CN106014648B - 一体式双燃料输送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一体式双燃料输送系统，公开了一种用于燃气涡轮机的双燃料输送系统。用于燃料气体涡轮机的双燃料输送系统(400)包括：具有主要燃料油导管(406)和主要燃料气体导管(404)的主要燃料管线(402)，其中主要燃料气体导管(404)至少部分地包围主要燃料油导管(406)；以及包括连接到主要燃料管线(402)的燃料环(408)，该燃料环(408)具有连接到主要燃料气体导管(404)的燃料气体环(410)和连接到主要燃料油导管(406)的燃料油环(414)，其中燃料气体环(410)至少部分地包围燃料油环(414)。

Description

一体式双燃料输送系统
技术领域
本申请涉及一种燃料输送系统，并且更具体地，本申请涉及用于燃气涡轮发动机的双燃料输送系统。
背景技术
现代燃气涡轮机可以以许多不同燃料(诸如各种种类的液体和气体燃料)运行。为此，发电厂可以具有能够使用双燃料能力(诸如天然气和柴油燃料)运行的燃气涡轮发动机。通常，运行燃料的选择取决于价格、可用性和运行参数。
燃气涡轮机包括被构造成通过在压缩空气中燃烧燃料来产生热气的各种类型的燃烧室。利用一个或多个燃料喷嘴将燃料引入燃烧室中。为了提供操作灵活性，喷嘴通常具有喷射双燃料的能力。
双燃料必须从燃料源输送到燃料喷嘴。这样的双燃料输送系统的设计具有各种挑战，诸如：空间约束、振动不稳定性和热膨胀。
图2示出了燃料输送系统200，其包括两个燃料环形管202和204。每个环形管202和204供给一种类型的燃料，并且每个管具有连接到燃气涡轮机的燃烧室燃烧器(未示出)的多个燃料馈送件206。在每个燃烧器具有一个喷枪(lance)的构造中，来自每个环形管202和204的一个燃料管线分支向单一燃烧器供给两种类型的燃料。这种设计导致高水平的复杂性和高数量的供给管线和连接。图3示出用于燃烧器312的具有若干(在该示例中三个)喷射喷嘴310的双燃料供给系统300。向每个喷嘴310供给两种类型的燃料302和304。燃料302经由第一燃料管线306供给，同时第二燃料304经由第二燃料管线308供给。类似于来自图2的设计，该燃料输送系统不紧凑并且其可能经受热和振动不稳定性。
因此需要的是，比现有技术的系统更简单并且更有效的双燃料输送系统。
发明内容
考虑到以上提及的问题，本发明的主要目的是提供一种用于燃气涡轮发动机的改进的双燃料输送系统。
本发明的一个目的是提供就复杂性和空间节省而言改进的双燃料输送系统。
本发明的另一个目的是提供就热和振动稳定性而言改进的双燃料输送系统。
本发明的又一个目的是提供特别地适应于实质上圆筒形状的燃烧器的改进的双燃料系统。
本发明的上述以及其它目的通过一种用于燃气涡轮机的双燃料输送系统实现，所述双燃料输送系统包括：具有主要燃料油导管和主要燃料气体导管的主要燃料管线，其中主要燃料气体导管至少部分地包围(enclose)主要燃料油导管；并且包括连接到主燃料管线上的燃料环，该燃料环具有连接到主要燃料气体导管的燃料气体环和连接到主要燃料油导管的燃料油环，其中燃料气体环至少部分地包围燃料油环。
根据一个优选的实施例，双燃料输送系统进一步包括连接至燃料环的至少一个燃料馈送管线，燃料馈送管线具有连接到燃料气体环的燃料气体馈送管线和连接到燃料油环的燃料油馈送管线，其中燃料气体馈送管线至少部分地包围燃料油馈送管线。
根据又一个实施例，燃料油馈送管线和燃料油环之间的连接包括延伸器件，优选的是金属软管。
根据另一个实施例，燃料气体馈送管线包括延伸器件，优选的是波纹管(bellow)。
根据又一个实施例，燃料馈送管线包括双燃料喷嘴。
根据另一个实施例，主要燃料气体导管包括延伸器件，优选的是金属波纹管。
根据又一个实施例，双燃料进一步包括在燃料气体环和燃料油环之间的滑动固定。
根据另一个实施例，燃料环平面和主要燃料管线之间的连接角度不是0度。在一个优选的实施例中，主要燃料管线和燃料环实质上以90度角连接。该实施例就在燃气涡轮机中节省空间而言是尤其有利。在另一个实施例中，主要燃料管线和燃料环经由L形连接来连接。
根据又一个实施例，双燃料输送进一步包括连接到主要燃料管线的进口并且适应于向主要燃料气体导管供给燃料气体和向主要燃料油导管供给燃料油的燃料歧管。
本申请也涉及包括双燃料输送系统的燃气涡轮机。在一个优选的实施例中，燃气涡轮机包括筒形燃烧室、冷却空气壳体和燃烧器，其中主要燃料管线的进口定位在筒形壳体的外侧，并且主要燃料管线的出口定位在冷却空气壳体和燃烧器之间，并且其中燃料环定位在冷却空气壳体和燃烧器之间。
此外，本申请还提供了一种用于向包括双燃料输送系统的燃气涡轮机的燃烧器输送双燃料的方法。所述方法包括以下步骤：向主要燃料管线供给燃料油和/或燃料气体，以及将燃料油和/或燃料气体引导至燃烧器。
本发明的附加的优点和特征将部分地在以下的说明书中陈述，并且部分地在查看以下内容时对本领域技术人员将变得显而易见，或可以从本发明的实践中领会到。现在将具体参照附图描述本发明。
附图说明
在下文中参照附图描述本发明的优选实施例，附图是出于说明本发明的优选实施例的目的并且不是出于对其进行限制的目的。附图中，
图1是根据本发明的燃气涡轮机的示意图。
图2是现有技术的双环形燃料输送系统的透视图。
图3是现有技术的燃料输送系统的示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的双燃料输送系统的示意图示。
图5是根据本发明的一个实施例的双燃料输送系统的透视图。
图6是根据本发明的一个实施例的双燃料输送系统的透视图。
图7是根据本发明的一个实施例的燃气涡轮机内部的双燃料输送系统的示意图示。
具体实施方式
现在参照附图，其中贯穿若干视图同样的附图标记指代同样的元件，图1示出根据本发明的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意视图。燃气涡轮机100包括压缩机102，其压缩进入空气116。压缩空气118被导向燃烧室106，其可以包括若干燃烧室筒和燃烧器。燃烧室106中，空气116与燃料油112或燃料气体114混合，并且空气和燃料的混合物被点燃以形成热的燃烧气体120的流动，热的燃烧气体120被引导以驱动涡轮机104。涡轮机104中产生的机械功经由轴122驱动压缩机102和负载110。根据本发明，燃料112和114经由双燃料输送系统400被输送至燃烧室106。
图4示出根据本发明的双燃料输送系统400，其可以与燃气涡轮机100一起使用。双燃料输送系统400包括具有主要燃料油导管406和主要燃料气体导管404的主要燃料管线402。在图4中所示的优选实施例中，导管404和406呈两个同心导管的形式，其中主要燃料气体导管404完全包围主要燃料油导管406(除导管406的进入部段之外)。总体地，主要燃料气体导管404至少部分地包围主要燃料油导管406。双燃料输送系统400也包括连接到主要燃料管线402的燃料环408。燃料环408包括连接到主要燃料气体导管404的燃料气体环410，和连接到主要燃料油导管406的燃料油环414。燃料气体环410至少部分地包围燃料油环414。在图4中所示的优选实施例中，燃料气体环410完全包围燃料油环414。在本发明的一个优选实施例中，双燃料输送系统400进一步包括连接到燃料环408的至少一个燃料馈送管线412。图4中的示例示出连接到燃料环408并且从燃料环408延伸的十二个相同的馈送管线412。燃料馈送管线412具有连接到燃料气体环410的燃料气体馈送管线418和连接到燃料油环414的燃料油馈送管线416。燃料气体馈送管线418至少部分地包围燃料油馈送管线416。
有利于避免热膨胀和负面振动影响的附加的有利特征也在图4中示出。首先，主要燃料气体导管404可以包括延伸器件，优选地是金属波纹管424。其次，燃料气体馈送管线418可以包括延伸器件，优选地是波纹管422。第三，燃料油馈送管线416和燃料油环414之间的连接可以包括诸如金属软管420的延伸器件。最后，双燃料输送系统400可以包括燃料气体环410和燃料油环414之间的滑动固定432。
在本申请的一个优选实施例中，双燃料输送系统400进一步包括连接到燃料环408的至少一个燃料馈送管线412。
图4是双燃料输送系统400的示意的、简化的和二维的表示。主要燃料管线402、燃料环408和燃料馈送管线412不必须全部定位在一个平面中。通常，燃料环408定位在燃料环平面中，并且主要燃料管线402以一定连接角连接到燃料环408，所述连接角限定为燃料环平面和主要燃料管线402之间的角。
图5示出根据本发明的一个优选实施例的双燃料输送系统400的透视图。图5仅示出系统400的外部部分，而未示出内部气体油导管和环。对比于图4中连接角是零度(即，燃料环408和主要燃料管线402处于相同平面中)的实施例，图5的实施例中连接角实质上是90度。这样，双燃料输送系统400具有有利的紧凑尺寸。连接角可以大于10度，优选地大于50度直到90度。在一个优选实施例中，主要燃料管线402和燃料环408经由L形连接来连接，如图5所示。该实施例就双燃料供给系统在燃气涡轮机100内部的定位而言是尤其有利的。图5也示出连接到主要燃料管线402的进口的燃料歧管506。歧管506被用于向主要燃料管线402供给燃料气体和油气。总体地，歧管506连接到外部燃料供给(未示出)。
图6示出根据本发明的一个优选实施例的双燃料输送系统400结合适应于接收燃料馈送管线412的圆筒形燃烧器600的透视图。
本发明也公开了一种适应于与根据本发明的双燃料输送系统400一起使用的燃气涡轮发动机100。图7示出燃气涡轮机100的一部分的示意图示，其中仅示出主要部件的壁的一部分。如图7所示，燃气涡轮机优选地包括筒形燃烧室702、冷却空气壳体704和适应于接收燃料馈送管线412的燃烧器600。在一个优选实施例中，主要燃料管线430的进口定位在筒形壳体702的外部并且主要燃料管线402的出口定位在冷却空气壳体704和燃烧器600之间，并且燃料环408定位在冷却空气壳体704和燃烧器(600)之间。馈送管线412的出口定位在燃烧器600内部。
图7也图示了用于向包括双燃料输送系统400的燃气涡轮机100的燃烧器600输送双燃料，燃料油112和燃料气体114的方法。燃料油112和/或燃料气体114被供给到主要燃料管线402，然后引导它们通过环408经由馈送管线412到达燃烧器600。燃料随后与压缩空气混合并燃烧。
应当显而易见的是，前述内容仅与本申请的优选实施例相关，并且在不背离由以下权利要求限定的本发明的总体精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本文作出多种改变和改型。
附图标记列表
100 燃气涡轮发动机
102 压缩机
104 涡轮机
106 燃烧室
110 负载
112 燃料油
114 燃料气体
116 进入空气
118 压缩空气
120 燃烧气体
122 轴
200 燃料输送系统
202 燃料环管道
204 燃料环管道
206 燃料馈送
300 双燃料供给系统
302 燃料
304 燃料
306 燃料管线
308 燃料管线
310 喷嘴
312 燃烧器
400 双燃料输送系统
402 主要燃料管线
404 主要燃料气体导管
406 主要燃料油导管
408 燃料环
410 燃料气体环
412 燃料馈送管线
414 燃料油环
416 燃料油馈送管线
418 燃料气体馈送管线
420 金属软管
422 波纹管
424 波纹管
428 喷嘴
430 主要燃料管线进口
432 滑动固定
506 燃料歧管
600 燃烧器
702 筒形壳体
704 冷却空气壳体

Claims (12)

1.一种用于燃气涡轮机的双燃料输送系统（400），包括：
具有主要燃料油导管（406）和主要燃料气体导管（404）的主要燃料管线（402），其中所述主要燃料气体导管（404）至少部分地包围所述主要燃料油导管（406）；以及连接到所述主要燃料管线（402）的燃料环（408），所述燃料环（408）具有连接到所述主要燃料气体导管（404）的燃料气体环（410）和连接到所述主要燃料油导管（406）的燃料油环（414），其中所述燃料气体环（410）至少部分地包围所述燃料油环（414）；
连接到所述燃料环（408）的至少一个燃料馈送管线（412），所述燃料馈送管线（412）具有连接到所述燃料气体环（410）的燃料气体馈送管线（418）和连接到所述燃料油环（414）的燃料油馈送管线（416），其中所述燃料气体馈送管线（418）至少部分地包围所述燃料油馈送管线（416）。
2.如权利要求1所述的双燃料输送系统，其中，所述燃料油馈送管线（416）和所述燃料油环（414）之间的连接包括第一延伸器件。
3.如权利要求2所述的双燃料输送系统，其中，所述燃料气体馈送管线（418）包括第二延伸器件。
4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的双燃料输送系统，还包括连接到所述燃料馈送管线（412）的双燃料喷嘴（428）。
5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的双燃料输送系统，其中，所述主要燃料气体导管（404）包括第三延伸器件。
6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的双燃料输送系统，还包括所述燃料气体环（410）和所述燃料油环（414）之间的滑动连接（432）。
7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的双燃料输送系统，其中，燃料环平面和所述主要燃料管线（402）之间的连接角不同于0度。
8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的双燃料输送系统，其中，所述主要燃料管线（402）和所述燃料环（408）经由L形连接来连接。
9.根据前述权利要求1-3中任一项所述的双燃料输送系统，还包括连接到所述主要燃料管线（402）的进口，并且适应于向所述主要燃料气体导管（404）供给燃料气体和向所述主要燃料油导管（406）供给燃料油的燃料歧管（506）。
10.一种燃气涡轮机（100），其包括根据前述权利要求中任一项所述的双燃料输送系统（400）。
11.如权利要求10所述的燃气涡轮机，还包括筒形燃烧室、冷却空气壳体（704）和燃烧器（600），其中所述主要燃料管线（402）的进口定位在筒形壳体（702）的外侧并且所述主要燃料管线（402）的出口定位在所述冷却空气壳体（704）和所述燃烧器（600）之间，并且其中所述燃料环（408）定位在所述冷却空气壳体（704）和所述燃烧器（600）之间。
12.一种用于向如权利要求11所述的燃气涡轮机（100）的燃烧器（600）输送双燃料（112、114）的方法，所述方法包括以下步骤：
向所述主要燃料管线（402）供给燃料油（112）和/或燃料气体（114）；
将燃料油（112）和/或燃料气体（114）引导至所述燃烧器（600）。
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