本发明专利技术解释了多燃料燃烧系统。它由适于燃烧至少两种燃料的燃烧室火焰筒构成。该燃烧室火焰筒具有包括多个开口的圆周壁。该燃烧系统进一步具有适于直接提供第一种燃料至燃烧室火焰筒的第一管道，适于直接提供第二种燃料至燃烧室火焰筒的第二管道，可选择地，燃烧系统具有适于适于通过开口注射第一种燃料和第二种燃料至少其中之一进入燃烧室火焰筒的第三管道。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在于燃气轮机领域，特别地用于产生电能，更特别地，在于其中采用的燃烧室火焰筒。
技术介绍
未来的能源需求，可得燃料的缺乏以及环境规则对电力设备制造商施加压カ以满足用安全、高效以及清洁的方式来产生电力。燃料的缺乏主要在于油以及更少地延伸至天然气。使用充足的可得到的煤，从煤产生电主要使用蒸汽电厂完成。从煤产生电的更干净和更高效的选择是在整体煤气化联合循环发电系统(IGCC :intergrated gasificationcombine cycle)中使用它们。在IGCC中，煤被首先气化以产生主要包括CO (—氧化碳)和H2 (氢气)的合成气。 与传统的天然气燃料相比，合成气典型地具有明显低的生热值。在燃烧合成气之前，通过从合成气移除CO含量，这也具有用于CO2 (ニ氧化碳)捕获的有效的方式。使用预燃烧CO2捕获的IGCC概念是未来生产电カ以及避免CO2排放的最具成本效益方式之一。当天然气价格比预期上涨快或者使用増加的碳税规则时，具有C02捕获的IGCC设备的经济潜カ甚至可以进一步提尚。由于低生热值和高氢含量，合成气燃料的燃烧需要改进的或者完全新的燃烧系统的研制，该燃烧系统能够处理广范围的合成气燃料，产生很少的排放以及可以处理燃料的高活性。合成气燃料的组成取决于所使用的气化器的类型以及取决于CO是否从燃料分离。除了合成气燃料，燃烧系统可以运行第二传统燃料用于备份和启动。该理想的可能性是通过ー个燃烧系统，使所有不同类型的燃料以稳定的方式燃烧。为了增加效率和弥补由于气化以及CO2分离技术所帯来的效率损失，该趋势会增加压力和涡轮入口温度，甚至超出当前使用天然气可得到的值。随着这些增加的压カ和温度，设计能够燃烧合成气体和氢气燃料的燃烧系统变得甚至更重要，因为燃烧器过热和热声激励的危险随着压カ和温度典型地增加。
技术实现思路
鉴于上文，在此的实施例包括多燃料燃烧系统，包括适于燃烧至少两种燃料的燃烧室火焰筒，所述燃烧室火焰筒具有圆周壁，所述圆周壁包括多个开ロ ；适于直接提供第一种燃料至燃烧室火焰筒的第一管道；适于直接提供第二种燃料至燃烧室火焰筒的第二管道；适于通过开ロ注射第一种燃料和第二种燃料至少其中之一进入燃烧室火焰筒的第三管道。在燃烧系统中，第三管道仅是ー种可供选择的选项。鉴于上文，在此的另一个实施例包括操作多燃料燃烧系统的方法，包括第一阶段和第二阶段，其中所述第一阶段包括对燃烧室火焰筒提供点火以点燃第一种燃料，在那里第一种燃料通过第一管道供应到燃烧室火焰筒；除了第一种燃料外，还供应蒸汽到第一管道以及在点火之后，供应蒸汽到第二管道；以及其中第二阶段包括在第一燃料点火之后，通过第二管道向燃烧室火焰筒供应第二种燃料，同时停止供应第一燃料。附图说明本专利技术參照在附图中示出的示例性实施例在下文进ー步进行说明，在附图中图I示出了多燃料燃烧系统的纵向横截面；图2示出了在第一和第二管道的喷嘴区域处的燃料注射器孔；图3示出了基于本专利技术的优选实施例的第一管道的燃料注射器孔；图4示出了沿着图I的平面的2_2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第一实施例； 图5示出了沿着图I的平面的2_2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第二实施例；图6示出了沿着图I的平面的2_2a所取的燃烧室火焰筒的横截面的第三实施例；图7示出了燃烧室火焰筒的壁的布置；图8示出了燃烧室火焰筒的圆柱形区域的肋条结构；以及图9示出了根据本专利技术的实施例的过渡以及流动调节装置。具体实施例方式概括地，燃气轮机包括三部分压缩器段、具有典型的燃烧室火焰筒的燃烧室段以及涡轮段。吸入压缩器段的空气被压縮。来自于压缩器段的压缩空气流动通过燃烧室段，在那里，在燃料燃烧之后，空气质量的温度得以进ー步增加。从燃烧室段，热加压气体流动进入涡轮段，在那里膨胀气体的能量被转变成驱动发电机的涡轮转子的转动运动。合成气燃料的低生热值以及也运行用于类似于天然气的备份燃料的燃烧器的需要，明显地影响了燃烧器的设计。燃烧器应该能够处理大燃料质量流(mass flow)，并因此燃料通道需要具有大的容量。太小的容量导致高燃料压カ降。由于所涉及的大燃料质量流，与典型的天然气燃烧引擎(engine)相比，高压降在引擎的整个效率上具有非常大的影响。图I说明了根据本专利技术的一个实施例的多燃料燃烧系统10的横截面视图。多燃料燃烧系统10包括燃烧室火焰筒12。燃烧室火焰筒12的壁16由在过渡处彼此重叠布置的多个圆柱形区域14构成并且从燃烧室火焰筒的上游端20延伸至下游端22。燃烧室火焰筒的上游端20接近燃料管道通常供应燃料用于燃烧的区域，下游端是燃烧之后的气体向着涡轮段流出燃烧室火焰筒的区域。燃烧系统10设计为燃烧至少两种燃料，例如天然气和合成气。可以被使用的燃料的种类不限于天然气和合成气，因此燃烧系统10可以使用用于燃烧的其它燃料。图I进ー步示出了适于将例如天然气的第一种燃料直接提供至燃烧室火焰筒12的第一管道24，以及适于将例如合成气体的第二种燃料直接提供至燃烧室火焰筒12的第ニ管道26。还存在最后ー个第三管道25，其适于注射第一种燃料和第二种燃料的至少其中一种通过一个或者多个开ロ 18进入燃烧室火焰筒12。第三管道25还是ー个可供选择的选项。基于设计和需求，还可以存在多于ー个管道以提供每种燃料至燃烧室火焰筒。例如，可以存在多个第三管道25以供应燃料通过多个开ロ 18到燃烧室火焰筒12中。还基于燃烧室火焰筒12的运行模式，每个管道适于处理不同的燃料。甚至管道可以在同一时间点处理多种燃料。为了有效地传输燃料，第二管道26被定位以围绕第一管道24或者同心地布置。第一管道24与更大直径的第二管道26同轴定位，且在第二管道26内部。由于第二管道26的直径大于第一管道24，所述第二管道26可以处理更大体积的低生热值燃料，因为大燃料质量流被需要以实现特定热能量输入。可选的第三管道25适于注射第一种燃料和第二种燃料的至少其中ー种进入压缩器排出空气，其流动通过与至少其中一个圆柱形区域14关联的至少其中一个开ロ 18。第三管道25在端部处具有燃料注射喷嘴27，该端部具有以O至90°相对于开ロ 18的中心线对准的I至5个注射器孔。在作为用于燃料的注射器的管道的喷嘴28的区域处，所考虑的第一管道24和第二管道26由圆形孔的同心圆构成。喷嘴28有利于注射相应的燃料直接进入燃烧室火焰筒12且定位在燃烧室火焰筒12的上游端部20处。图2明确地示出了在喷嘴28的区域处的这两排同心孔。这些排的每个圆与管道 相关联。孔21的内部排对应于第一管道24，孔23的外部排对应于第二管道26。在每个管道中的注射器的数目可以不同，例如在8至18个孔之间，但是不限于这个数目。在图2中示出具有用于两个管道的14个注射器的优选实施例。这些孔可以相对于彼此顺时针排列或者可以排成行。在另ー个优选实施例中，在第一管道24的喷嘴28的区域中的孔包括多个孔，这些孔定位在距离用于注射燃料流进入燃烧室火焰筒12的燃烧区域中的喷嘴中心的至少两个不同半径距离处。该喷嘴设计促进了向着喷嘴中心的更大量的燃料流，其以成本效益以及简单的方式冷却了喷嘴。更重要地，该孔布置保持了喷嘴的空气动力学性能。图3示出了该类型的这种喷嘴30，其由第一管道24使用以注射燃料进入燃烧室火焰筒12。第一组孔32和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.20 US 12/581,9781.ー种多燃料燃烧系统，包括 适于燃烧至少两种燃料的燃烧室火焰筒，所述燃烧室火焰筒具有圆周壁，所述圆周壁包括多个开ロ以引导空气流入所述燃烧室火焰筒； 适于直接提供第一种燃料至所述燃烧室火焰筒的第一管道； 适于直接提供第二种燃料至所述燃烧室火焰筒的第二管道；以及适于通过至少其中ー个所述开ロ将所述第一种燃料和所述第二种燃料至少其中之一注射入所述燃烧室火焰筒的第三管道。2.ー种多燃料燃烧系统，包括 适于燃烧至少两种燃料的燃烧室火焰筒，所述燃烧室火焰筒具有圆周壁，所述圆周壁包括多个开ロ以引导空气流进入所述燃烧室火焰筒； 适于直接提供第一种燃料至所述燃烧室火焰筒的第一管道；以及 适于直接提供第二种燃料至所述燃烧室火焰筒的第二管道。3.根据权利要求I或2所述的多燃料燃烧系统，其中所述燃烧室火焰筒的壁由在过渡处彼此重叠布置的多个圆柱形区域构成并且从所述燃烧室火焰筒的上游端延伸至下游端。4.根据权利要求3所述的多燃料燃烧系统，其中単独的圆柱形区域包括外表面，所述外表面设置有肋条结构，以及外表面由适于提供空气流用于冷却所述壁的穿孔层覆盖。5.根据权利要求3所述的多燃料燃烧系统，其中在所述燃烧室火焰筒的上游侧的至少两个圆柱形区域进ー步包括沿着所述圆柱形区域的圆周分布的多个开ロ，以允许压缩器排出空气向着所述燃烧室火焰筒中的燃烧区域流动。6.根据权利要求3所述的多燃料燃烧系统，其中在所述燃烧室火焰筒的下游侧的至少ー个圆柱形区域进ー步包括沿着所述圆柱形区域的圆周分布的多个开ロ，以允许压缩器排出空气向着所述燃烧室火焰筒中的燃烧区域流动。7.根据权利要求3所述的多燃料燃烧系统，其中所述单独的圆柱形区域包括5个至9个之间的开ロ。8.根据权利要求7所述的多燃料燃烧系统，其中所述单独的圆柱形区域包括奇数个开ロ。9.根据权利要求I或2所述的多燃料燃烧系统，其中所述第一种燃料是天然气。10.根据权利要求I或2所述的多燃料燃烧系统，其中所述第二种燃料是合成气体。11.根据权利要求I或2所述的多燃料燃烧系统，其中所述第一管道包括喷嘴以直接供应所述第一种燃料和所述第二种燃料的至少其中之一至所述燃烧室火焰筒用于燃烧，其中所述喷嘴包括多个孔，所述孔被定位在距离用于使得...
【专利技术属性】
技术研发人员：V巴维，TA福克斯，J吴，U沃兹，J范卡姆彭，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：
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