專利名稱：用于干式低NOx燃燒系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及燃氣渦輪燃料系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于干式低氧化 氮(NOx)燃燒系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高氫含量低BTU氣態(tài)燃料(合成氣)可從多種來源獲得，包括(例如)煤氣化處 理、或者替代源如焦?fàn)t煤氣及其它工業(yè)化學(xué)處理。干式低NOx (DLN)系統(tǒng)可包括使用合成氣，或與高BTU氣態(tài)燃料(例如天然氣)摻 混的具有相對高氫含量的其它類型氣體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，燃料系統(tǒng)包括具有第一端口和第二端口的燃料噴嘴，連 接到第一端口的第一歧管，和安置于第一歧管與壓縮空氣源之間的第一惰性氣體緩沖部 分。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，控制燃料系統(tǒng)的方法包括用惰性氣體凈化第一燃料 源歧管，用惰性氣體凈化燃料系統(tǒng)的惰性氣體緩沖部分，關(guān)閉連接到惰性氣體緩沖部分的 排氣閥，和停止第一燃料源歧管的凈化。結(jié)合附圖理解，通過下文的描述，這些及其它優(yōu)點和特征會變得更加明顯。


被認為是本發(fā)明的主題在作為說明書結(jié)論的權(quán)利要求書中特別指出并明確地主 張。結(jié)合附圖理解，通過下文的具體描述，本發(fā)明前述及其它特征和優(yōu)點將變得明顯，在附 圖中圖1是燃料系統(tǒng)的示例性實施例。圖2至圖9示出圖1燃料系統(tǒng)的示例性平面圖(alignment)。下文的發(fā)明詳述參考附圖，以舉例說明的方式解釋了本發(fā)明的實施例、以及優(yōu)點 和特點。
具體實施例方式
干式低NOx (DLN)燃氣渦輪系統(tǒng)經(jīng)常使用下面這樣的燃料，例如H2含量小于5%的 合成氣和天然氣燃料。使用具有更高H2氫含量(大于5% )的燃料(在下文中，H2摻混氣 體)增加了在燃料系統(tǒng)的管道和歧管中不當(dāng)燃燒的風(fēng)險。下面描述的系統(tǒng)和方法包括DLN 系統(tǒng)，其允許H2摻混氣體和天然氣安全地用于燃氣渦輪系統(tǒng)操作模式范圍。
圖1說明燃料系統(tǒng)100的示例性實施例。圖1示出處于渦輪點火模式中的燃料系 統(tǒng)100的實例，渦輪點火模式將在下文中詳細描述。該系統(tǒng)100包括一個或多個燃料噴嘴 110，燃料噴嘴110可具有多個端口。在圖示實施例中，端口包括主要內(nèi)部端口 101、主要外部端口 103、轉(zhuǎn)移端口 105和次要端口 /引導(dǎo)端口 107。這些端口各連接到關(guān)聯(lián)的歧管，歧 管將氣體導(dǎo)向至端口。歧管包括主要內(nèi)部歧管102、主要外部歧管104、轉(zhuǎn)移歧管106和次 要歧管108。壓縮機排放空氣(CPD) 113從壓縮機渦輪(未示出)接收并經(jīng)由CPD歧管114 遞送到燃料系統(tǒng)100。CPD 113用來冷卻燃料噴嘴110并凈化歧管?？砂?例如)天然 氣的第一氣體供應(yīng)120經(jīng)由第一氣體供應(yīng)歧管124向燃料噴嘴110提供第一氣體。該系統(tǒng) 100包括惰性氣體緩沖器116和118。惰性氣體緩沖器自惰性氣體供應(yīng)(未示出)接收惰 性氣體123，例如N2或C02。惰性氣體緩沖器116和118可被用來將CPD 113氣體與從第二 氣體供應(yīng)122接收的氣體分開。第二氣體經(jīng)由第二氣體供應(yīng)歧管126提供到燃料噴嘴110。 該系統(tǒng)100包括多個截止閥和流動控制閥，其控制該系統(tǒng)中的氣體流動。圖1示出在點火模式中系統(tǒng)100的平面圖實例。帶陰影的閥代表在關(guān)閉位置的 閥，而無陰影的閥代表在打開位置的閥。就此而言，VS4-1閥、VSR-I閥和VGC-I閥打開以允 許主要外部端口 103經(jīng)由主要外部歧管104從第一氣體供應(yīng)120接收氣體。VA13-13閥、 VA13-14閥、VA13-3閥和VA13-4閥打開以允許主要內(nèi)部端口 101和轉(zhuǎn)移端口 105接收CPD 空氣113。VGC-2閥關(guān)閉，以隔離次要端口 107。圖2示出在“稀薄-稀薄”(“l(fā)ean-lean”)燃料操作模式中的系統(tǒng)100的平面圖 實例。VGC-2閥打開，經(jīng)由次要歧管108將來自第一氣體供應(yīng)120的氣體發(fā)送至次要/引導(dǎo) 端口 107。圖3示出系統(tǒng)100的平面圖實例，其中轉(zhuǎn)移端口 105接收燃料。在圖示實例中， VA13-3閥和VA13-4閥關(guān)閉，阻止CPDl 13氣體流到轉(zhuǎn)移歧管106，而VA13-16閥打開以進行 排氣。VGC-3閥打開以允許來自第一氣體供應(yīng)120的氣體經(jīng)由轉(zhuǎn)移歧管106流到轉(zhuǎn)移端口 105。VGC-I閥關(guān)閉以防止燃料流到主要外部端口 103。圖4示出系統(tǒng)100的平面圖實例，其使該系統(tǒng)100準備從第一氣體供應(yīng)120和第 二氣體供應(yīng)122接收燃料，且經(jīng)由主要外部端口 103輸出摻混燃料。VGC-I閥打開，允許來 自第一氣體供應(yīng)120的燃料流到主要外部端口 103。VGC-3閥關(guān)閉，防止來自第一氣體供應(yīng) 120的燃料流到轉(zhuǎn)移端口 105。閥VA13-3和VA13-4打開且VA13-16閥關(guān)閉，允許CPD 113 氣體流到轉(zhuǎn)移端口 105。圖5示出燃料系統(tǒng)100的平面圖實例，其使該系統(tǒng)進一步準備經(jīng)由主要外部端口 103輸出摻混燃料。在圖示實例中，VAH1-5閥打開。打開VAH1-5閥允許惰性氣體123流經(jīng) 惰性氣體緩沖器118并經(jīng)由VA13-16閥排出。經(jīng)過惰性氣體緩沖器118的惰性氣體123流 動凈化任何非惰性氣體(例如，氣態(tài)燃料或者CPD空氣113)的惰性氣體緩沖器。VAHl-I閥 打開，利用惰性氣體123凈化第二氣體供應(yīng)歧管126，惰性氣體123經(jīng)由VA13-22閥排出。 VA13-20閥關(guān)閉，且VS4-11閥打開。圖6示出當(dāng)主要外部端口 103從第一氣體供應(yīng)120和第二氣體供應(yīng)122接收燃 料摻混物時系統(tǒng)100的平面圖實例。在圖示實例中，VA13-17閥關(guān)閉，且惰性氣體123維持 在比CPD空氣113、第一氣體120和第二氣體122更高的壓力。惰性氣體123更高的壓力 防止非惰性氣體進入惰性氣體緩沖器118 ；使第二氣體供應(yīng)122與非惰性氣體安全地隔離。 VSR-Il閥和VGC-Il閥打開，允許來自第二氣體供應(yīng)122的燃料與來自第一氣體供應(yīng)120的 燃料混合且流到主要外部端口 103。圖7示出系統(tǒng)100的平面圖實例，其使該系統(tǒng)準備經(jīng)由主要內(nèi)部端口 101輸出摻混燃料。閥VA13-17打開允許用經(jīng)由VA13-17閥排出的惰性氣體123凈化惰性氣體緩沖器 118。VA13-13閥和VA13-14閥關(guān)閉，防止CPD空氣113流經(jīng)主要內(nèi)部歧管102。VAH1-3閥和 VA13-15閥打開，用經(jīng)由VA13-15閥排出的惰性氣體123凈化惰性氣體緩沖器118。VAH1-2 閥打開，用惰性氣體123凈化主要內(nèi)部歧管102和主要內(nèi)部端口 101。圖8示出當(dāng)主要內(nèi)部端口 101從第一氣體供應(yīng)120和第二氣體供應(yīng)122接收燃料 摻混物時系統(tǒng)100的平面圖實例。VA13-15閥關(guān)閉，用惰性氣體123使惰性氣體緩沖器116 加壓。VAH1-2閥關(guān)閉。VGC-4閥打開，允許來自第一氣體供應(yīng)120的燃料流到主要內(nèi)部歧 管102。VS4-12閥和VGC-12閥打開，允許來自第二氣體供應(yīng)122的燃料流到主要內(nèi)部歧管 102，并與來自第一氣體供應(yīng)120的燃料混合?；旌匣驌交烊剂狭鞯街饕獌?nèi)部端口 101。圖9示出當(dāng)系統(tǒng)100處于“跳脫”(“tripped”)模式或安全模式時系統(tǒng)100的 平面圖實例。在圖示實例中，包括排氣閥VA13-31和VA13-27在內(nèi)的排氣閥打開。包括閥 VAH1-4在內(nèi)的控制惰性氣體123流動的閥打開，以允許惰性氣體123凈化端口 101和103 并通過端口 101和103排出，且凈化惰性氣體緩沖器116和118并從惰性氣體緩沖器116 和118排出?？刂迫剂虾虲PD空氣113流動的閥關(guān)閉。雖然僅結(jié)合有限的幾個實施例詳細描述了本發(fā)明，應(yīng)容易了解本發(fā)明并不受到這 些公開的實施例限制。而是，可修改本發(fā)明以合并任意多個之前未描述但與本發(fā)明的實質(zhì) 和范圍相符的變化、變換、替代或等效布置。此外，雖然描述了本發(fā)明的各種實施例，應(yīng)了解 本發(fā)明的方面可包括所描述的實施例中的僅某些實施例。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視作受到前 文描述限制，而是受到所附權(quán)利要求書的范圍限制。標號列表
100燃料系統(tǒng)101主要內(nèi)部端口102主要內(nèi)部歧管103主要外部端口104主要外部歧管105轉(zhuǎn)移端口106轉(zhuǎn)移歧管107次要/引導(dǎo)端口108次要歧管110燃料噴嘴113壓縮機排放空氣(CPD)
權(quán)利要求
一種燃料系統(tǒng)(100)，包括燃料噴嘴(110)，其具有第一端口(101)和第二端口(107)；第一歧管(102)，其連接到第一端口(101)；和第一惰性氣體緩沖部分(116)，其安置于所述第一歧管(102)與壓縮空氣源(113)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括連接到所述第二端口(107)的第二 歧管(108)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括第一燃料源歧管(124)，其連接到第一歧管(102)和第二歧管(108)；和 第一燃料源(120)，其連接到第一燃料源歧管(124)。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括第二燃料源歧管(126)，其連接到第一歧管(102)和第二歧管(108)；和 第二燃料源(122)，其連接到第二燃料源歧管(126)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括第二惰性氣體緩沖部分(118)，第二 惰性氣體緩沖部分(118)安置于所述第二燃料源歧管(126)與所述第一歧管(102)之間。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一惰性氣體緩沖部分(116)包括連接到惰性 氣體源(123)的第一閥和第一排氣閥。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括連接到所述第一歧管(102)的惰性 氣體源(123)。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括連接到第二歧管(108)的惰性氣體 源(123)。
9.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括連接到第二燃料源歧管(126)的惰 性氣體源(123)。
10.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述燃料噴嘴(110)還包括第三端口(103)和第 三歧管(104)，第三歧管(104)連接到第三端口(103)和第一燃料源歧管(126)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于干式低NOx燃燒系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)，提供一種燃料系統(tǒng)(100)包括，具有第一端口(101)和第二端口(107)的燃料噴嘴(110)，連接到第一端口(101)的第一歧管(102)，和安置于第一歧管(102)與壓縮空氣源(113)之間的第一惰性氣體緩沖部分(116)。
文檔編號F23R3/28GK101995033SQ201010260478
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者D·R·科菲, E·卡拉卡, W·J·勞森 申請人:通用電氣公司