用于操作燃燒器的系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及用于操作燃燒器的系統和方法。一種用于操作燃燒器的系統包括噴嘴和穿過噴嘴的燃料通道及稀釋劑通道。燃料供給與燃料入口流體連通，并且稀釋劑供給與稀釋劑入口及燃料入口流體連通。一種用于操作燃燒器的方法包括使燃料流過噴嘴中的燃料入口，并使稀釋劑流過噴嘴中的稀釋劑入口。該方法還包括感測燃燒器的操作參數，產生反映操作參數的信號，并基于反映操作參數的信號而控制通向燃料入口的空氣或稀釋劑中的至少一個的流量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術大體涉及一種。在特定的實施例中，本專利技術的系統和方法可用于操作燃氣渦輪中的燃燒器。
技術介紹
燃燒器通常用于點燃燃料，以產生具有高溫和高壓的燃燒氣體。例如，燃氣渦輪示例性地包括一個或多個燃燒器，以產生功率或推力。示例性的用于產生電功率的燃氣渦 輪包括位于前面的軸向壓縮機、一個或多個在中間周圍的燃燒器和處在后面的渦輪。周圍空氣可供給至壓縮機中，并且壓縮機中的旋轉葉片和固定導葉逐漸地將動能賦予工作流體(空氣)，從而產生處于高能化狀態下的壓縮的工作流體。壓縮的工作流體離開壓縮機，并流過各個燃燒器中的一個或多個噴嘴，在此處，壓縮的工作流體與燃料混合并點燃，從而產生具有高溫、高壓和高速的燃燒氣體。燃燒氣體在渦輪中膨脹以做功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可使連接在發電機上的軸旋轉，從而產生電力。供給燃燒器的燃料可以是液體燃料、氣體燃料或液體燃料和氣體燃料的組合，這依賴于各種因素，例如操作模式、操作水平和各種燃料的可用性。如果液體燃料、氣體燃料和/或其它流體在燃燒之前與壓縮的工作流體不均勻地混合，那么在燃燒器中，尤其在噴嘴出口附近可能形成局部熱點。局部熱點可能會增加富含燃料區域中的一氧化二氮的產生，同時燃料稀薄區域可能增加一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物的產生，所有這些都是不合需要的廢氣排放。另外，富含燃料區域可能增加燃燒器中的火焰反燃到噴嘴中并且/或者變得附著在噴嘴內部的機會，其可能損傷噴嘴。雖然對于任何燃料都可能發生火焰反燃和火焰保持，但它們更容易發生在高反應性的燃料上，例如氫氣，其具有更高的燃燒速率、火焰速度和更寬的可燃性范圍。富含燃料區域和燃料稀薄區域的存在和位置可能隨操作模式、操作水平和/或所使用的燃料類型而變化，并且存在各種系統和方法以容許更高的燃燒器操作溫度，同時最大限度地減小不合需要的排放、反燃和火焰保持。例如，在較低的操作水平下，某些系統和方法通過在減少的液體燃料流附近噴射霧化空氣，以增強液體燃料與壓縮的工作流體在燃燒之前的擴散作用，來減少不合需要的排放。在較高的操作水平下，其它系統和方法通過在增加的液體燃料流量和/或氣體燃料流量附近噴射稀釋劑，例如水、蒸汽、燃燒廢氣或惰性氣體，以減少燃燒器中的峰值火焰溫度和/或冷卻噴嘴的下游表面，來減少不合需要的排放和/或火焰保持事件。然而，各種系統和方法時常需要專門的噴嘴設計，并且示例性地在橫跨整個燃燒器操作模式和水平的范圍上減少不合需要的排放和/或火焰保持事件方面具有降低了的效率。因此，用于在寬的操作模式和水平范圍上操作燃燒器來提高燃燒器效率、減少不合需要的排放和/或防止反燃和火焰保持事件的系統和方法將是很有用的。
技術實現思路
下文在以下描述中闡述，或者可從該描述中明白，或者可通過本專利技術的實踐學習到本專利技術的方面和優勢。本專利技術的一個實施例是一種用于操作燃燒器的系統。該系統包括噴嘴、穿過噴嘴的具有燃料入口和燃料出口的燃料通道，以及穿過噴嘴的具有稀釋劑入口和稀釋劑出口的稀釋劑通道。燃料供給與燃料入口流體連通，并且稀釋劑供給與稀釋劑入口及燃料入口流體連通。本專利技術的另一實施例是一種用于操作燃燒器的系統，其包括噴嘴、穿過噴嘴的燃料通道、穿過噴嘴的稀釋劑通道以及穿過噴嘴的空氣通道，燃料通道具有燃料入口和燃料出口，稀釋劑通道具有稀釋劑入口和稀釋劑出口，并且空氣通道具有空氣入口和空氣出口。燃料供給與燃料入口流體連通，并且稀釋劑供給與稀釋劑入口及燃料入口流體連通。傳感器提供反映燃燒器的操作參數的參數信號，并且連接在傳感器上的控制器接收來自傳感器的參數信號，并基于參數信號而針對燃料供給或稀釋劑供給中的至少一個產生控制信號。本專利技術還可包括一種用于操作燃燒器的方法，其包括使燃料流過噴嘴中的燃料入口，并使稀釋劑流過噴嘴中的稀釋劑入口。該方法還包括感測燃燒器的操作參數，產生反映操作參數的信號，并基于反映操作參數的信號而控制通向燃料入口的空氣或稀釋劑中的至少一個的流量。本領域中的普通技術人員在查看本說明書時將更好地理解這樣的實施例的特征和方面，以及其它。附圖說明在說明書的其余部分中，包括對附圖的參照，更具體地描述了對本領域中的技術人員而言本專利技術的完整且能夠實施的公開，包括其最佳模式，其中圖I是根據本專利技術的一個實施例的示例性燃燒器的簡化的橫截面；圖2是圖I中所示的示例性噴嘴的簡化的橫截面；圖3是根據本專利技術的一個實施例的用于操作圖I中所示的燃燒器的系統的簡化的示意性的方框圖，該系統連接在圖2中所示的噴嘴上；圖4是根據本專利技術的一個實施例的用于操作圖I中所示的燃燒器的方法的方框圖；圖5是對于給定的燃料-水比利用本專利技術的實施例改善排放的說明性曲線圖；且圖6是在某一燃料-水比范圍上的利用本專利技術的實施例的燃燒器中的壓力波動的說明性曲線圖。部件清單10燃燒器；12外殼；14噴嘴；16頂蓋；18端蓋；20襯套；22燃燒室；24流套筒；26流孔；28環形通道；30氣體燃料通道；32液體燃料通道；34氣體燃料入口 ；36氣體燃料出口 ；38液體燃料入口 ；40液體燃料出口 ；42稀釋劑通道；44空氣通道；46稀釋劑入口 ；48稀釋劑出口 ；50空氣入口 ；52空氣出口 ；54噴嘴的軸向中心線；60系統；62氣體燃料供給；64液體燃料供給；66稀釋劑供給；68空氣供給；70液體燃料閥門；72使液體燃料通向均化器的閥門；74均化器通向稀釋劑通道的閥門；76均化器；78氣體燃料閥門；80使氣體燃料通向液體燃料通道的閥門；82使氣體燃料通向稀釋劑通道的閥門；84稀釋劑閥門；86 使稀釋劑通向空氣通道的閥門；88空氣閥門；90使空氣通向稀釋劑通道的閥門；92使稀釋劑通向氣體燃料通道的閥門；94使稀釋劑通向均化器的閥門；96均化器通向液體燃料通道的閥門；98使空氣通向氣體燃料通道的閥門；100使空氣通向液體燃料通道的閥門；110控制器；112控制信號；114燃燒器傳感器；116流體傳感器；118穩定性傳感器；120燃燒器傳感器參數信號；122流體傳感器參數信號；124穩定性傳感器參數信號；126操作模式信號；128操作模式選擇器；130促動供給閥門具體實施例方式現在將對本專利技術的當前的實施例做出詳細參考，附圖中顯示了其一個或多個示例。詳細描述中使用數字標號和字母標號來指示圖中的特征。使用附圖和描述中的相同或類似的標號表示本專利技術的相同或類似的部件。各個示例是作為本專利技術的說明，而非本專利技術的限制而提供的。實際上，本領域中的技術人員將明白，在不脫離本專利技術的范圍或精神的條件下可在本專利技術中做出修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分而被顯示或被描述的特征可用于另一實施例，從而產生又一實施例。因而，本專利技術意圖覆蓋在所附權利要求和其等效物的范圍內的這種修改和變化。本專利技術的各種實施例包括一種。在特定的實施例中，液體燃料和/或氣體燃料可流過燃燒器中的噴嘴，并且控制器可調整燃料流量和/或稀釋劑和/或空氣到燃料流中的噴射，以提高燃燒器的效率，減少不合需要的排放，和/或防止或減少反燃和火焰保持的發生或有害影響。雖然大體在合并到燃氣渦輪中的燃燒器的背景下進行描述，但是本專利技術的實施例可應用于任何燃燒器中，并且除非權利要求中特別指出，否則并不局限于燃氣渦輪燃燒器。圖I顯示了根據本專利技術的一個實施例的示例性燃燒器10(例如將包含在燃氣渦輪中)的簡本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J·基爾斯納，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：