)計(jì)為筒形燃燒器，而其余燃燒器或兩個(gè)燃燒器可設(shè)計(jì)為環(huán)形燃燒室。熱量燃燒通路為其中熱通過燃燒釋放的流動(dòng)通路。熱量燃燒通路可由將壓縮空氣從壓縮機(jī)出口引導(dǎo)至渦輪入口的導(dǎo)管包圍。在筒形構(gòu)架中，多個(gè)筒形燃燒器布置成圍繞渦輪的軸線氣體(axis gas)沿周向間隔開。各個(gè)筒的流動(dòng)通路為熱量燃燒流動(dòng)通路的一部分。
[0027]當(dāng)使用連續(xù)燃燒系統(tǒng)使燃?xì)鉁u輪緩升時(shí)，第一燃燒器首先點(diǎn)燃，同時(shí)第二燃燒器還未點(diǎn)燃。第一燃燒器以相對(duì)低的相關(guān)負(fù)載達(dá)到其設(shè)計(jì)點(diǎn)。接著，第二燃燒器以最低燃料量開始點(diǎn)燃，該最低燃料量后來連續(xù)地增大，直到達(dá)到基本負(fù)載。在該點(diǎn)處，在第二燃燒器以相對(duì)少量燃料運(yùn)行的情況下，燃燒器中的溫度相對(duì)低。因此，CO氧化至CO2受限，導(dǎo)致增加的CO排放。
[0028]與常規(guī)構(gòu)想相反，預(yù)知用于第二焚燒器的燃料將僅分配給幾個(gè)焚燒器，而其它的保持關(guān)閉。在加載期間，開啟的焚燒器的量增大，以免違反允許的渦輪入口參數(shù)。這樣做，獨(dú)立筒的再熱焚燒器級(jí)關(guān)閉，導(dǎo)致對(duì)于這些筒沒有CO產(chǎn)生。在此之上，接收燃料的第二級(jí)的那些焚燒器以顯著較高的溫度運(yùn)行，并且因此，將比燃?xì)鉁u輪的負(fù)載點(diǎn)處的標(biāo)稱平均渦輪入口溫度放出較少的CO。在簡(jiǎn)單設(shè)置中，接收燃料的再熱焚燒器的順序是預(yù)先限定的。
[0029]此外，在常規(guī)構(gòu)想中，所有筒形燃燒器旨在在相同的燃燒溫度下運(yùn)行，并且因此以相同的CO排放運(yùn)行(采用相似的空氣分布和泄漏狀態(tài))。由于筒之間的流動(dòng)的分布不當(dāng)、制造公差等，故這大體上是無效的。為了最有效地產(chǎn)生CO的減少，優(yōu)選的是，那些筒形燃燒器應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，這示出了第二燃燒器入口處的最低溫度，因?yàn)槟切┤紵飨啾扔谄渌贌黝A(yù)計(jì)顯示較大的CO排放。該最先進(jìn)的設(shè)置預(yù)計(jì)導(dǎo)致甚至更低的CO排放，同時(shí)燃?xì)鉁u輪操作構(gòu)想和燃料分配系統(tǒng)變得更復(fù)雜。
[0030]對(duì)于上文所述的設(shè)置，來自第一級(jí)的其余CO將不在第二級(jí)的燃燒器中氧化，因?yàn)樵谔砑酉♂尶諝庵蟮臏囟葘?duì)于有效CO氧化為低的。然而，這些CO排放通常為小的，因?yàn)轭A(yù)混焚燒器基本上在它們的設(shè)計(jì)點(diǎn)下操作。為了最小化甚至這些排放，附加的稀釋空氣可使用用于那些筒的閥關(guān)閉(或節(jié)流)，其中，第二燃燒器不管怎樣也關(guān)閉(見以下圖2)。這是可能的，因?yàn)閷?duì)于這些筒，燃料自動(dòng)點(diǎn)燃將需要的時(shí)間不相關(guān)。在該設(shè)置中，一定容積的混合區(qū)段和第二級(jí)可用于進(jìn)一步氧化由第一燃燒器生成的CO。此外，該選擇有助于減小渦輪入口處的周向溫度梯度。這些益處由渦輪部分的壽命延長(zhǎng)產(chǎn)生。當(dāng)然，改變稀釋空氣的可能性使燃?xì)鉁u輪構(gòu)架復(fù)雜化。
[0031]基于這些發(fā)現(xiàn)，構(gòu)想可預(yù)計(jì)用于對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)工作，該發(fā)動(dòng)機(jī)以筒形構(gòu)架在連續(xù)燃燒(具有或不具有高壓渦輪)下運(yùn)行，但不是唯一的。
[0032]提到的燃燒器的組合的連續(xù)燃燒可設(shè)置如下:
至少一個(gè)燃燒器構(gòu)造為筒形構(gòu)架，具有至少一個(gè)操作渦輪。
[0033]第一燃燒器和第二燃燒器兩者構(gòu)造為連續(xù)的筒-筒構(gòu)架，具有至少一個(gè)操作渦輪。
[0034]第一燃燒器構(gòu)造為環(huán)形燃燒室，并且第二燃燒器建立為筒形構(gòu)造，具有至少一個(gè)操作渦輪。
[0035]第一燃燒器構(gòu)造為筒形構(gòu)架，并且第二燃燒器構(gòu)造為環(huán)形燃燒室，具有至少一個(gè)操作渦輪。
[0036]第一燃燒器和第二燃燒器兩者構(gòu)造為環(huán)形燃燒室，具有至少一個(gè)操作渦輪。
[0037]第一燃燒器和第二燃燒器兩者構(gòu)造為環(huán)形燃燒室，具有中間操作渦輪。
[0038]因此，在筒形構(gòu)架的CO排放方面，獨(dú)立的筒之間的相互作用最小或不存在。在此之上，已知對(duì)于環(huán)形構(gòu)想影響CO的分開平面處的該泄漏將不影響筒形發(fā)動(dòng)機(jī)的CO，即，具有筒形構(gòu)架的燃?xì)鉁u輪，和具體是其中兩個(gè)燃燒器處于筒形構(gòu)架的燃?xì)鉁u輪，因?yàn)閷?duì)于該構(gòu)架，進(jìn)入燃燒器中的分開線泄漏僅在過渡件的最后端處存在。因此，對(duì)于筒形變型，所述構(gòu)想將甚至比環(huán)形發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)架更有效。
[0039]除該方法之外，用于實(shí)施該方法的燃?xì)鉁u輪為本發(fā)明的主題。取決于選擇的方法或方法組合，燃?xì)鉁u輪的設(shè)計(jì)必須改變，并且/或者燃料分配系統(tǒng)和/或冷卻空氣系統(tǒng)必須改變，以便確保方法的可行性。
[0040]例如，一個(gè)實(shí)施例的特征在于確定用于減小局部發(fā)生的空氣比λ的不同構(gòu)件。燃?xì)鉁u輪的所有構(gòu)件位于可容許的公差的范圍內(nèi)。這些公差導(dǎo)致用于各個(gè)構(gòu)件的略微不同的幾何形狀和特征。
[0041]這尤其還導(dǎo)致了操作期間的不同壓力損失和流率。該公差選定成使得它們?cè)谡２僮髌陂g對(duì)操作行為實(shí)際上沒有影響，尤其是在高局部負(fù)載和滿負(fù)載下。然而，在具有高空氣比λ的局部負(fù)載下，燃燒器可在其中甚至小擾動(dòng)可對(duì)CO排放有顯著影響的狀態(tài)下操作。例如，如果具有低流動(dòng)系數(shù)的燃料槍安裝在具有大截面面積的筒形焚燒器中，則該組合可導(dǎo)致局部空氣比λ的增大，這導(dǎo)致了 CO的局部產(chǎn)量增加。
[0042]為了避免這一切，提出了用于減小局部發(fā)生的空氣比λ的構(gòu)件的匹配。為此，測(cè)量各種構(gòu)件的幾何形狀和/或流動(dòng)系數(shù)，并且具有高流率的組分和具有低流率的組分在燃燒器筒內(nèi)組合。
[0043]與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)如下:
CO排放尤其在較低的局部負(fù)載狀態(tài)下減少。因此，燃?xì)鉁u輪可在其中發(fā)電設(shè)備操作員追求低功率輸出的時(shí)段期間以較低的值停機(jī)。
[0044]因此，發(fā)電設(shè)備操作員可節(jié)省燃料，并且因此降低電力的總成本。
[0045]環(huán)境益處由減少的CO排放、較低的停機(jī)點(diǎn)(因此較少燃料消耗和CO2產(chǎn)生)或兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)的組合引起。
[0046]消除昂貴的CO催化劑的可能性。因此，降低了原始成本。
[0047]當(dāng)使用包括筒之間的稀釋空氣切換/變化的設(shè)置時(shí)，出現(xiàn)了另外的優(yōu)點(diǎn):
由于增大了源于第一燃燒器中的CO氧化的量而進(jìn)一步減少CO，具有上述所有優(yōu)點(diǎn)。
[0048]不同筒形燃燒器之間的周向溫度梯度的減小。因此，改進(jìn)了渦輪入口輪廓，并且改進(jìn)了渦輪部分的壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]本發(fā)明在圖1到4中基于示例性實(shí)施例示意性地示出。
[0050]示意性地，在附圖中:
圖1示出了呈筒形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的普通燃?xì)鉁u輪；
圖2示出了呈筒形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪，從而添加了用于調(diào)制稀釋空氣的閥；
圖3示出了呈筒形/環(huán)形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪；
圖4示出了使用兩個(gè)燃燒器之間的高壓渦輪的、呈筒形/環(huán)形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪；
圖5詳細(xì)示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪；
圖6示出了例如穿過具有焚燒器的第二燃燒器的截面。
[0051]部件列表 I壓縮機(jī)
2進(jìn)入空氣 3壓縮空氣 4筒
5燃料進(jìn)料口 6熱氣體 7第一渦輪 8部分膨脹的熱氣體 9第二燃燒器的焚燒器 10燃料進(jìn)料口 11熱氣體 12第二渦輪
13排出氣體(對(duì)于廢熱鍋爐)
14可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉
15筒
16低壓冷卻空氣控制閥
17載氣控制閥
18軸
19發(fā)生器
21高壓冷卻空氣控制閥
22高壓冷卻空氣 23冷卻空氣 24載氣
25防冰控制閥
26防冰管線
28燃料控制閥
29燃料進(jìn)料口
30燃料環(huán)總管
35高壓冷卻空氣冷卻器
36低壓冷卻空氣冷卻器
37獨(dú)立開/關(guān)閥
TAT渦輪排氣溫度
TATl第一渦輪的渦輪排氣溫度
TAT2第二渦輪的渦輪排氣溫度
TIT渦輪入口溫度
TITl第一渦輪的渦輪入口溫度
TIT2第二渦輪的渦輪入口溫度
4’包括一定數(shù)量的筒的第一燃燒器
15’包括一定數(shù)量的筒的第二燃燒器
20燃?xì)鉁u輪的外部本體殼體。

【具體實(shí)施方式】
[0052]圖1到3示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪。其包括壓縮機(jī)、第一燃燒器筒、第二燃燒器筒和渦輪。典型地，其包括這里未示出的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)在燃?xì)鉁u輪的冷端處，即在壓縮機(jī)處，聯(lián)接于燃?xì)鉁u輪的軸。
[0053]圖1示出了呈筒形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的普通燃?xì)鉁u輪，從而添加了用于調(diào)制稀釋空氣的閥；
圖2示出了呈筒形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的普通燃?xì)鉁u輪，從而添加了用于調(diào)制稀釋空氣的閥；
圖3示出了呈筒形/環(huán)形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的普通燃?xì)鉁u輪，從而添加了用于調(diào)制稀釋空氣的閥；
在圖1和圖2中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)架之上，構(gòu)想預(yù)計(jì)為在圖3中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)架上工作。因此，基本上，筒形構(gòu)架與環(huán)形構(gòu)架之間的過渡在兩個(gè)焚燒器之間轉(zhuǎn)移。
[0054]圖4示出了使用首先呈筒形構(gòu)架隨后呈環(huán)形構(gòu)架的使用連續(xù)燃燒的普通燃?xì)鉁u輪，其使用兩個(gè)燃燒器之間的高壓渦輪。系統(tǒng)預(yù)計(jì)針對(duì)構(gòu)造工作，其中添加了高壓渦輪，其更換稀釋空氣。在該設(shè)置中，優(yōu)選使用用于第二燃燒器的環(huán)形發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)架，而第一燃燒器可以以筒形運(yùn)行。
[0055]圖5示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的具有連續(xù)燃燒的詳細(xì)的燃?xì)鉁u輪。其包括壓縮機(jī)1、第一燃燒器4’、第一渦輪7、第二燃燒器15’，以及第二渦輪12。典型地，其包括發(fā)電機(jī)19，發(fā)電機(jī)19在燃?xì)鉁u輪的冷端處，即在壓縮機(jī)I處，聯(lián)接于燃?xì)鉁u輪的軸18。第一燃燒器4’和第二燃燒器15’以筒形構(gòu)架運(yùn)行，而第一渦輪7是可選的。
[0056]各個(gè)圖1到6中的筒形構(gòu)架包括以環(huán)形陣列圍繞渦輪軸(圖6)的周邊布置的多個(gè)筒，這實(shí)現(xiàn)了各個(gè)筒4，15的獨(dú)立燃燒操作，并且這將在燃燒過程期間沒有獨(dú)立的筒之間的有害的相互作用。
[0057]燃料、氣體或油經(jīng)由燃料進(jìn)料口 5引入第一燃燒器4’的筒4中，與在壓縮機(jī)I中壓縮的空氣混合，并且燃燒。熱氣體6在隨后的第一渦輪7中部分地膨脹，從而執(zhí)行功。
[0058]一旦第二燃燒器操作，則附加燃料經(jīng)由燃料進(jìn)料口 10添加至第二燃燒器15’的筒15的焚燒器9中的部分膨脹的氣體8，并且在第二燃燒器15’的筒15中燃燒。熱氣體11在隨后的第二渦輪12中膨脹，從而執(zhí)行功。排氣13可有益地給送至聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的廢熱鍋爐，或至另一個(gè)廢熱應(yīng)用。
[0059]為了控制進(jìn)入質(zhì)量流，壓縮機(jī)I具有至少一排可變的壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉14。
[0060]為了能夠提高進(jìn)入空氣2的溫度，提供了防冰管線26，通過防冰管線26，壓縮空氣3中的一些可添加至進(jìn)入空氣2。為了控制，提供了防冰控制閥25。這通常在環(huán)境空氣中的相對(duì)空氣濕度較高的冷天采用，以便預(yù)防壓縮機(jī)I結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)。
[0061]壓縮機(jī)空氣3中的一些放出作為高壓冷卻空氣22，經(jīng)由高壓冷卻空氣冷卻器35再冷卻，并且作為冷卻空氣22給送至第一燃燒器4 (未示出冷卻空氣管線)，并且至第一渦輪。
[0062]給送至高壓渦輪7的高壓冷卻空氣22的質(zhì)量流可借助于實(shí)例中的高壓冷卻空氣控制閥21來控制。
[0063]高壓冷卻空氣22中的一些作為所謂的載氣24給送至第二燃燒器15’的筒15的焚燒器9的焚燒器槍。載氣24的質(zhì)量流可借助于載氣控制閥17來控制。
[0064]空氣中的一些從壓縮機(jī)I放出，部分被壓縮，經(jīng)由低壓冷卻空氣冷卻器36再冷卻，并且作為冷卻空氣23給送至第二燃燒器15’的筒15，并且至第二渦輪。冷卻空氣23的質(zhì)量流可借助于實(shí)例中的冷卻空氣控制閥16來控制。
[0065]燃燒器中的一個(gè)或更多個(gè)可構(gòu)建為環(huán)形燃燒器，例如，具有大量獨(dú)立的焚燒器9(見圖5)，如在圖4中經(jīng)由第二燃燒器的實(shí)例大體示出的。象征性地根據(jù)圖6，這些焚燒器9中的各個(gè)經(jīng)由燃料分配系統(tǒng)和燃料進(jìn)料口 10供有燃料。
[0066]圖6示出了例如穿過第二燃燒器15’的截面，第二燃燒器15’具有帶連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的筒形構(gòu)架15的環(huán)形設(shè)置，以及具有至每個(gè)筒15的焚燒器9 (見圖5)的燃料環(huán)總管30的燃料分配系統(tǒng)，并且例如，八個(gè)獨(dú)立開/關(guān)閥37，用于停用八個(gè)焚燒器9，以及為此八個(gè)筒15。相同的筒形構(gòu)架可布置成用于第一燃燒器4’。通過閉合獨(dú)立的開/關(guān)閥37，對(duì)每個(gè)筒15和對(duì)應(yīng)地筒4的獨(dú)立焚燒器9的燃料進(jìn)料停止，并且其分配至其余焚燒器，并且為此至其余的筒，其中總體燃料質(zhì)量流經(jīng)由控制閥28控制。結(jié)果，減小了操作中的焚燒器9的空氣比λ。單個(gè)焚燒器9可設(shè)有獨(dú)立的控制閥(未示出)，用于控制至相應(yīng)焚燒器9的燃料進(jìn)料口 10中的燃料流。
[0067]項(xiàng)目20示出了燃?xì)鉁u輪的外部本體殼體，其包括關(guān)于壓縮機(jī)和渦輪的定子布置(未示出)。
[0068]如果提供用于筒的燃燒的預(yù)混焚燒器，則這些應(yīng)當(dāng)優(yōu)選由根據(jù)文獻(xiàn)ΕΡ0321809Α1和/或EP O 704 657 Al的燃燒過程和目的形成，其中這些文獻(xiàn)形成本描述的組成部分。
[0069]具體而言，所述預(yù)混焚燒器可利用所有類型的液體和/或氣態(tài)燃料操作。因此，可容易提供獨(dú)立筒內(nèi)的不同燃料。這還意味著預(yù)混焚燒器還可以以不同燃料同時(shí)操作。
[0070]第二或隨后的燃燒器可優(yōu)選由EP0620362A1或DE10312971A1執(zhí)行，其中這些文獻(xiàn)形成本描述的組成部分。
[0071]此外，下文提到的文獻(xiàn)還形成了本描述的組成部分:
EP0321809A和B涉及焚燒器，其由構(gòu)成整個(gè)本體的中空部分圓錐體構(gòu)成，具有切向空氣入口槽口和氣態(tài)燃料和液體燃料的給送通道，其中中空部分圓錐體的中心軸線具有沿流動(dòng)方向的錐角增大，并且以相互偏移沿縱向方向行進(jìn)。燃料噴嘴(其燃料噴射位于部分圓錐體的相互偏移的中心軸線的連接線的中間)在由部分圓錐體形成的圓錐形內(nèi)部中置于焚燒器頭部處。
[0072]EP0704657A和B涉及用于熱發(fā)生器的焚燒器布置，其大致由大致根據(jù)EP0321809A和B的渦旋發(fā)生器構(gòu)成，用于燃燒空氣流，以及用于噴射燃料的器件，以及設(shè)在所述渦旋發(fā)生器的下游的混合通路，其中所述混合通路包括處理導(dǎo)管，其在通路的第一部分內(nèi)沿流動(dòng)方向延伸，用于將形成在所述渦旋發(fā)生器中的流傳遞到連結(jié)在所述過渡導(dǎo)管下游的所述混合通路的流的截面中。
[0073]此外，提出了燃料噴射器，其用于在燃?xì)鉁u輪再熱燃燒器內(nèi)使用，利用了燃料的自動(dòng)點(diǎn)燃，以便在給定停留時(shí)間內(nèi)改進(jìn)燃料空氣混合。構(gòu)想了該噴射器的特定實(shí)施例:
振蕩氣體燃料在錯(cuò)流構(gòu)造的意義上正交于氧化劑流噴射。
[0074]振蕩氣態(tài)燃料在聯(lián)線構(gòu)造的意義上平行于氧化劑流噴射。
[0075]振蕩氣態(tài)燃料與氧化劑流成O°到90°之間的傾角來噴射。
[0076]EP0646705A和B，其涉及建立具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪組中的局部負(fù)載操作的方法。
[0077]EP0646704A和B，其涉及用于控制配備有兩個(gè)燃燒器室的燃?xì)鉁u輪設(shè)備的方法。
[0078]EP0718470A和B，其涉及提供部分負(fù)載操作時(shí)操作配備有兩個(gè)燃燒器室的燃?xì)鉁u輪組的方法。
[0079]包括上文識(shí)別的文獻(xiàn)的一個(gè)或更多個(gè)改進(jìn)的其它相關(guān)公告文獻(xiàn)也形成本描述的組成部分。
[0080]本公開在流動(dòng)實(shí)施例中概括。
[0081]一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器，其中第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置，其中至少一個(gè)燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器的燃燒的空氣比λ保持低于最大空氣比λ_。
[0082]在該方法的又一個(gè)實(shí)施例中，第一燃燒器和第二燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行。
[0083]一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器，其中第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置，其中第一燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且第二燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器的燃燒的空氣比λ保持低于最大空氣比λ_。
[0084]一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器，其中第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置，其中第一燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且第二燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器的燃燒的空氣比λ保持低于最大空氣比λ_。
[0085]一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且第一燃燒器的熱氣體至少允許進(jìn)入中間渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入第二燃燒器，其中第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入又一個(gè)渦輪，或直接或間接地允許進(jìn)入能量回收裝置，其中至少一個(gè)燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少第二燃燒器的燃燒的空氣比λ保持低于最大空氣比λ_。
[0086]在該方法的又一個(gè)實(shí)施例中，第一燃燒器和第二燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行。
[0087]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，第二燃燒器的燃燒的空氣比λ保持低于最大空氣比 X max。
[0088]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載在接合第二燃燒器之前增大，第一渦輪的渦輪入口溫度TITl首先增大至部分負(fù)載極限，并且成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開啟，并且為了接合或在接合第二燃燒器時(shí)，成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合，并且燃料引入第二燃燒器中。
[0089]在該方法的再一個(gè)實(shí)施例中，其特征在于，在卸載時(shí)，在解除接合第二燃燒器之前，成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合，并且其在第二燃燒器解除接合時(shí)再次開啟。
[0090]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)卸載燃?xì)鉁u輪，以便產(chǎn)生滯后時(shí)，第二燃燒器僅在如下負(fù)載下關(guān)閉，該負(fù)載位于在操作期間以第一燃燒器在第一渦輪的渦輪入口溫度TITl的局部負(fù)載極限下實(shí)現(xiàn)的負(fù)載以下，并且其中成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開啟。
[0091]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，第二燃燒器的筒的至少一個(gè)焚燒器的燃料進(jìn)料口在部分負(fù)載下關(guān)閉，以使在第二渦輪的不變的渦輪入口溫度下，氧操作中的焚燒器的空氣比減小。
[0092]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)的燃燒器的停用筒的數(shù)量與負(fù)載成反比，或者與負(fù)載基本上成反比。
[0093]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，其特征在于，第一渦輪的渦輪排氣溫度TATl和/或第二渦輪的渦輪排氣溫度TAT2的局部負(fù)載極限在局部負(fù)載范圍內(nèi)增大，以便將成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉的開啟轉(zhuǎn)移至較高負(fù)載。
[0094]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，壓縮或部分壓縮的壓縮機(jī)空氣的分流至少添加至第二燃燒器的上游。
[0095]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)冷卻空氣溫度和/或至少一個(gè)冷卻空氣質(zhì)量流隨負(fù)載變化而受控制。
[0096]在該方法的另一個(gè)實(shí)施例中，第一燃燒器和/或第二燃燒器的燃料溫度隨負(fù)載變化而受控制。
[0097]另外的實(shí)施例涉及用于實(shí)施上述方法的燃?xì)鉁u輪，其包括壓縮機(jī)、連接于壓縮機(jī)下游并且其熱氣體允許進(jìn)入第一渦輪或第二燃燒器的第一燃燒器，以及連接于第一渦輪下游或直接至第一燃燒器并且其熱氣體分別允許進(jìn)入第一渦輪或第二渦輪的第二燃燒器，其中至少第一燃燒器或第二燃燒器以筒形構(gòu)架運(yùn)行。
[0098]在燃?xì)鉁u輪的又一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立的開/關(guān)閥布置在至第一燃燒器和/或第二燃燒器的單個(gè)筒的至少一個(gè)焚燒器的至少一個(gè)燃料管線中。
[0099]在燃?xì)鉁u輪的又一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立控制閥布置在至第一燃燒器和/或第二燃燒器的單個(gè)筒的至少一個(gè)焚燒器的至少一個(gè)燃料管線中，并且/或者燃料分配系統(tǒng)包括第一燃料控制閥，以及用于將燃料分配至第一筒子組的焚燒器的第一燃料環(huán)總管，并且包括至少一個(gè)第二燃料控制閥，以及用于將燃料分配至至少一個(gè)第二筒子組的焚燒器的至少一個(gè)第二燃料環(huán)總管。
[0100]在燃?xì)鉁u輪的又一個(gè)實(shí)施例中，高壓壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于高于滿負(fù)載下可靠操作所需的壓力比。
[0101]在燃?xì)鉁u輪的又一個(gè)實(shí)施例中，渦輪排氣和排出氣體管線設(shè)計(jì)用于高于最大滿負(fù)載排出氣體溫度的第一渦輪的渦輪排氣溫度TATl或第二渦輪的渦輪排氣溫度TAT2。
【權(quán)利要求】
1.一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中所述燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于所述壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且所述第一燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入第二燃燒器，其中所述第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入渦輪，其中至少一個(gè)燃燒器在具有筒形構(gòu)架(4，15)的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少所述第二燃燒器(15’)的燃燒的空氣比(λ)保持低于最大空氣比(λ_)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一燃燒器和所述第二燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，或者所述第一燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且所述第二燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，或者所述第一燃燒器在具有筒形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且所述第二燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行。
3.一種用于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉁u輪的局部負(fù)載CO減少操作和低CO排放操作的方法，其中所述燃?xì)鉁u輪基本上包括至少一個(gè)壓縮機(jī)、在下游連接于所述壓縮機(jī)的第一燃燒器，并且所述第一燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入第二燃燒器，其中所述第二燃燒器的熱氣體允許進(jìn)入渦輪，其中所述第一燃燒器和所述第二燃燒器在具有環(huán)形構(gòu)架的熱量燃燒通路下運(yùn)行，并且其中至少所述第二燃燒器的燃燒的空氣比(λ)保持低于最大空氣比(λ_)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，負(fù)載在接合所述第二燃燒器(15’)之前增大，所述第一燃燒器的出口溫度首先增大至局部負(fù)載極限，并且成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開啟，并且為了接合或在接合所述第二燃燒器時(shí)，所述成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合，并且燃料引入所述第二燃燒器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在卸載時(shí)，在解除接合所述第二燃燒器之前，所述成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閉合，并且其在所述第二燃燒器解除接合時(shí)再次開啟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)卸載所述燃?xì)鉁u輪時(shí)，為了產(chǎn)生滯后，所述第二燃燒器僅在如下負(fù)載下關(guān)閉，所述負(fù)載位于在操作期間以所述第一燃燒器在第一燃燒器的出口溫度的部分負(fù)載極限下實(shí)現(xiàn)的負(fù)載以下，并且其中所述成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至所述第二燃燒器的筒(15)的至少一個(gè)焚燒器的燃料進(jìn)料口在部分負(fù)載下關(guān)閉，以使在第二燃燒器的不變出口溫度的情況下，所述焚燒器在氧操作中的空氣比(λ)減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一燃燒器和/或所述渦輪的出口溫度的局部負(fù)載極限針對(duì)局部負(fù)載范圍增大，以便將所述成排的可變壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉的開啟轉(zhuǎn)移至較高負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，壓縮或部分地壓縮的壓縮機(jī)空氣的分流至少添加至所述第二燃燒器的上游。
10.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中的一項(xiàng)所述的方法的燃?xì)鉁u輪，其包括壓縮機(jī)、在下游連接于所述壓縮機(jī)并且其所述熱氣體允許進(jìn)入第二燃燒器的第一燃燒器，以及直接連接于所述第一燃燒器的下游并且其所述熱氣體允許進(jìn)入渦輪的所述第二燃燒器，其中至少所述第一燃燒器或所述第二燃燒器以筒形構(gòu)架運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，獨(dú)立開/關(guān)閥布置在至所述第一燃燒器和/或所述第二燃燒器的單個(gè)筒的至少一個(gè)焚燒器的至少一個(gè)燃料管線中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，稀釋空氣噴射布置在所述第一燃燒器與所述第二燃燒器之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至權(quán)利要求12所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，獨(dú)立控制閥布置在至所述第一燃燒器和/或所述第二燃燒器的單個(gè)筒的至少一個(gè)焚燒器的至少一個(gè)燃料管線中，并且/或者 燃料分配系統(tǒng)包括第一燃料控制閥，以及用于將所述燃料分配至第一筒子組的焚燒器的第一燃料環(huán)總管，并且包括至少一個(gè)第二燃料控制閥，以及用于將所述燃料分配至至少一個(gè)第二筒子組的所述焚燒器的至少一個(gè)第二燃料環(huán)總管。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至權(quán)利要求13中的一項(xiàng)所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述高壓壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于高于在滿負(fù)載下可靠操作所需的壓力比。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至權(quán)利要求14中的一項(xiàng)所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述渦輪排氣和所述排出氣體管線設(shè)計(jì)用于高于所述最高滿負(fù)載排出氣體溫度的所述渦輪的渦輪排氣溫度。
【文檔編號(hào)】F23C6/04GK104379905SQ201380034570
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
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