CN1183511A - 将液态燃料和气态燃料供给燃气轮机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在燃气轮机中输入液态燃料或气态燃料的方法。在此方法中,两种燃料使用同一条通向燃气轮机的燃烧器的通道,液态燃料在通入燃烧器之前经过处理,所述处理是在燃料预蒸发器中进行的。为了处理液态燃料,蒸发器具有由导热性能良好的材料制成的且与加热装置(3)共同起作用的蒸发管(2)。蒸发管一端与吹洗气输入装置(4)相连而其另一端与燃料输入/输出装置(5)相连。

Description

将液态燃料和气态燃料供给燃气轮机的方法和装置
本发明涉及一种如权利要求1前序所述的、不仅将液态燃料而且将气态燃料供给燃气轮机的方法和一种如权利要求5前序所述的装置。
当常见的燃气轮机既由液态燃料又由气态燃料驱动时，这些燃气轮机根据燃料类型而具有分开的输入通道。为了使气态燃料燃烧，一般使用预混合燃烧器。在此燃烧器中，气态燃料与燃烧空气在预混合区内混合并燃烧。当采用液态燃料时。用一个或多个喷嘴将液态燃料喷入预混合区内。
但是，喷入的液态燃料与燃烧空气的混合是不充分的，这主要是因为不能使滴量足够小。此外，在未改善燃气轮机效率的情况下使用两条分开的输入通道，其工程成本很高。迄今为止，将两种燃料用于一个输入系统仍然是无法实现的，这是因为当气体进入燃烧室时，在相同能量供应下因液态燃料和气态燃料的容积热值不同而存在截然不同的脉冲比。
本发明的目的是提供一种不仅在气态燃料情况下而且在液态燃料情况下获得相同容积热值的方法。另一目的是提供一种实施此方法的装置。
本发明目的是通过权利要求1或权利要求5的特征部分的技术特征实现的。有利的方法实施例和有利的装置实施例由从属权利要求的特征限定。
这种方法的优点在于，两种燃料使用同一条输入通道，由此极大地简化了结构且最重要的是提高了燃气轮机效率。本发明的优点还在于，可在较低温度下蒸发液态燃料，从而减小了碳元素沉积危险(焦化)。此外，调节燃料吹洗气混合密度，从而对两种燃料来说，燃料喷射渗透深度基本相等即可以产生相同的脉冲比。由此对两种燃料产生了相同的预混合处理。还可以减少NOx发射。由此消除了燃料滴沉积在燃烧壁上的危险，这是因为燃烧器仍只获得气态燃料。
参见附图，其他特征和优点将由方法和装置的实施例给出，其中：
图1示出了处理装置的纵断面图；
图2示出了处理装置的横截面图。
在处理液态燃料以使其用于气态燃料驱动式燃气轮机的方法中，在处理装置中利用气体(此气体可以是从气轮机循环中取出的水蒸气或是惰气如N2或CO2)将液态燃料制成混合气，混合气通过与气态燃料相同的输入装置被供给燃烧器。象在可燃气态燃料的情况下那样，在处理液态燃料时，基本上根据吹洗气的种类、数量和温度而确定相同的容积热值和相应的密度。为此，燃料被送入燃料输入/输出装置5的环形通道5.1.2中，以便在蒸发管2的加热筒腔中蒸发燃料。燃料的蒸发是这样实现的：在外热式蒸发管2的内壁上形成了最好是0.2-0.5mm厚的液态燃料薄膜，且液态燃料必须经过管边缘或凸缘2.2。被蒸发的液态燃料与从蒸发管2另一侧输入的吹洗气即水蒸气或惰气混合成尽可能均匀的燃气。就燃烧器而言，上述燃气的性质与同样可燃的气态燃料是一致的。混合气在聚集室5.2内汇聚并通过可调节燃烧器情况的输出管5.3而作为气体被供给燃烧器。
处理装置包括具有蒸发管2的燃料预蒸发器1，蒸发管2由导热性能良好的材料制成(优选铜)，它与加热装置3共同作用且本质上构成了热交换器。加热装置可以是围绕蒸发管2且通入热蒸气的套管，因而蒸发管2内侧2.1温度高达150℃-350℃，同时燃料膜6可以蒸发。热蒸气可以从相连的蒸气轮机的蒸气循环中分流出来。也可以将燃气轮机的热废气用于加热。蒸发管2的一端具有吹洗气输入装置4而其另一端具有燃料输入/输出装置5，吹洗气输入装置4最好具有一个突入蒸发管2中的混合体4.1，因而改善了吹洗气与燃料蒸气的充分混合即产生了均匀的燃气。为了进一步使混合更加充分，可以在混合体上设置增强湍流的元件如叶片或齿。吹洗气输入装置4还具有吹洗气管4.2，它基本上成切向地通入输入装置4中并由此伸入蒸发管2的内腔中。通过上述混合体4.1或通过吹洗气管4.2的特殊伸入结构而形成的气轨受到特殊的影响，因此基本上形成了螺旋线形气轨。为了进一步改善吹洗气和燃料充分混合，吹洗气管4.2端部呈喷嘴形。在蒸发管2的另一端，在紧邻蒸发管2的区域内设置了燃料输入/输出装置5，它包括一在蒸发管2中细分液态燃料的液态燃料输入装置5.1。为了将燃料蒸气-吹洗气混合气供给燃烧器，此输入/输出装置5在输入装置5.1旁边还设有一个带有与其本身相通的输出管5.3的聚集室5.2。在这种情况下，可以在输出管中设置对气体进行最佳调节的调节机构。在液态燃料输入装置5.1中设有输入管5.1.1，它与液态燃料输入装置5.1的环形通道5.1.2相通，环形通道包括至少一个切向地通入蒸发管2中的燃料喷嘴5.1.3，该喷嘴对着蒸发管2的凸缘2.2，但最好可以设置多个燃料喷嘴5.1.3，例如四个燃料喷嘴。在上述实施例中，蒸发管2的凸缘2.2由蒸发管的端侧形成，但也可以由一独立元件构成。在这种情况下，凸缘2.2内边就是膜的导流边23，液态燃料通过此导流边流入蒸发管2并同时被细分，从而在内壁2.1上形成了一层最好是0.2-0.5mm厚的膜。燃料膜6在加热内壁2.1上蒸发、与吹洗气混合并汇集到聚集室5.2内以便进一步导入燃烧器中。

Claims (16)

1.一种在燃气轮机中输入液态燃料或气态燃料的方法，其特征在于，两种燃料使用同一条通向燃气轮机的燃烧器的通道，为此，在一个处理装置中用气体对所述液态燃料进行处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理液态燃料时，象在可燃气态燃料情况下那样，基本上根据吹洗气的种类、数量和温度确定相同的容积热值和相应的密度。
3.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，液态燃料的处理是在燃料预蒸发器中进行的。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在处理液态燃料时，在燃料预蒸发器中形成燃料薄膜(b)，燃料蒸气与吹洗气、水蒸气或惰气充分混合，吹洗气-燃料蒸气混合气通过与气态燃料相同的输入通道被供给燃烧器。
5.实施权利要求1方法的液态燃料处理装置，其特征在于，为了处理液态燃料而设有一个燃料预蒸发器(1)，它具有一个由导热性能良好的材料制成的且与加热装置(3)共同起作用的蒸发管(2)，蒸发管的一端与吹洗气输入装置(4)相连而其另一端与燃料输入/输出装置(5)相连。
6.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，蒸发管(2)最好由铜制成。
7.如权利要求5或6所述的处理装置，其特征在于，蒸发管(2)具有带涂层的内表面(2.1)。
8.如权利要求5-7之一所述的处理装置，其特征在于，蒸发管(2)在工作状态下被加热到150℃-350℃。
9.如权利要求5-8之一所述的处理装置，其特征在于，加热装置(3)至少在其部分长度上环绕蒸发管(2)并将蒸发管加热到所需温度。
10.如权利要求5-9之一所述的处理装置，其特征在于，通过热蒸气或热废气加热加热装置(3)。
11.如权利要求5-10之一所述的处理装置，其特征在于，吹洗气输入装置(4)具有一个突入蒸发管(2)中以使吹洗气与燃料蒸气更好地充分混合的混合体(4.1)。
12.如权利要求5-11之一所述的处理装置，其特征在于，吹洗气输入装置(4)具有一个基本上沿切向通入输入装置(4)中的吹汽气管(4.2)。
13.如权利要求12所述的处理装置，其特征在于，吹洗气管(4.2)的端部呈喷嘴形，吹洗气在蒸发管(2)内部沿螺旋线形气轨吹入并由此使吹洗气与被蒸发的液态燃料更好地充分混合。
14.如权利要求5-13之一所述的处理装置，其特征在于，燃料输入/输出装置(5)在紧邻蒸发管(2)的区域内设有一个在蒸发管(2)内细分液态燃料的液态燃料输入装置(5.1)，燃料输入/输出装置(5)在邻近液态燃料输入装置(5.1)区域内设有一个带有与其连通的输出管(5.3)的聚集室(5.2)。
15.如权利要求14所述的处理装置，其特征在于，液态燃料输入装置(5.1)具有一个通向环形通道(5.1.2)的输入管(5.1.1)，环形通道包括至少一个沿切向通入蒸发管(2)中的且对着蒸发管(2)的凸缘(2.2)的燃料喷嘴(5.1.3)，凸缘(2.2)内边就是膜的导流边(2.3)，液态燃料通过此导流边流入蒸发管(2)中，从而在内壁(2.1)上形成一层膜。
16.如权利要求15所述的处理装置，其特征在于，设置四个沿切向通入蒸发管(2)中的燃料喷嘴(5.1.3)。
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C53 Correction of patent for invention or patent application
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: ABB RESEARCH CO.,LTD. TO: ALSTOM COMPANY

CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: France

Applicant after: Alstom

Address before: Zurich

Applicant before: ABB Research Ltd

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20021106

Termination date: 20091215