使用带部分空气分离的低排放燃气涡轮循环的系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102032574A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102032574A(43)申请公布日2011.04.27(21)申请号201010508353.4(22)申请日2010.09.30(30)优先权数据12/5710732009.09.30US(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人A·M·埃卡蒂N·D·乔斯P·P·库卡尼C·L·范德沃特K·温卡特桑(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人肖日松谭祐祥(51)Int.Cl.F23D14/32(2006.01)F23D14/46(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称使用带部分空气分离的低排放燃气涡轮循环的系统和方法(57)摘要本发明涉及使用带部分空气分离的低排放燃气涡轮循环的系统和方法。降低燃气涡轮氮氧化合物排放的系统(30)和方法包括第一燃烧级(44)，其构造成燃烧由稀释剂混浊的空气以产生第一燃烧级产物(48)。第二燃烧级(50)构造成燃烧与富氧(36)相结合的第一燃烧级产物(48)以产生第二燃烧级产物(52)，其具有比单独通过燃烧混浊空气或单独通过燃烧分级可实现的更低的氮氧化合物排放水平。CN1023574ACCNN110203257402032577A权利要求书1/1页1.一种燃气涡轮燃烧系统(30)，包括：第一燃烧级(44)，其构造成燃烧由稀释剂混浊的空气以产生第一燃烧级产物；和第二燃烧级(50)，其构造成燃烧与富氧相结合的所述第一燃烧级产物以产生第二燃烧级产物，其具有比单独通过燃烧混浊空气或单独通过燃烧分级可实现的更低的氮氧化合物排放水平。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，还包括部分空气分离器(34)，其构造成产生富氧气体并且进一步构造成产生富氮气体。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，还包括空气混合器(40)，其构造成产生由所述富氮气体混浊的空气。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，由稀释剂混浊的空气包括由所述富氮气体混浊的空气。5.根据权利要求2所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，所述富氧包括所述富氧气体。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，所述第一燃烧级(44)进一步构造成燃烧与所述混浊空气相结合的预定燃料，以产生所述第一燃烧级产物。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，所述第一燃烧级(44)和所述第二燃烧级(50)与干式低排放燃烧器(46)相集成。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，所述第一燃烧级(44)和所述第二燃烧级(50)与干式低氮氧化合物燃烧器(46)相集成。9.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，氮氧化合物的更低水平低于所述第二燃烧级产物的百万分之十。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮燃烧系统(30)，其特征在于，产生所述第二燃烧级产物(52)，同时维持燃烧效率和一氧化碳排放在单独通过燃烧混浊空气或单独通过燃烧分级可实现的水平。2CCNN110203257402032577A说明书1/4页使用带部分空气分离的低排放燃气涡轮循环的系统和方法技术领域[0001]本发明大体涉及燃气涡轮发电设备，更具体地涉及用于降低燃气涡轮氮氧化合物(NOx)排放而不招致与燃烧效率或一氧化碳(CO)排放相关的惩罚的系统和方法。背景技术[0002]来自燃气涡轮发电设备的污染物排放在过去的几十年中受到很大关注。建立严格的规定以降低这些排放，特别是将氮氧化合物降低到单个位数。目前用于降低这些NOx排放的一个解决方案采用选择性催化反应器(SCR)。不希望地，选择性催化反应器是昂贵的，具有大的底座，并且呈现关于氨逃逸的附加关注。[0003]燃烧混浊(vitiate)空气是被证实的技术，用于通过影响NOx动力学机制、改变火焰结构以及降低最高火焰温度降低NOx排放。燃烧分级也示出在包括例如轴向分级、迟稀燃和连续燃烧系统(再加热)的应用中降低NOx排放。[0004]将希望提供系统和方法，其进一步将NOx排放降低到低于使用已知技术可实现的限值，而不在燃烧效率或CO排放方面招致惩罚。发明内容[0005]简而言之，根据一个实施例，燃气涡轮燃烧系统包括：[0006]第一燃烧级，其构造成燃烧由稀释剂混浊的空气以产生第一燃烧级产物；和[0007]第二燃烧级，其构造成燃烧与富氧(enrichedoxygen)相结合的第一燃烧级产物以产生第二燃烧级产物，其具有比单独通过燃烧混浊空气或单独通过燃烧分级可实现的更低的氮氧化合物排放水平。[0008]根据另一个实施例，降低燃气涡轮氮氧化合物排放的方法包括：[00