本發(fā)明的開(kāi)發(fā)部分受到美國(guó)能源部授予的合同號(hào)DE-FC26-05NT42644支持。因此，美國(guó)政府在本發(fā)明中可具有特定權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體而言，涉及一種具有控制軸向級(jí)（axial stage）燃燒系統(tǒng)中的排放的廢氣再循環(huán)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)，例如可在簡(jiǎn)單或復(fù)合式循環(huán)發(fā)電廠中使用的燃?xì)廨啓C(jī)，燃燒燃料和壓縮空氣的混合物，以產(chǎn)生熱工作氣體。工作氣體膨脹通過(guò)渦輪機(jī)的各級(jí)，以產(chǎn)生能用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載和/或驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的動(dòng)力，所述負(fù)載即發(fā)電機(jī)。從渦輪排出的氣體可包括各種燃燒副產(chǎn)物，例如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）及其衍生物以及二氧化碳（CO₂）等。這些副產(chǎn)物或排放物一般受到法規(guī)限制，這些法規(guī)通常日益嚴(yán)格，并且通?？赡苁┘訉?dǎo)致電力輸出和效率上的降低或限制的操作約束。

例如，能夠提高效率的渦輪入口溫度（TIT）的提高也可能增加NOx的水平，除非實(shí)施附加的措施來(lái)抵消與較高的溫度相關(guān)聯(lián)的排放增加。這種附加的措施包括注入稀釋劑以降低火焰溫度，例如包括CO₂、N₂和/或蒸汽的稀釋劑。然而，盡管這些稀釋劑已有效地減少了排放，但它們通常會(huì)增加電廠成本，并且某些稀釋劑可能不易獲得用于在所有的電廠處使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸向級(jí)燃燒系統(tǒng)的方法，所述軸向級(jí)燃燒系統(tǒng)具有將熱工作氣體供應(yīng)至渦輪的軸向級(jí)燃燒器。所述方法包括：提供將燃料供應(yīng)至所述燃燒器的燃料供應(yīng)管線；將壓縮空氣供應(yīng)至燃燒器的頭端，并且使所述壓縮空氣與所述燃料混合；在所述燃燒器的第一軸向級(jí)中點(diǎn)燃所述燃料和所述壓縮空氣，以形成供應(yīng)至所述渦輪的熱工作氣體；以及提供廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，其將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一部分廢氣提取至所述燃燒器的第二軸向級(jí)。所述EGR系統(tǒng)的操作包括：將從所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的質(zhì)量流輸送至處于所述燃燒器的第二軸向級(jí)處的一組注射器噴嘴；通過(guò)二級(jí)燃料供應(yīng)管線將燃料流輸送至所述注射器噴嘴中的每一個(gè)，其中，所述二級(jí)燃料供應(yīng)管線延伸至所述注射器噴嘴中的每一個(gè)上的入口，以使所述燃料與所述廢氣隔離；以及使所述燃料與所述廢氣在所述注射器噴嘴內(nèi)混合，并且將燃料和廢氣的混合物注入到所述燃燒器的第二軸向級(jí)中。

所述燃料和所述廢氣可以是在注射器噴嘴中形成的混合物的專有成分（exclusive constituent）。

當(dāng)將廢氣從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)輸送至注射器噴嘴時(shí)，廢氣可以被部分冷卻至低于燃料的自燃溫度的溫度。在所述部分冷卻之后，廢氣的壓力可被增加至高于燃燒器中的殼體空氣壓力的壓力，同時(shí)維持廢氣的溫度低于燃料的自燃溫度。

提供至燃燒器的第二軸向級(jí)的廢氣的溫度可最高達(dá)比提供至所述燃燒器的頭端的氣體的溫度高200℃。

所述注射器噴嘴可包括延伸穿過(guò)所述燃燒器的壁的多個(gè)周向隔開(kāi)的噴嘴，所述燃燒器的壁限定了與通過(guò)所述燃燒器的熱氣體接觸的流動(dòng)邊界。

用于EGR系統(tǒng)的從所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的全部質(zhì)量流可被輸送至所述第二軸向級(jí)。

從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的質(zhì)量流可在離開(kāi)所述渦輪的廢氣的總質(zhì)量流的8%至15%之間。

在廢氣進(jìn)入所述燃燒器的第二軸向級(jí)之前，可將廢氣輸送通過(guò)熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG），其中，所述HRSG可以是從所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)到所述燃燒器的第二軸向級(jí)的廢氣的流路中唯一的熱提取部件。

在通過(guò)HRSG之后，廢氣的壓力可被增加至高于燃燒器中的殼體空氣壓力的壓力，同時(shí)維持廢氣的溫度低于燃料的自燃溫度。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸向級(jí)燃燒系統(tǒng)的方法，所述軸向級(jí)燃燒系統(tǒng)具有將熱工作氣體供應(yīng)至渦輪的軸向級(jí)燃燒器。所述方法包括：提供將燃料供應(yīng)至所述燃燒器的燃料供應(yīng)管線；將壓縮空氣供應(yīng)至燃燒器的頭端，并且使所述壓縮空氣與所述燃料混合；在所述燃燒器的第一軸向級(jí)中點(diǎn)燃所述燃料和所述壓縮空氣，以形成供應(yīng)至所述渦輪的熱工作氣體；提供廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，其將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一部分廢氣提取至所述燃燒器的第二軸向級(jí)。所述EGR系統(tǒng)的操作包括：將從所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的質(zhì)量流輸送至所述燃燒器的第二軸向級(jí)；通過(guò)二級(jí)燃料供應(yīng)管線將燃料流輸送至所述燃燒器的第二軸向級(jí)；使所述燃料與所述廢氣混合，以將燃料和廢氣的混合物提供至所述燃燒器的第二軸向級(jí)中；以及在所述廢氣進(jìn)入所述燃燒器的第二軸向級(jí)之前，將所述廢氣輸送通過(guò)熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG），其中，所述HRSG是從所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)到所述燃燒器的第二軸向級(jí)的所述廢氣的流路中唯一的熱提取部件。

廢氣可在HRSG中被冷卻至低于燃料的自燃溫度的溫度。

在通過(guò)HRSG之后，廢氣的壓力可被增加至高于燃燒器中的殼體空氣壓力的壓力，同時(shí)維持廢氣的溫度低于燃料的自燃溫度。

提供至燃燒器的第二軸向級(jí)的廢氣的溫度可最高達(dá)比提供至所述燃燒器的頭端的氣體的溫度高200℃。

燃料和廢氣可被提供至延伸穿過(guò)所述燃燒器的壁的多個(gè)周向隔開(kāi)的噴嘴，所述燃燒器的壁限定了與通過(guò)所述燃燒器的熱氣體接觸的流動(dòng)邊界。

用于EGR系統(tǒng)的從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的全部質(zhì)量流可被輸送至第二軸向級(jí)，并且可在離開(kāi)渦輪的廢氣的總質(zhì)量流的8%至15%之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)電廠，其包括：燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有將熱工作氣體供應(yīng)至渦輪的軸向級(jí)燃燒器；燃料供應(yīng)裝置，其通過(guò)第一供應(yīng)管線將燃料供應(yīng)至所述燃燒器；以及所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有將壓縮空氣供應(yīng)至所述燃燒器的頭端的壓縮機(jī)。所述燃燒器具有第一軸向級(jí)，在那里，燃料和壓縮空氣的混合物被點(diǎn)燃，以形成供應(yīng)至渦輪的熱工作氣體。提供了廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，其具有入口和出口，所述入口提取燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一部分廢氣，所述出口將廢氣作為稀釋劑提供至所述燃燒器的第二軸向級(jí)。所述EGR系統(tǒng)包括：將廢氣輸送至所述燃燒器的第二軸向級(jí)的廢氣流管線；將燃料從所述燃料供應(yīng)裝置輸送至所述燃燒器的第二軸向級(jí)的二級(jí)燃料供應(yīng)管線；以及處于所述燃燒器的第二軸向級(jí)處的一組周向隔開(kāi)的注射器噴嘴。所述注射器噴嘴中的每一個(gè)具有一對(duì)入口，包括用于接收來(lái)自所述廢氣流管線的廢氣流的單獨(dú)的入口，以及用于接收來(lái)自所述二級(jí)燃料流管線的燃料流的單獨(dú)的入口，并且每個(gè)注射器噴嘴將廢氣與燃料混合，并且將廢氣和燃料的混合物注入到所述燃燒器的第二軸向級(jí)中。

用于EGR系統(tǒng)的從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提取的廢氣的整個(gè)部分可被輸送至第二軸向級(jí)，并且可在離開(kāi)渦輪的廢氣的總質(zhì)量流的8%至15%之間。

熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG）可位于所述EGR系統(tǒng)的入口和出口之間的廢氣流管線中，其中，所述HRSG可以是從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)到所述燃燒器的第二軸向級(jí)的廢氣流路中唯一的熱提取部件。

附圖說(shuō)明

雖然說(shuō)明書(shū)以具體指出并且明確地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求結(jié)束，但相信通過(guò)以下描述結(jié)合附圖將更好地理解本發(fā)明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的元件，并且在附圖中：

圖1為圖示了本發(fā)明的多個(gè)方面的簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電廠的一部分的示意圖；

圖2為圖示了本發(fā)明的多個(gè)方面的復(fù)合式循環(huán)發(fā)電廠的一部分的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的軸向分級(jí)燃燒器（axially staged combustor）的剖視圖；以及

圖4為用于圖3的燃燒器的軸向級(jí)的噴嘴的剖視圖。

具體實(shí)施方式

在下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考了形成本文的一部分的附圖，并且在附圖中，作為圖示而非作為限制示出了其中可以實(shí)踐本發(fā)明的特定的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以利用其他實(shí)施例，并且可以作出改變，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。

本發(fā)明針對(duì)使用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用以化學(xué)計(jì)量燃燒的再循環(huán)廢氣來(lái)減少NOx排放物的形成。為了在較高的渦輪入口溫度（TIT）下操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而不顯著增加NOx或聲響，可以實(shí)施軸向分級(jí)燃燒器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，已注意到的是，將純?nèi)剂献⑷氲饺紵鞯妮S向級(jí)中可導(dǎo)致非常高的局部火焰溫度，這能夠包括相關(guān)聯(lián)的NOx的增加。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的廢氣中相對(duì)小比例的廢氣再循環(huán)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器的軸向級(jí)作為稀釋劑，以減少在升高的火焰溫度下形成的燃燒產(chǎn)物中的NOx排放，所述升高的火焰溫度例如高達(dá)大約1700℃。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，對(duì)再循環(huán)的廢氣施加最小冷卻，從而導(dǎo)致冷卻成本降低，并且廢氣可與二級(jí)燃料供應(yīng)分開(kāi)地被輸送至燃燒器的軸向級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)附加的方面，廢氣被提供至處于燃燒器的軸向級(jí)處的注射噴嘴，并且在它被注入到燃燒器中時(shí)，在注射噴嘴處與二級(jí)燃料混合。

參照?qǐng)D1，其圖示了發(fā)電廠10。發(fā)電廠10包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12，其由在燃燒期間產(chǎn)生高溫工作氣體來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力和/或電力。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12在發(fā)電廠10的簡(jiǎn)單循環(huán)構(gòu)造中示出，并且包括廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)14，所述廢氣再循環(huán)系統(tǒng)14使燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的廢氣再循環(huán)。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12包括壓縮機(jī)16、軸向級(jí)燃燒器18和渦輪20。壓縮機(jī)16被構(gòu)造成壓縮進(jìn)入空氣，并且使壓縮空氣通過(guò)壓縮空氣通道提供至燃燒器18，所述壓縮空氣通道通過(guò)管線22來(lái)標(biāo)示。如在圖3中能夠看到的，燃燒器18可以是筒環(huán)形燃燒器，其具有用于接收來(lái)自壓縮機(jī)16的壓縮空氣的殼腔24，并且將壓縮空氣（殼體空氣）提供至燃燒器籃（combustor basket）28的頭端26。燃燒器18包括燃燒器壁30，其為通過(guò)燃燒器18的熱氣體限定了流動(dòng)邊界。燃燒器壁30可由一個(gè)或多個(gè)圓筒形壁段形成，并且圍繞和限定了形成主燃燒區(qū)或第一燃燒區(qū)的燃燒器18的第一軸向級(jí)32，以及形成二級(jí)燃燒區(qū)或第二燃燒區(qū)的燃燒器18的第二軸向級(jí)34，，所述第二燃燒區(qū)處于第一燃燒區(qū)32的下游。

參照?qǐng)D1，燃料由燃料源36例如經(jīng)由主燃料管線或第一燃料管線38供應(yīng)至燃燒器18?？商峁┑牡湫腿剂习ㄓ汀⑻烊粴?、合成氣、氫氣或者天然氣、合成氣和氫氣的組合。殼體空氣和燃料可以在籃28的頭端26處混合，并且在第一軸向級(jí)32中點(diǎn)燃，以形成熱工作氣體。熱工作氣體從第一軸向級(jí)32通過(guò)第二軸向級(jí)34，并且進(jìn)入到工作氣體導(dǎo)管或過(guò)渡部40（圖3）中，從而將熱工作氣體傳送至渦輪20。二級(jí)或第二燃料管線42將燃料（二級(jí)燃料）從燃料源36輸送至燃燒器18，在那里，燃料被注入到第二軸向級(jí)34中，以在燃燒器的第二軸向級(jí)中產(chǎn)生附加的燃燒產(chǎn)物，以便提高TIT。渦輪20使熱工作氣體膨脹以提取功（extract work），從而使軸44旋轉(zhuǎn)以給壓縮機(jī)16和/或負(fù)載提供動(dòng)力，所述負(fù)載例如發(fā)電機(jī)45。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，EGR系統(tǒng)14包括廢氣流管線46，其從渦輪20的廢氣出口48延伸至處于燃燒器18的第一軸向級(jí)32的下游的軸向級(jí)，并且更具體而言，延伸至限定了第二燃燒區(qū)的第二軸向級(jí)34。如下面進(jìn)一步描述的，一部分的廢氣流可在分流器49處從廢氣流中被提取，以通過(guò)廢氣流管線46輸送至燃燒器18。通過(guò)EGR系統(tǒng)14輸送的廢氣與第二燃料管線42所供應(yīng)的二級(jí)燃料混合，并且通過(guò)延伸穿過(guò)燃燒器18的壁30的多個(gè)周向隔開(kāi)的注射噴嘴50（圖3）注入到燃燒器18中。在廢氣流管線46中可設(shè)置熱交換器52，以在與二級(jí)燃料混合之前將廢氣冷卻。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)廢氣被輸送到燃燒器18時(shí)，所述廢氣優(yōu)選地通過(guò)熱交換器52來(lái)冷卻最小的量，以由此最小化用于冷卻廢氣的能量，并伴隨著相關(guān)聯(lián)的電廠效率的改進(jìn)。

參照?qǐng)D1，EGR壓縮機(jī)53也被設(shè)置在廢氣流管線46中，以提高待供給至燃燒器18的第二軸向級(jí)34的廢氣的壓力。為了以足以注入到燃燒器18中的壓力來(lái)提供廢氣，壓縮機(jī)53將廢氣流管線46中的壓力增加至比殼體空氣的壓力高2巴至4巴的壓力。

參照?qǐng)D4，注射噴嘴50的實(shí)施例被示出為延伸穿過(guò)燃燒器18的壁30。噴嘴50具有一對(duì)入口，其可包括用于接收從第二燃料管線42供應(yīng)的燃料的第一入口54，以及用于接收從廢氣流管線46接收的廢氣的第二入口56。應(yīng)當(dāng)注意的是，從第二燃料供應(yīng)42供應(yīng)的燃料和來(lái)自廢氣流管線46的廢氣是在注射器噴嘴50中形成的混合物的專有成分。特別地，燃料和廢氣在沒(méi)有添加例如殼體空氣之類的氧化劑的情況下在噴嘴50中混合。

第一入口54可在噴嘴50的中心體58中形成，并且第二入口56可限定在中心體58和同心外體60之間。第一入口54將燃料流提供至中心體58的中央通道62，并且中心體58中的徑向端口64允許燃料進(jìn)入到外部主流動(dòng)通道66中，以在從噴嘴出口68注入到第二軸向級(jí)34中之前與廢氣流混合。盡管已描述了噴嘴的特定實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，也可以設(shè)置提供相同或相似操作特性的其他噴嘴構(gòu)造。

注射噴嘴50可與歧管相結(jié)合，所述歧管繞燃燒器18周向延伸，以由第二燃料管線42和廢氣流管線46供應(yīng)燃料和再循環(huán)的廢氣。具體而言，周向延伸的燃料歧管70可接收來(lái)自第二燃料管線42的燃料流，并且包括與每個(gè)注射噴嘴50的第一入口54流體連通的內(nèi)部通道71。類似地，周向延伸的廢氣歧管72可接收來(lái)自廢氣流管線46的廢氣流，并且包括與每個(gè)注射噴嘴50的第二入口56流體連通的內(nèi)部通道73。替代性地，可理解的是，可通過(guò)單獨(dú)的管線給噴嘴50中的每一個(gè)供給由第二燃料管線42和廢氣流管線46直接供應(yīng)至相應(yīng)的第一和第二入口54、56的燃料和廢氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，EGR系統(tǒng)14被構(gòu)造成將再循環(huán)的廢氣供應(yīng)至燃燒器18，以允許燃燒器在大約1700℃的升高的燒成溫度（firing temperature）下操作，而不會(huì)使NOx排放增加至超過(guò)可接受的水平。特別是，將再循環(huán)的廢氣添加至第二軸向級(jí)34降低了化學(xué)計(jì)量的火焰溫度，從而允許燃燒器18在較高的火焰溫度下操作，而不會(huì)使NOx排放增加至超過(guò)可接受的水平。本發(fā)明的一個(gè)方面包括將從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12提取的再循環(huán)廢氣的全部質(zhì)量流提供至燃燒器18的第二軸向級(jí)34，這可與將再循環(huán)廢氣提供至例如燃燒器的頭端之類的上游位置或至壓縮機(jī)級(jí)的現(xiàn)有系統(tǒng)形成對(duì)比。相信當(dāng)前構(gòu)造使得與將廢氣供應(yīng)至上游位置的構(gòu)造相比，能夠提供較少的廢氣，同時(shí)又能獲得相同的效果，即，在提高TIT的情況下降低或防止NOx排放的增加。

例如，EGR系統(tǒng)14的廢氣流管線46可提供從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的廢氣出口48提取的廢氣的質(zhì)量流，所述質(zhì)量流在離開(kāi)渦輪20的廢氣的總質(zhì)量流的8%至15%之間，而將再循環(huán)的廢氣提供至燃燒器的頭端的構(gòu)造則可能需要多于排出廢氣的總質(zhì)量流的30%，以獲得排放的益處。此外，在將廢氣再循環(huán)至上游位置的構(gòu)造中，所述上游位置例如壓縮機(jī)的入口或燃燒器的頭端，通常需要施加大量的冷卻以避免壓縮機(jī)效率的嚴(yán)重下降，并且可能需要將廢氣冷卻至基本上不高于40℃的溫度。

通過(guò)熱交換器52給經(jīng)由廢氣流管線46供應(yīng)的廢氣提供的冷卻為部分冷卻，其中，部分冷卻廢氣流被定義為：當(dāng)廢氣離開(kāi)EGR壓縮機(jī)53時(shí)，將廢氣冷卻至低于燃料的自燃溫度的溫度，以避免當(dāng)燃料與廢氣混合時(shí)燃料自燃。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，如果廢氣被注入到燃燒器18的頭端26，則部分冷卻的廢氣處于高于能高效利用的溫度的升高溫度，即，大幅高于40℃。然而，與將廢氣提供至上游位置的構(gòu)造形成對(duì)比的是，提供至第二軸向級(jí)34的廢氣的升高溫度不會(huì)實(shí)質(zhì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于在升高的溫度下將廢氣提供至燃燒器18的軸向級(jí)，即，減少消耗來(lái)冷卻廢氣的能量，以便提供廢氣稀釋劑，同時(shí)最小化或減少與冷卻廢氣相關(guān)聯(lián)的任何發(fā)動(dòng)機(jī)效率的降低。相信所描述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和操作可允許更高的TIT，同時(shí)減少與廢氣冷卻相關(guān)聯(lián)的能量損耗。

可以注意到，在低于自燃溫度的溫度下提供廢氣也可確保防止燃料管線42中的回火（flashback）。此外，燃料和廢氣可以在分離的管線或流路中被輸送到噴嘴入口54、56，以維持燃料與廢氣分離，直到與第二軸向級(jí)34的入口相鄰的混合位置。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的自燃溫度可在400℃至500℃的范圍中，使得根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供至第二軸向級(jí)34的廢氣優(yōu)選地以低于400℃的溫度來(lái)供應(yīng)。此外，為了維持廢氣流管線46的長(zhǎng)期使用壽命，廢氣應(yīng)被冷卻至形成廢氣流管線46的材料的操作極限內(nèi)的溫度。

提供至燃燒器18的軸向級(jí)的廢氣的示例性溫度可能是大于100℃的溫度，其限定為大幅高于40℃的溫度，并且在簡(jiǎn)單循環(huán)的情況下，升高的溫度將比提供至燃燒器18的頭端26的氣體（例如，殼體空氣）的溫度高至少大約200℃，以便大幅減少冷卻廢氣所需的能量。一般而言，可理解的是，根據(jù)本發(fā)明所述的方面，進(jìn)入燃燒器18的軸向級(jí)的較高的廢氣溫度，伴隨著相關(guān)聯(lián)的減少的冷卻，將提供電廠效率的改善，所述較高的廢氣溫度最高達(dá)低于自燃溫度的溫度，例如低于400℃。

此外，由于廢氣的升高溫度低于燃料的自燃溫度，因此避免了燃料/廢氣混合物在噴嘴50中自燃。盡管被認(rèn)為是優(yōu)選的是，在進(jìn)入燃燒器18的軸向級(jí)時(shí)提供燃料和廢氣在噴嘴50中的混合，但在供應(yīng)管線的上游位置處形成燃料/廢氣混合物仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述上游位置例如用于將所述混合物注入到燃燒器18的軸向級(jí)中的噴嘴的上游。

參照?qǐng)D2，其圖示了發(fā)電廠10'的一種替代性構(gòu)造。發(fā)電廠10'包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12，其由在燃燒期間產(chǎn)生高溫工作氣體來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力和/或電力。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12在復(fù)合式循環(huán)構(gòu)造中示出，并且包括替代性的廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)14'，所述替代性的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)14'使燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的廢氣再循環(huán)。

在廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)14'的替代性構(gòu)造中，熱回收蒸汽發(fā)生器（HRSG）74位于限定在渦輪廢氣出口48處的EGR系統(tǒng)14'的入口與限定在例如第二噴嘴入口56處的EGR系統(tǒng)14'的出口之間的廢氣流管線46中。HRSG 74接收來(lái)自渦輪20的廢氣出口48的廢氣，并且將來(lái)自廢氣的熱能中相當(dāng)大的部分轉(zhuǎn)換至用于復(fù)合式循環(huán)電廠10'中的蒸汽循環(huán)76的蒸汽。蒸汽循環(huán)76可包括一個(gè)或多個(gè)蒸汽渦輪（未示出），并且可包括附加的發(fā)生器（未示出）。出口48處的廢氣的溫度通常在大約600℃至大約700℃的范圍中，并且離開(kāi)HRSG 74的氣體的溫度通常在大約90℃至大約150℃的范圍中。

離開(kāi)HRSG 74的一部分廢氣可以在分流器49處分流，所述一部分廢氣例如在廢氣的總質(zhì)量流的8%至15%之間，并且分流部分可以按照與上文中參照?qǐng)D1所述的相同的方式來(lái)輸送至燃燒器18。HRSG 74可以是廢氣流管線46中唯一的熱提取部件，使得將不需要包括熱交換器52'，所述熱交換器52'在圖2中以虛線可選地描繪。在包括熱交換器52'的情況下，將廢氣冷卻至低于自燃溫度的溫度以便壓縮并通過(guò)廢氣流管線46傳送所需的能量將小于圖1的實(shí)施例所需的能量。因此，本發(fā)明在圖2的實(shí)施例中可以進(jìn)一步改善的效率來(lái)實(shí)施。

如同圖1的實(shí)施例，圖2的實(shí)施例可在升高的溫度下將廢氣作為稀釋劑提供至燃燒器18的第二軸向級(jí)34。廢氣稀釋劑的升高的溫度允許電廠10'在使用較少能量來(lái)冷卻廢氣的情況下操作，從而提供相關(guān)聯(lián)的改善的電廠效率。

雖然已圖示和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將明顯的是，能夠作出各種其他改變和修改，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，意在于所附權(quán)利要求中覆蓋屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有這樣的改變和修改。