CN101563533A - 燃料适应性燃烧***的燃烧器喷管 - Google Patents

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Abstract

提供燃烧器喷管(72)。该燃烧器喷管包括：第一燃料***(74)，该第一燃料***经配置以将合成气燃料引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现贫燃预混燃烧；和第二燃料***(76)，该第二燃料***经配置以将合成气燃料或烃类燃料或稀释剂或它们的组合引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现扩散燃烧。

Description

燃料适应性燃烧***的燃烧器喷管
关于联邦政府资助研究和开发的声明
本发明依据美国能源部授予的合同号DE-FC26-03NT41776在政府支持下完成。政府可享有本发明中的一些权利。
发明背景
本发明总体上涉及燃烧***，更具体地涉及燃料适应性燃烧***(fuel-flexible combustion system)和操作方法。
各种类型的燃烧器是已知的并用于诸如联合循环发电厂等***。通常，这些***的燃烧器经设计以减少排放，例如NOx和一氧化碳的排放。在大多数燃烧天然气的***中，使用贫燃预混火焰(lean premixed flame)使燃烧器工作。在这些***中，燃料在反应区的上游与空气混合而在贫燃条件下(leancondition)形成预混火焰，以减少燃烧***的排放。不幸的是，这些燃烧***的操作窗极小。另外，期望避免燃烧动态变化(combustion dynamic)并同时保持低的NOx以及避免火焰的贫燃喷出(lean blow out)。设计方案的指标通常订为窄的燃料组成范围，因而使设计用于天然气的***与设计用于气化煤或合成气燃料的***不相容。
一些其它的***采用扩散燃烧(diffusion combustion)，以通过在反应区增加稀释剂来减少排放。例如，在整体煤气化联合循环(IGCC)***中，可使用蒸汽或氮气作为稀释剂以促进燃烧并减少燃烧器的排放。通常，对于IGCC***，燃烧器设计成使用煤气化燃料以扩散模式工作并可具有以扩散模式使用天然气的备用燃烧模式。然而，设计能够使用热值不同的煤气化燃料工作并同时保持低排放的燃烧器富有挑战性。目前的IGCC燃烧器采用扩散燃烧并根据气化燃料储备基于site-by-site设计。由此得到为满足排放要求而具有有限的燃料适应性的特定燃烧***。
因而，需要可使用多种燃料工作并同时保持低排放的燃烧***。此外，有利的是，提供使用备用燃料燃烧时保持低排放以及适用于不同发电厂构造并同时保持发电厂总效率的燃烧***。
发明内容
简言之，根据一种实施方案，提供燃烧器喷管。该燃烧器喷管包括：第一燃料***，该第一燃料***经配置以将合成气燃料引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现贫燃预混燃烧；第二燃料***，该第二燃料***经配置以将合成气燃料或烃类燃料或稀释剂或它们的组合引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现扩散燃烧。
在另一实施方案中，提供燃料适应性燃烧***。该燃料适应性燃烧***包括：燃烧器喷管，该燃烧器喷管经配置以将燃料流引入燃烧***；燃烧室，该燃烧室经配置以使燃料流和空气按照基于燃料流的燃料类型选择的燃烧模式燃烧。该燃烧器喷管包括：第一燃料***，该第一燃料***经配置以将烃类燃料或合成气燃料或它们的组合引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现预混燃烧模式；第二燃料***，该第二燃料***经配置以将合成气燃料或氮气、蒸汽或烃类燃料或它们的组合引入燃烧室，从而能够在燃烧室内实现扩散燃烧模式。
在另一实施方案中，提供整体煤气化联合循环(IGCC)***。IGCC***包括：气化器，该气化器经配置以由煤生成合成气燃料；燃气涡轮机，该燃气涡轮机经配置以接收来自气化器的合成气燃料并使合成气燃料和空气在燃烧***内燃烧而产生电能。该燃烧***包括：燃烧喷管，该燃烧喷管具有将合成气引入喷管内以进行预混的第一和第二燃料***以及扩散操作模式；燃烧室，该燃烧室经配置以使合成气燃料和空气按照预混或扩散燃烧模式燃烧。
在另一实施方案中，提供燃料适应性燃烧***的操作方法。该方法包括：经由燃烧器喷管将燃料流引入燃烧***；使烃类燃料流以低排放燃烧模式燃烧；使合成气燃料以第二燃烧模式燃烧。该方法还包括：基于合成气的热值转变第二燃烧模式；使燃料流和空气按照低排放燃烧模式或第二燃烧模式或它们的组合燃烧。
附图说明
参照附图阅读下述详细说明时将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优势，其中相同的标记在附图中始终表示相同的部分，其中：
图1是根据本发明的方面具有燃料适应性燃烧***的整体煤气化联合循环(IGCC)***的示意图。
图2是根据本发明的方面图1的IGCC***中使用的燃气涡轮机的示意图。
图3是根据本发明的方面与合成气燃料具有预混和扩散操作能力的图2的燃烧器喷管的示范性构造示意图。
图4是根据本发明的方面具有旋流器(swozzle)燃料注入点的图3的燃烧器喷管的示范性构造示意图。
图5是根据本发明的方面具有向旋流器燃料注入点提供燃料的独立燃料增压室的图4的燃烧器喷管的示范性构造截面图。
图6是根据本发明的方面与烃类和合成气燃料具有预混操作能力的图2的燃烧器喷管的另一示范性构造示意图。
图7是根据本发明的方面具有旋流器和中心体燃料注入点的图6的燃烧器喷管的示范性构造示意图。
图8是根据本发明的方面具有向旋流器和中心体燃料注入点提供燃料的独立燃料增压室的图7的燃烧器喷管的示范性构造截面图。
具体实施方式
如以下详细的描述，本发明的实施方案提供燃料适应性燃烧***，该燃料适应性燃烧***可使用多种燃料进行工作并同时具有低排放。具体地，本发明使用燃烧器喷管，该燃烧器喷管使用例如天然气和多种合成气燃料通过基于燃料原料所需或所要求的体积流速在贫燃预混模式和扩散燃烧模式之间转换来进行工作。现转向附图并首先参考图1，示出了整体煤气化联合循环(IGCC)***10。IGCC***10包括气化器12和连接在气化器12上的燃气涡轮机14。此外，燃气涡轮机14包括燃料适应性燃烧***16，该燃料适应性燃烧***16经配置以使来自气化器12的燃料流燃烧而产生电能。另外，IGCC***10包括蒸汽涡轮机18，该蒸汽涡轮机18连接在燃气涡轮机14上且经配置以利用燃气涡轮机14的废气的热量而产生电能。
工作时，气化器12接收燃料原料20连同氧气22，氧气22通常在原位空气分离装置(未示出)中产生。在所示实施方案中，燃料原料20包括煤。在另一实施方案中，燃料原料20可包括任意低热值燃料(LVT)，例如煤、生物质、废料、油砂、城市垃圾、焦炭等。使燃料原料20和氧气22在气化器12中反应以生成富含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成气24。此外，将原料矿物转化为可用于路基、填埋覆盖物和其它应用的矿渣产物26。
将气化器12生成的合成气24导入气体冷却和清洗装置28，在该装置中冷却合成气24并除去污染物30以生成净化合成气32。在所示实施方案中，污染物30例如包括硫、汞或二氧化碳。此外，使净化合成气32在燃气涡轮机14中燃烧以产生电能。在该示范性实施方案中，经由压缩机36压缩输入的空气流34并将压缩空气导入燃烧***16以使来自气化器12的合成气32燃烧。此外，使燃烧***16的燃烧器气流膨胀通过涡轮机38，以驱动发电机40产生电能42，可将电能42送入电网44以进一步利用。在一些实施方案中，燃料适应性燃烧***16使用天然气46进行通常作为备用操作模式的贫燃预混燃烧。
在所示实施方案中，将来自燃气涡轮机14的废气48导入热回收蒸汽发生器50并用于使水沸腾以形成用于蒸汽涡轮机18的蒸汽52。此外，在一些实施方案中，可将蒸汽涡轮机的热量54引入热回收蒸汽发生器50以提高热回收蒸汽发生器50的效率。另外，可将热回收蒸汽发生器50产生的一部分蒸汽56引入气化器12，以控制气化器12生成的合成气24的H2∶CO之比。蒸汽涡轮机18驱动发电机58以产生电能42，再次将电能42送入电网44以进一步利用。
上述IGCC***10使用的燃料适应性燃烧***16可以贫燃预混或扩散燃烧模式工作。具体地，燃烧***16包括燃烧器喷管，该燃烧器喷管具有用于将例如天然气或合成气燃料引入燃烧***16的独立的燃料***，并基于燃料原料20的燃料类型和燃料热值选择燃烧模式。以下将参照图2-8详细描述燃烧***16使用的燃烧器喷管。
图2是图1的IGCC***10使用的燃气涡轮机14的示范性构造60的示意图。燃气涡轮机60包括压缩机62和与压缩机62流动连通的燃料适应性燃烧***64。此外，燃气涡轮机60还包括设置于燃烧***64下游的涡轮66。工作时，压缩机62压缩输入的空气流68以生成压缩空气70，将所述压缩空气70导入燃烧***64。
在该示范性实施方案中，燃烧***64包括燃烧器喷管72，该燃烧器喷管72经配置以将燃料流引入燃烧***64。具体地，燃烧器喷管72包括第一燃料***74和第二燃料***76。此外，燃烧***64包括燃烧室78以用于燃烧来自第一燃料***74或第二燃料***76的燃料流。在所示实施方案中，第一燃料***74经配置以将合成气燃料引入燃烧室78，从而能够在燃烧室中实现贫燃预混燃烧。此外，第二燃料***76经配置以将合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入燃烧室78，从而能够在燃烧室中实现扩散燃烧。在一些实施方案中，第一燃料***74用于将烃类燃料引入燃烧室78以能够实现贫燃预混燃烧。在其它一些实施方案中，通过使第一燃料***74和第二燃料***76同时工作，燃烧***64可一同燃烧(co-fire)。在该示范性实施方案中，控制器80连接在第一燃料***74和第二燃料***76上并且经配置以基于燃料流的燃料类型和燃料热值中的至少一种选择燃烧模式。以下将参照图3-5详细描述燃烧***64使用的第一燃料***74和第二燃料***76的操作。
图3是根据本发明的方面与合成气燃料具有预混和扩散操作能力的图2的燃烧器喷管的示范性构造90示意图。在所示实施方案中，炉管92设置在燃烧器喷管72周围。用于引入烃类燃料或合成气燃料以实现贫燃预混操作模式的第一燃料***74包括设置在炉管92上的多个注入孔94。另外，第一燃料***包括设置在多个旋流器叶片(未示出)上的多个注入孔96，以用于将烃类燃料或合成气燃料引入燃烧器喷管72。工作时，多个旋流器叶片经配置以使输入的空气进行回旋运动并将合成气燃料或烃类燃料引入燃烧器喷管，以实现合成气或烃类的预混模式。以下将参照图4更详细地描述旋流器叶片。
在该实施方案中，燃烧器喷管90还包括设置在炉管92上的附加的一组孔98，用于将合成气燃料引入喷管72以实现预混合成气操作模式。应当指出的是，设置所述附加的一组孔98以提供预混合成气操作模式所要求的合成气燃料体积流量。可预料到多种孔98的图案以便于将合成气燃料引入喷管72。选择孔的图案和形状以使进入叶片扇面(vane sector area)每四分之一的喷射渗透(jet penetration)最大化，从而提高燃料-空气的均匀性。在一些实施方案中，使孔98在叶片扇区上等间隔并裁定孔98的尺寸以平衡进入叶片扇区每二分之一的质量流量。
另外，喷管90包括第二燃料***76，该第二燃料***76用于将合成气燃料、和/或烃类燃料以及稀释剂引入燃烧室78以能够实现合成气燃料在燃烧室78内的扩散燃烧。在所示实施方案中，第二燃料***76具有扩散喷管出口截面，该扩散喷管出口截面包括形成内部、外部和中部同心环状通道106、108和110的注入孔100、102和104，以用于将合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入燃烧室78。在该实施方案中，稀释剂包括蒸汽、氮气和二氧化碳。然而，其它一些惰性气体也可用作稀释剂。燃烧器喷管90还包括连接在第一燃料***74和第二燃料***76上的控制器80(见图2)，以用于基于燃料流的燃料类型或燃料热值选择燃烧模式。此外，控制器经配置以基于合成气燃料所需的体积流量控制通过第二燃料***76的注入孔100、102和104的流量。
图4是根据本发明的方面具有旋流器燃料注入点的图3的燃烧器喷管90的示范性构造120示意图。燃烧器喷管120包括旋流器叶片122，该旋流器叶片122经配置以使输入的空气进行回旋运动。此外，旋流器叶片122经配置以通过旋流器燃料注入点124将烃类燃料和合成气燃料引入喷管120。通常，对旋流器叶片122进行设计以最大化燃料-空气的混合来满足性能要求，例如火焰稳定和低排放。在所示实施方案中，烃类燃料包括天然气。工作时，经由旋流器叶片122引入的天然气或合成气燃料在位于燃烧室78(参见图2)上游的位置处与空气混合，以在有益于低排放的贫燃条件下产生预混火焰，
在一些实施方案中，在各旋流器叶片122每一侧的一个位置处通过多个注入孔96进行烃类燃料或合成气燃料的注入。此外，在每个回旋叶片的一个或多个注入点处通过多个注入孔96进行烃类燃料或合成气燃料的注入。注入点可设置在位于叶片一侧或两侧的不同径向位置上并可具有不同的直径。在该示范性实施方案中，注入点设置在叶片的侧面上。在其它一些实施方案中，注入点可设置在后缘上。有利的是，通过注入孔94和96注入燃料提高了燃料向各叶片扇区每四分之一的喷射渗透，从而促进了在燃烧器喷管120中的混合。应当指出的是旋流器叶片122上的注入点96和炉管92上的注入点94、98与独立的燃料进料***连接，从而有利于***中燃烧动态的控制。
本领域技术人员应当理解的是，当煤气化合成气燃料供给中断或需要用于其它电厂用途时，燃烧***64利用天然气按照预混模式燃烧。可供选择地，在通过第一燃料***74或第二燃料***76将燃料引入喷管120的情况下，燃烧***64使用合成气燃料按照预混模式或扩散模式燃烧。在一些实施方案中，可使用第二燃料***76中的天然气起动燃烧***。
在该示范性实施方案中，设计扩散喷管出口截面以根据旋流器叶片122的设计使性能最大化。具体地，可针对借助旋流器叶片122形成的气流图案，优化喷管120的出口截面几何形状。另外，设计注入孔100、102和104以应对多种合成气燃料和附带的稀释剂而获得低排放性能。应当指出的是，可基于合成气燃料所需的体积流速，控制通过注入孔100、102和104的合成气燃料、烃类燃料和稀释剂的流量。例如，在所示实施方案中，第一通道106经配置以将蒸汽引入燃烧器的燃烧室78。此外，设置在第一通道106周围的第二通道108经配置以引入合成气燃料，设置在第一通道106和第二通道108周围的第三通道110经配置以将氮气引入燃烧***的燃烧室。本领域技术人员应当理解的是，基于合成气燃料的燃料热值，可预料到第一通道106、第二通道108和第三通道110的多种操作模式。
设计第一通道106、第二通道108和第三通道110，以使燃烧器喷管120可与增氧气化装置或常规气化装置一同使用。本领域技术人员应当理解的是，在常规气化装置中，来自该气化装置的蒸汽可用作稀释剂以促进燃烧。然而，在增氧气化装置中，来自空气分离装置的氮气可用作附加的稀释剂以提高工厂的总效率。
在本实施方案中，基于煤气化装置生成的燃料所需的热值范围，设计第一通道106、第二通道108和第三通道110。在该实施方案中，合成气燃料的燃料热值小于约310BTU/scf。在一种实施方案中，合成气燃料的燃料热值介于约100BTU/scf至约230BTU/scf之间。例如，可基于引入要求大的体积流速的低热值燃料，设计合成气燃料的流动通道。类似地，可根据热值较高的燃料设计稀释剂的流动通道，所述热值较高的燃料需要较大的稀释剂流量以满足所需的性能水平。
在示范性实施方案中，第一通道106、第二通道108和第三通道110具有约0°至约75°的切向注入角和约0°至约75°的径向注入角。在一种实施方案中，第二通道108和第三通道110具有约40°的切向注入角，第一通道106和第二通道108具有约45°的径向注入角。此外，在一种实施方案中，使合成气燃料和氮气在第二通道108和第三通道110中相对于叶片122造成的空气回旋反向回旋流动，以有助于增强混合、降低火焰长度、减少排放和增加火焰前锋图案要素(flame front pattern factor)。另外，如上所述，控制器80(参见图2)可连接在第一通道106、第二通道108和第三通道110上，以基于合成气燃料的燃料热值控制合成气燃料、烃类燃料、蒸汽和氮气以及CO2在通道106、108和110内的流动。如上所述，独立的燃料增压室可连接在第一燃料***74和第二燃料***76上以在预混和扩散操作模式中提供合成气或烃类燃料。
图5是根据本发明的方面具有向旋流器燃料注入点和炉管燃料注入点提供燃料的独立燃料增压室的图4的燃烧器喷管120的示范性构造截面图130。如上所述，燃烧器喷管130包括设置在炉管92上的第一组孔94，以用于将合成气或烃类燃料引入喷管130。此外，燃烧器喷管130包括设置在旋流器叶片122(参见图4)上的第二组孔96，以用于将合成气或烃类燃料引入喷管130。另外，鉴于预混操作模式所要求的附加合成气燃料体积流量，燃烧器喷管130包括设置在炉管92上的第三组孔98，以用于将合成气燃料引入喷管130。
在所示实施方案中，燃烧器喷管130包括：第一燃料增压室132，该第一燃料增压室132经配置向设置在炉管92上的第一组孔94提供烃类或合成气燃料；第二燃料增压器134，该第二燃料增压器134经配置向设置在旋流器叶片122上的第二组孔96提供烃类或合成气燃料。另外，燃烧器喷管130包括第三燃料增压室136，该第三燃料增压室136经配置向设置在炉管72上的第三组孔98提供烃类或合成气燃料。第一燃料增压室132、第二燃料增压室134和第三燃料增压室136可连接在控制器80(参见图2)上，以用于控制燃烧器喷管130中的燃料供给。在该示范性实施方案中，使用烃类燃料的预混操作模式利用第一组孔94和第二组孔96将烃类燃料引入喷管130。此外，对于使用合成气燃料的预混操作模式，使用第三组孔98将合成气燃料引入喷管130。
在一些实施方案中，燃烧器喷管130以用于预混操作模式的独立构造工作。在该示范性实施方案中，基于燃料的热值控制合成气操作模式。例如，任何情况下均将使用第一组孔94和第二组孔96，而基于燃料的热值使用第三组孔98。如上所述，燃烧器喷管130可按照预混烃类和合成气操作模式连同使用合成气的扩散模式工作。可供选择地，如以下参照图6所述，燃烧器喷管130可在没有使用合成气的扩散操作模式的情况下工作。
图6是根据本发明的方面与烃类和合成气燃料具有预混操作能力的图2的燃烧器喷管72的另一示范性构造140示意图。如图所示，燃烧器喷管140包括第一组孔94、第二组孔96和第三组孔98，以将烃类或合成气燃料引入燃烧器喷管140而用于预混操作模式。另外，喷管出口截面包括一组孔142，以在点火条件下引入烃类燃料而用于扩散模式。
图7是根据本发明的方面具有旋流器和中心体燃料注入点的图6的燃烧器喷管140的示范性构造150示意图。在该示范性实施方案中，燃烧器喷管150包括旋流器注入点96。另外，喷管150包括设置在中心体上的第一组孔152，以将烃类或合成气燃料引入喷管150而用于预混操作模式。另外，基于预混合成气操作模式过程中所要求的任意附加的体积流量，喷管包括第二组孔154以引入合成气燃料。同样，第一组孔152和第二组孔154可连接在以下将参照图8描述的独立的燃料增压室上。有利的是，这种操作模式提供更大的操作适应性，因为可根据燃料的热值使用更多或更少的注入点用于燃料注入。此外，鉴于在大量合成气燃料的范围内出现大的流速变化，大量注入点允许燃烧器具有更大的燃料适应性。
图8是根据本发明的方面具有向旋流器和中心体燃料注入点提供燃料的独立燃料增压室的图7的燃烧器喷管150的示范性构造截面图160。如图所示，燃烧器喷管160包括第一组孔94、第二组孔96和第三组孔98，以在预混操作模式过程中将烃类或合成气燃料引入喷管160。另外，喷管160包括设置在中心体上的孔152和154，以将烃类或合成气燃料引入喷管150而用于预混操作模式。如上所述，第一组孔、第二组孔和第三组孔连接在燃料增压室132、134和136上以提供燃料。在该示范性实施方案中，喷管160还包括燃料增压室162和164，所述燃料增压室经配置分别向孔152和154提供烃类或合成气燃料。同样，燃料增压室162和164各自可连接在控制器80(参见图2)上，该控制器80用于控制向孔152和154的燃料供应。
以上描述的本发明的各方面可用于不同的应用，例如IGCC***中使用的燃烧***。如上所述，燃料适应性燃烧***利用多种燃料进行工作并同时具有低排放。此外，燃烧***使用备用燃料保持低排放燃烧并适用于不同的电厂构造并同时保持电厂的总效率。具体地，本发明使用燃烧器喷管，该燃烧器喷管利用天然气和多种合成气燃料通过基于燃料原料所需的体积流速在贫燃预混和扩散燃烧模式之间转换来进行工作。
有利的是，预混燃烧模式有利于燃烧***的操作而不需要稀释剂来满足排放要求，从而降低了燃烧***的燃料消耗。此外，预混燃烧模式允许氧气增强气化器的空气分离装置的副产物和蒸汽涡轮机的蒸汽更有效地用于其它生产处理，例如化学品生产、后处理、联合循环发电等。因而，该燃烧***在保持低排放的同时具有明显提高的燃料适应性并可在保持电厂总效率的同时在不同的电厂构造下工作。
尽管本文仅对本发明的一些特征进行了示例和描述，但本领域技术人员可作出多种改进和变化。因而，应当理解的是，所附权利要求意图覆盖落在本发明真正构思内的所有改进和变化。

Claims (39)

1.一种燃烧器喷管，包括：
第一燃料***，该第一燃料***经配置以将合成气燃料引入燃烧室，从而能够在所述燃烧室内实现贫燃预混燃烧；和
第二燃料***，该第二燃料***经配置以将所述合成气燃料或烃类燃料或稀释剂或它们的组合引入所述燃烧室，从而能够在所述燃烧室内实现扩散燃烧。
2.权利要求1的燃烧器喷管，其中所述第一燃料***经进一步配置以将烃类燃料引入所述燃烧室，从而能够实现贫燃预混燃烧。
3.权利要求1的燃烧器喷管，还包括连接在所述第一燃料***和所述第二燃料***上的控制器，其中该控制器经配置以基于燃料流的燃料类型和燃料热值中的至少一种选择燃烧模式。
4.权利要求1的燃烧器喷管，其中所述第一燃料***包括多个旋流器叶片，所述旋流器叶片经配置以使输入的空气进行回旋运动并通过设置在各旋流器叶片上的多个注入孔引入所述合成气燃料和所述烃类燃料。
5.权利要求1的燃烧器喷管，其中所述第一燃料***还包括设置在炉管或旋流器叶片或炉中心体或它们的组合上用于将烃类燃料和合成气燃料引入所述喷管的多个注入孔。
6.权利要求5的燃烧器喷管，其中所述第一燃料***包括设置在所述炉管和叶片上以将烃类燃料和合成气燃料引入所述喷管用于预混烃类或合成气操作模式的第一组注入孔和第二组注入孔。
7.权利要求6的燃烧器喷管，其中所述第一燃料***还包括设置在所述炉管上以将合成气燃料引入所述喷管用于所述预混合成气操作模式的第三组注入孔。
8.权利要求5的燃烧器喷管，包括相应的燃料增压室以向设置在所述炉管、叶片和中心体上的所述多个注入孔提供所述烃类和合成气燃料。
9.权利要求5的燃烧器喷管，其中所述多个注入孔的图案和形状经选择以充分最大化到各相应叶片扇面区的燃料喷射渗透。
10.权利要求1的燃烧器喷管，其中所述第二燃料***包括经配置以将所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入所述燃烧室的内部、中部和外部同心环形通道和孔。
11.权利要求10的燃烧器喷管，其中所述控制器经配置以基于所述燃料流的燃料热值控制所述内部通道、中部通道和外部通道各自之中所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂的流量。
12.权利要求10的燃烧器喷管，其中所述内部通道、中部通道和外部通道基于所述合成气燃料所需的燃料热值范围设计。
13.权利要求10的燃烧器喷管，其中使所述第二通道和所述第三通道内的合成气燃料和稀释剂相对于空气回旋反向回旋流动以有利于加强混合。
14.权利要求10的燃烧器喷管，其中所述内部通道、中部通道和外部通道具有约0°至约75°的切向注入角和约0°至约75°的径向注入角。
15.权利要求10的燃烧器喷管，其中空气与含氧量相对低于空气的循环废气混合。
16.一种燃料适应性燃烧***，包括：
燃烧器喷管，该燃烧器喷管经配置以将燃料流引入所述燃烧***；和
燃烧室，该燃烧室经配置以使燃料流和空气按照基于所述燃料流的燃料类型选择的燃烧模式燃烧，其中所述燃烧器喷管包括：
第一燃料***，该第一燃料***经配置以将烃类燃料或合成气燃料或它们的组合引入所述燃烧室，从而能够在所述燃烧室内实现预混燃烧模式；和
第二燃烧***，该第二燃烧***经配置以将所述合成气燃料或氮气、蒸汽、二氧化碳或烃类燃料或它们的组合引入所述燃烧室，从而能够在所述燃烧室内实现扩散燃烧模式。
17.权利要求16的燃料适应性燃烧***，还包括连接在所述第一燃料***和所述第二燃料***上的控制器，其中该控制器经配置以基于燃料流的燃料类型和燃料热值中的至少一种选择燃烧模式。
18.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中所述第一燃料***包括多个旋流器叶片，所述旋流器叶片经配置以使输入的空气进行回旋运行并通过设置在各旋流器叶片上的多个注入孔引入所述合成气燃料和所述烃类燃料。
19.权利要求18的燃料适应性燃烧***，其中所述第一燃料***还包括设置在炉管或叶片或炉中心体或它们的组合上以将所述烃类燃料和所述合成气燃料引入所述燃烧器喷管的多个注入孔。
20.权利要求19的燃料适应性燃烧***，其中所述第一燃料***包括设置在所述炉管和旋流器叶片上以将所述烃类燃料和合成气燃料引入所述喷管内的第一组注入孔和第二组注入孔。
21.权利要求20的燃料适应性燃烧***，其中所述第一燃料***还包括设置在所述炉管上以将所述合成气燃料引入所述喷管用于预混合成气操作的第三组注入孔。
22.权利要求19的燃料适应性燃烧***，包括相应的燃料增压室以向设置在所述炉管、叶片和中心体上的所述多个注入孔提供所述烃类和合成气燃料。
23.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中所述第二燃料***包括经配置以将所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入所述燃烧室的内部、中部和外部同心环形通道和孔。
24.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中所述控制器经配置以基于所述燃料流的燃料热值控制所述内部通道、中部通道和外部通道各自之中所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂的流量。
25.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中空气的温度介于约500°F至约1400°F之间。
26.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中空气与含氧量相对低于空气的循环废气混合。
27.权利要求16的燃料适应性燃烧***，其中所述燃烧器喷管的预混停留时间介于约0.1ms至约10ms之间。
28.一种整体煤气化联合循环(IGCC)***，包括：
气化器，该气化器经配置以由煤生成合成气燃料；和
燃气涡轮机，该燃气涡轮机经配置以从所述气化器接收合成气燃料并使所述合成气燃料和空气在燃烧***内燃烧而产生电能，其中所述燃烧***包括：
燃烧喷管，该燃烧喷管具有第一燃料***和第二燃料***以将合成气引入所述喷管用于预混和扩散操作模式；和
燃烧室，该燃烧室经配置以使所述合成气燃料和空气按照预混或扩散燃烧模式燃烧。
29.权利要求28的IGCC***，其中所述第一燃料***包括多个旋流器叶片，所述旋流器叶片经配置以使空气进行回旋运动并将所述合成气燃料引入所述燃烧***用于贫燃预混燃烧。
30.权利要求29的IGCC***，其中所述第一燃料***经配置以通过所述多个旋流器叶片将烃类燃料引入所述燃烧***。
31.权利要求30的IGCC***，其中所述烃类燃料和所述合成气燃料通过设置在所述旋流器叶片或炉管或炉中心体或它们的组合上的多个注入孔引入所述燃烧***。
32.权利要求28的IGCC***，其中所述第二燃料***包括经配置以将所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入所述燃烧室的内部、中部和外部同心环形通道和孔。
33.权利要求32的IGCC***，其中所述稀释剂包括蒸汽或氮气或二氧化碳或它们的组合。
34.一种操作燃料适应性燃烧***的方法，包括：
经由燃烧器喷管将燃料流引入所述燃烧***；
使烃类燃料流以低排放燃烧模式燃烧并使合成气燃料以第二燃烧模式燃烧；
基于所述合成气的热值改变所述第二燃烧模式；和
使所述燃料流和空气以低排放燃烧模式或第二燃烧模式或其组合模式燃烧。
35.权利要求34的方法，其中使所述燃料流和空气燃烧包括使所述燃烧***对于烃类燃料以贫燃预混模式并且对于合成气燃料以预混或扩散模式操作。
36.权利要求35的方法，其中使所述燃烧***以贫燃预混模式操作包括通过设置在所述燃烧室上游的多个旋流器叶片或通过炉中心体或通过炉管或它们的组合将所述烃类燃料和所述合成气燃料引入所述燃烧***。
37.权利要求35的方法，其中使所述燃烧***以扩散模式操作包括经由内部、中部和外部同心环形通道将所述合成气燃料、烃类燃料和稀释剂引入所述燃烧***。
38.权利要求37的方法，还包括基于所述合成气燃料的燃料热值控制同心环形通道各自之中合成气燃料、烃类燃料和稀释剂的体积流量和用于所述燃烧器喷管的共同燃烧操作的所述叶片、炉管和炉中心体中烃类燃料的流量。
39.权利要求37的方法，其中将含氧量较低的循环废气流引入进入所述燃烧***的空气。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102235673A (zh) * 2010-04-14 2011-11-09 通用电气公司 用于燃料喷嘴的设备和方法
CN102235244A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 通用电气公司 带凹穴的空气与燃料混合管
CN102287853A (zh) * 2010-04-29 2011-12-21 通用电气公司 用于燃气轮机NOx排放物控制的稀释剂喷射的备选方法
CN102330606A (zh) * 2010-05-25 2012-01-25 通用电气公司 用于燃料和稀释剂控制的***
CN102538009A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 通用电气公司 燃烧室预混合器
CN102537956A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 西安航天远征流体控制股份有限公司 一种双燃气燃烧器
CN103032899A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 通用电气公司 用于燃料喷嘴中的燃料喷射的***
CN103062804A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 通用电气公司 用于低氧燃料喷嘴组件的扩射式喷嘴以及方法
CN103196156A (zh) * 2012-01-05 2013-07-10 通用电气公司 燃烧器燃料喷嘴和用于供应燃料到燃烧器的方法
CN103822230A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种低旋流燃烧室喷嘴
CN104566471A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机
CN105229279A (zh) * 2013-05-13 2016-01-06 索拉透平公司 带护罩的导引液体管
CN106016364A (zh) * 2016-07-13 2016-10-12 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴
KR20160139406A (ko) * 2015-05-27 2016-12-07 두산중공업 주식회사 연료 분출구를 가진 노즐허브
CN111677489A (zh) * 2020-06-02 2020-09-18 中国矿业大学 一种可提高煤炭地下气化效率的多层复合喷嘴装置及其使用方法
CN112944395A (zh) * 2021-05-12 2021-06-11 成都中科翼能科技有限公司 一种用于燃气轮机的组合式预混器

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7603841B2 (en) * 2001-07-23 2009-10-20 Ramgen Power Systems, Llc Vortex combustor for low NOx emissions when burning lean premixed high hydrogen content fuel
US8166763B2 (en) * 2006-09-14 2012-05-01 Solar Turbines Inc. Gas turbine fuel injector with a removable pilot assembly
US20080134685A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Ronald Scott Bunker Gas turbine guide vanes with tandem airfoils and fuel injection and method of use
US20080267783A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Gilbert Otto Kraemer Methods and systems to facilitate operating within flame-holding margin
US9016601B2 (en) * 2007-05-18 2015-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Fuel distributor
US8286433B2 (en) * 2007-10-26 2012-10-16 Solar Turbines Inc. Gas turbine fuel injector with removable pilot liquid tube
JP4959524B2 (ja) 2007-11-29 2012-06-27 三菱重工業株式会社 燃焼バーナー
FR2925572B1 (fr) * 2007-12-24 2010-02-12 Snecma Services Procede de choix d'un arrangement de secteurs pour un distributeur pour turbomachine
US8186166B2 (en) * 2008-07-29 2012-05-29 General Electric Company Hybrid two fuel system nozzle with a bypass connecting the two fuel systems
US8661779B2 (en) * 2008-09-26 2014-03-04 Siemens Energy, Inc. Flex-fuel injector for gas turbines
US8220271B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Fuel lance for a gas turbine engine including outer helical grooves
US8220270B2 (en) * 2008-10-31 2012-07-17 General Electric Company Method and apparatus for affecting a recirculation zone in a cross flow
US20100162711A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-01 General Electric Compnay Dln dual fuel primary nozzle
US8297059B2 (en) * 2009-01-22 2012-10-30 General Electric Company Nozzle for a turbomachine
US20100192582A1 (en) 2009-02-04 2010-08-05 Robert Bland Combustor nozzle
US8851402B2 (en) * 2009-02-12 2014-10-07 General Electric Company Fuel injection for gas turbine combustors
US9513009B2 (en) * 2009-02-18 2016-12-06 Rolls-Royce Plc Fuel nozzle having aerodynamically shaped helical turning vanes
US8607570B2 (en) 2009-05-06 2013-12-17 General Electric Company Airblown syngas fuel nozzle with diluent openings
WO2010128964A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Ramgen Power Systems, Llc Vortex combustor for low nox emissions when burning lean premixed high hydrogen content fuel
US20100281869A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Mark Allan Hadley Airblown Syngas Fuel Nozzle With Diluent Openings
US20100319353A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 John Charles Intile Multiple Fuel Circuits for Syngas/NG DLN in a Premixed Nozzle
US8607569B2 (en) * 2009-07-01 2013-12-17 General Electric Company Methods and systems to thermally protect fuel nozzles in combustion systems
US20110005189A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 General Electric Company Active Control of Flame Holding and Flashback in Turbine Combustor Fuel Nozzle
US8181891B2 (en) * 2009-09-08 2012-05-22 General Electric Company Monolithic fuel injector and related manufacturing method
JP5455528B2 (ja) * 2009-09-29 2014-03-26 三菱重工業株式会社 燃焼制御装置
US20110091829A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 Vinayak Barve Multi-fuel combustion system
US20110091824A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 Vinayak Barve Method of operating a multi-fuel combustion system
US8613187B2 (en) * 2009-10-23 2013-12-24 General Electric Company Fuel flexible combustor systems and methods
US8650851B2 (en) * 2010-01-05 2014-02-18 General Electric Company Systems and methods for controlling fuel flow within a machine
US20110167828A1 (en) * 2010-01-08 2011-07-14 Arjun Singh Combustor assembly for a turbine engine that mixes combustion products with purge air
EP2439447A1 (de) * 2010-10-05 2012-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffdüse, Gasturbinenbrennkammer und Brenner mit einer solchen Brennstoffdüse
EP2461101A1 (de) * 2010-12-03 2012-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Brennereinrichtung für eine Gasturbinenanlage und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennereinrichtung
FR2971039B1 (fr) * 2011-02-02 2013-01-11 Turbomeca Injecteur de chambre de combustion de turbine a gaz a double circuit de carburant et chambre de combustion equipee d'au moins un tel injecteur
CN102650429B (zh) * 2011-02-23 2014-12-03 中国科学院工程热物理研究所 富含co2的甲烷气在有限空间涡旋燃烧减排co的方法
US8365534B2 (en) * 2011-03-15 2013-02-05 General Electric Company Gas turbine combustor having a fuel nozzle for flame anchoring
US8978384B2 (en) * 2011-11-23 2015-03-17 General Electric Company Swirler assembly with compressor discharge injection to vane surface
US9217570B2 (en) * 2012-01-20 2015-12-22 General Electric Company Axial flow fuel nozzle with a stepped center body
US20130219899A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-29 General Electric Company Annular premixed pilot in fuel nozzle
US10100741B2 (en) * 2012-11-02 2018-10-16 General Electric Company System and method for diffusion combustion with oxidant-diluent mixing in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
CN103104936B (zh) * 2012-12-24 2014-11-05 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种用于组织大流量中低热值燃料燃烧的单元喷嘴
US9163595B2 (en) 2013-09-04 2015-10-20 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine having an air box baffle
JP6221664B2 (ja) * 2013-11-13 2017-11-01 株式会社Ihi 燃料ノズルユニット
US10935233B2 (en) * 2014-08-26 2021-03-02 John Zink Company, Llc Swirl stabilized high capacity duct burner
JP6664389B2 (ja) * 2014-10-23 2020-03-13 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ タービンエンジン用のフレキシブルな燃料燃焼システム
EP3250856B1 (en) * 2015-01-29 2020-10-07 Siemens Energy, Inc. Fuel injector including a lobed mixer and vanes for injecting alternate fuels in a gas turbine
CN104613473B (zh) * 2015-01-30 2017-11-10 中国东方电气集团有限公司 一种多孔燃气射流烧嘴
EP3225915B1 (en) 2016-03-31 2019-02-06 Rolls-Royce plc Fuel injector and method of manufactering the same
BR112019018476A2 (pt) 2017-03-07 2020-04-14 8 Rivers Capital Llc sistema e método para a combustão de combustíveis sólidos e derivados dos mesmos
WO2018162994A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 8 Rivers Capital, Llc System and method for operation of a flexible fuel combustor for a gas turbine
KR102099300B1 (ko) 2017-10-11 2020-04-09 두산중공업 주식회사 스워즐 유동을 개선하는 슈라우드 구조 및 이를 적용한 연소기 버너
US10890329B2 (en) 2018-03-01 2021-01-12 General Electric Company Fuel injector assembly for gas turbine engine
JP7023036B2 (ja) 2018-06-13 2022-02-21 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃料ノズル及び燃焼器並びにガスタービン
AU2019308815A1 (en) 2018-07-23 2021-03-04 8 Rivers Capital, Llc System and method for power generation with flameless combustion
CN108844067A (zh) * 2018-09-03 2018-11-20 哈尔滨电气股份有限公司 一种全预混表面式燃烧器燃气空气掺混器
US10935245B2 (en) 2018-11-20 2021-03-02 General Electric Company Annular concentric fuel nozzle assembly with annular depression and radial inlet ports
US11073114B2 (en) 2018-12-12 2021-07-27 General Electric Company Fuel injector assembly for a heat engine
US11286884B2 (en) 2018-12-12 2022-03-29 General Electric Company Combustion section and fuel injector assembly for a heat engine
US11156360B2 (en) 2019-02-18 2021-10-26 General Electric Company Fuel nozzle assembly
KR102164619B1 (ko) * 2019-04-08 2020-10-12 두산중공업 주식회사 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102245798B1 (ko) * 2019-09-17 2021-04-28 두산중공업 주식회사 연료 노즐 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈의 연소기
KR102460672B1 (ko) * 2021-01-06 2022-10-27 두산에너빌리티 주식회사 연료 노즐, 연료 노즐 모듈 및 이를 포함하는 연소기

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5671708A (en) * 1979-11-19 1981-06-15 Hitachi Ltd Method of and apparatus for combusting low-caloric gas fuel
US4472936A (en) * 1980-12-27 1984-09-25 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for controlling combustion of gasified fuel
JPH0639221Y2 (ja) * 1988-11-26 1994-10-12 株式会社神戸製鋼所 炭化水素改質装置用バーナ
DE59204270D1 (de) * 1991-04-25 1995-12-14 Siemens Ag Brenneranordnung, insbesondere für gasturbinen, zur schadstoffarmen verbrennung von kohlegas und anderen brennstoffen.
US5259184A (en) * 1992-03-30 1993-11-09 General Electric Company Dry low NOx single stage dual mode combustor construction for a gas turbine
US5408830A (en) * 1994-02-10 1995-04-25 General Electric Company Multi-stage fuel nozzle for reducing combustion instabilities in low NOX gas turbines
JP3110300B2 (ja) * 1995-11-27 2000-11-20 三菱重工業株式会社 燃焼器
US5675971A (en) * 1996-01-02 1997-10-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US6201029B1 (en) * 1996-02-13 2001-03-13 Marathon Oil Company Staged combustion of a low heating value fuel gas for driving a gas turbine
US5901547A (en) * 1996-06-03 1999-05-11 Air Products And Chemicals, Inc. Operation method for integrated gasification combined cycle power generation system
US5761897A (en) * 1996-12-20 1998-06-09 United Technologies Corporation Method of combustion with a two stream tangential entry nozzle
JPH1162622A (ja) * 1997-08-22 1999-03-05 Toshiba Corp 石炭ガス化複合発電設備およびその運転方法
JP4205231B2 (ja) 1998-02-10 2009-01-07 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ バーナ
US6082092A (en) * 1998-04-08 2000-07-04 General Electric Co. Combustion dynamics control for variable fuel gas composition and temperature based on gas control valve feedback
US6513317B2 (en) * 2001-01-11 2003-02-04 General Electric Company Apparatus for controlling nitrogen injection into gas turbine
US20030150216A1 (en) * 2001-07-03 2003-08-14 O'beck John Timothy Gas turbine
US6896707B2 (en) * 2002-07-02 2005-05-24 Chevron U.S.A. Inc. Methods of adjusting the Wobbe Index of a fuel and compositions thereof
US6722132B2 (en) * 2002-07-15 2004-04-20 Power Systems Mfg, Llc Fully premixed secondary fuel nozzle with improved stability and dual fuel capability
US6915636B2 (en) * 2002-07-15 2005-07-12 Power Systems Mfg., Llc Dual fuel fin mixer secondary fuel nozzle
US6786047B2 (en) 2002-09-17 2004-09-07 Siemens Westinghouse Power Corporation Flashback resistant pre-mix burner for a gas turbine combustor
US6837052B2 (en) * 2003-03-14 2005-01-04 Power Systems Mfg, Llc Advanced fuel nozzle design with improved premixing
US7546735B2 (en) * 2004-10-14 2009-06-16 General Electric Company Low-cost dual-fuel combustor and related method
US20060107667A1 (en) * 2004-11-22 2006-05-25 Haynes Joel M Trapped vortex combustor cavity manifold for gas turbine engine
JP2006300448A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼器
US7464555B2 (en) * 2005-05-05 2008-12-16 Siemens Energy, Inc. Catalytic combustor for integrated gasification combined cycle power plant
US7669406B2 (en) * 2006-02-03 2010-03-02 General Electric Company Compact, low pressure-drop shock-driven combustor and rocket booster, pulse detonation based supersonic propulsion system employing the same
US20070234735A1 (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Mosbacher David M Fuel-flexible combustion sytem and method of operation

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8919673B2 (en) 2010-04-14 2014-12-30 General Electric Company Apparatus and method for a fuel nozzle
CN102235673A (zh) * 2010-04-14 2011-11-09 通用电气公司 用于燃料喷嘴的设备和方法
CN102235673B (zh) * 2010-04-14 2015-05-20 通用电气公司 用于燃料喷嘴的设备和方法
CN102235244A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 通用电气公司 带凹穴的空气与燃料混合管
CN102287853A (zh) * 2010-04-29 2011-12-21 通用电气公司 用于燃气轮机NOx排放物控制的稀释剂喷射的备选方法
CN102330606A (zh) * 2010-05-25 2012-01-25 通用电气公司 用于燃料和稀释剂控制的***
CN102538009A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 通用电气公司 燃烧室预混合器
CN102537956A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 西安航天远征流体控制股份有限公司 一种双燃气燃烧器
CN103032899A (zh) * 2011-10-07 2013-04-10 通用电气公司 用于燃料喷嘴中的燃料喷射的***
CN103062804A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 通用电气公司 用于低氧燃料喷嘴组件的扩射式喷嘴以及方法
CN103062804B (zh) * 2011-10-21 2016-05-18 通用电气公司 用于低氧燃料喷嘴组件的扩射式喷嘴以及方法
CN103196156A (zh) * 2012-01-05 2013-07-10 通用电气公司 燃烧器燃料喷嘴和用于供应燃料到燃烧器的方法
CN105229279B (zh) * 2013-05-13 2017-10-27 索拉透平公司 带护罩的导引液体管
CN105229279A (zh) * 2013-05-13 2016-01-06 索拉透平公司 带护罩的导引液体管
CN103822230A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种低旋流燃烧室喷嘴
CN103822230B (zh) * 2014-02-28 2017-11-24 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种低旋流燃烧室喷嘴
CN104566471A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机
CN104566471B (zh) * 2014-12-30 2018-03-23 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机
KR20160139406A (ko) * 2015-05-27 2016-12-07 두산중공업 주식회사 연료 분출구를 가진 노즐허브
KR101884694B1 (ko) * 2015-05-27 2018-08-02 두산중공업 주식회사 연료 분출구를 가진 노즐허브
CN106016364A (zh) * 2016-07-13 2016-10-12 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴
CN111677489A (zh) * 2020-06-02 2020-09-18 中国矿业大学 一种可提高煤炭地下气化效率的多层复合喷嘴装置及其使用方法
CN112944395A (zh) * 2021-05-12 2021-06-11 成都中科翼能科技有限公司 一种用于燃气轮机的组合式预混器

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