專利名稱：具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)以及控制一種這樣的燃燒器系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
越來越嚴(yán)格的有關(guān)所要遵守的有害物排放極限值的法規(guī)使得發(fā)電站設(shè)備的經(jīng)營(yíng)者對(duì)發(fā)電廠設(shè)備的燃燒器盡可能稀薄運(yùn)行，這就是說用明顯過量的氧化劑，一般為空氣。通過稀薄混合氣運(yùn)行可以首先減少特別是有害的NOx(氮氧化物)排放的產(chǎn)生并且同時(shí)使燃燒反應(yīng)接近其稀薄的滅火極限。燃燒設(shè)備接近于其稀薄滅火極限處的運(yùn)行雖然一方面引起少量的有害物排出，但另一方面引起以下危險(xiǎn)火焰因?yàn)樗a(chǎn)生的壓力脈動(dòng)而熄滅并因此不再保證燃燒設(shè)備的正常運(yùn)行。為了克服這種問題，通常只好不得不使燃燒設(shè)備針對(duì)稀薄滅火極限有一個(gè)足夠的安全距離地運(yùn)行，其中只好不得不這由此引起的較大的有害物的排放。

發(fā)明內(nèi)容
這里用本發(fā)明。正如本發(fā)明在權(quán)利要求書中所述特征那樣，本發(fā)明要解決的問題是一方面使燃燒器系統(tǒng)盡可能接近于稀薄滅火極限并因此盡可能少產(chǎn)生有害物地運(yùn)轉(zhuǎn)，但另一方面絕對(duì)避免在燃燒器系統(tǒng)中火焰發(fā)生熄滅。
按照本發(fā)明這個(gè)所通過獨(dú)立權(quán)利要求來解決。有利的實(shí)施形式見從屬權(quán)利要求。
本發(fā)明基于以下總的思路在一個(gè)具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)中設(shè)有第一和第二燃料送入裝置并提供一種控制裝置，后者根據(jù)在燃燒室中所得到的對(duì)燃燒技術(shù)來說至關(guān)重要的參數(shù)來控制第二燃料送入裝置。燃燒器系統(tǒng)包括具有混合區(qū)的燃燒器和在混合區(qū)下游的燃燒室。第一燃料送入裝置布置在混合區(qū)的上游，而第二燃料送入裝置則位于混合區(qū)的下游，而且燃料可以直接送入燃燒室里。按照本發(fā)明燃燒器系統(tǒng)也包括有至少一個(gè)傳感器用于得到上面所述的燃燒技術(shù)方面的參數(shù)，其中所述至少一個(gè)傳感器與控制裝置的輸入側(cè)通訊連接。控制裝置在輸出側(cè)與第二燃料送入裝置通訊連接，從而使控制裝置可以分析處理在燃燒室里所得到的參數(shù)并優(yōu)選地與一個(gè)規(guī)定的名義值比較并且當(dāng)與這個(gè)名義值有偏差時(shí)就與之對(duì)應(yīng)地控制第二燃料送入裝置。通過控制裝置因此可以根據(jù)所得到的參數(shù)直接對(duì)第二燃料送入裝置施加影響，而第一燃料送入裝置可以不受此影響地繼續(xù)將燃料送入燃燒器的混合區(qū)或者流入部位里。
在按照本發(fā)明的解決方案的一種有利的改進(jìn)設(shè)計(jì)中第二燃料送入裝置或者設(shè)置在燃燒器的一個(gè)出口側(cè)上或者與之分開地布置在一個(gè)燃燒室壁里。在布置在一個(gè)燃燒室壁里時(shí)這里優(yōu)選選擇同燃燒器的出口邊位于的壁相同的一個(gè)壁。在多個(gè)燃燒器時(shí)當(dāng)然也可以將第二燃料送入裝置對(duì)于一組燃燒器設(shè)在燃燒器的出口邊上，而第二燃料送入裝置對(duì)于另一組燃燒器則與此分開地定位于燃燒室壁里。該實(shí)施例已經(jīng)表明，發(fā)明允許單獨(dú)地適應(yīng)于各自燃燒器類型地定位第二燃料送入裝置，因此可以使按照發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)具有高度的靈活性和大的使用范圍。
燃燒器系統(tǒng)有利地包含有多個(gè)燃燒器，它們有選擇地成組地或者單獨(dú)地通過控制裝置來控制。根據(jù)所希望的控制花費(fèi)因此可以單個(gè)地控制所有在燃燒器系統(tǒng)中的燃燒器或者也可以成組地歸納匯總相同的或不同的參量，其中可以通過一個(gè)控制裝置成組地進(jìn)行控制。
因此可以使燃燒器系統(tǒng)可靠地在稀薄滅火極限附近來運(yùn)行，而不用使所有位于燃燒器系統(tǒng)中的燃燒器必須與控制裝置連接。
在按照本發(fā)明的解決方案的另外一種有利的實(shí)施形式中燃燒器系統(tǒng)具有不帶有第二燃料送入裝置的燃燒器和/或具有設(shè)計(jì)成輪圈狀的第二燃料送入裝置的燃燒器和/或具有至少一個(gè)在燃燒室壁里的附屬的燃燒噴嘴的燃燒器。這種實(shí)施例表明，按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)既可以有具有不同構(gòu)造的第二燃料送入裝置的燃燒器，也允許燃料器為傳統(tǒng)地布置并不帶有第二燃燒送入裝置。這具有很大優(yōu)點(diǎn)例如傳統(tǒng)的燃燒設(shè)備可以用按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)或者按照本發(fā)明的燃燒器來改造，其中只需替代或者更換幾個(gè)的燃燒器。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案中構(gòu)造所述至少一個(gè)傳感器用于檢測(cè)至少一個(gè)以下的參數(shù)溫度、含濕量、流動(dòng)流量、壓力、燃料成分。用于檢測(cè)上述參數(shù)的傳感器目前可以成本有利地制成并允許燃燒過程在燃燒室里是一種全面的控制過程。因?yàn)槔缛剂喜⒉豢偸蔷_地具有相同的成份，因此重要的是得出相應(yīng)的偏差并采取適合的針對(duì)措施。如果例如燃料成分發(fā)生了變化，那么傳感器了解到這情況并將得到的參數(shù)傳送給控制裝置，此裝置對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析處理并與規(guī)定的名義值進(jìn)行比較，然后對(duì)應(yīng)地控制第二燃料送入裝置。這里可以考慮用不同的傳感器，它們優(yōu)選地檢測(cè)所有對(duì)燃燒至關(guān)重要的參數(shù)并因此可以精確地了解燃燒過程。
按照本發(fā)明的運(yùn)行方法的其它重要特征和優(yōu)點(diǎn)可以由從屬權(quán)利要求、附圖和對(duì)附圖的描述得出。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例表示于附圖中并在以下的說明中加以詳述，其中對(duì)于相同或類似的或者功能相同的元部件采用相同的標(biāo)號(hào)。簡(jiǎn)圖所示為圖1一種按照發(fā)明的燃燒器的非常簡(jiǎn)化的圖；圖2具有多個(gè)燃燒器的一種按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)的非常簡(jiǎn)化的圖。
具體實(shí)施例方式
對(duì)應(yīng)于圖1一種按照本發(fā)明的具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)1具有至少一個(gè)燃燒器2。在圖1中從左向右布置一個(gè)燃燒室3、一個(gè)混合區(qū)4以及一個(gè)燃燒器2的流入部位5。流入部位5例如可以設(shè)計(jì)成渦流發(fā)生器并強(qiáng)迫使流入混合區(qū)4里的燃料-空氣混合物產(chǎn)生一種渦流狀運(yùn)動(dòng)。燃燒室3的下游例如可以有一個(gè)未示出的燃?xì)廨啓C(jī)。
在流入部位5里或者在混合區(qū)4的上游設(shè)有第一燃料送入裝置6，它將燃料送入流入部位5里。在混合區(qū)4下游按照發(fā)明設(shè)有第二燃燒送入裝置7，它設(shè)計(jì)用于將燃料直接噴入或者送入燃燒室3里。在圖1中表示了兩種不同型式的第二燃料送入裝置7或者7’，其中燃料送入裝置7’具有至少一個(gè)燃料噴嘴8’，而燃料送入裝置7則具有多個(gè)優(yōu)選為環(huán)形或者輪圈形的布置在燃燒器出口處或者混合區(qū)4出口處的噴嘴8，用這些噴嘴可以將燃料噴入到燃燒室3里。第二燃料送入裝置7因此布置或者設(shè)置在燃燒器2的出口邊上，而第二燃料送入裝置7’則與燃料器2分開地布置在一個(gè)燃燒室壁里。無論是燃燒器2的出口還是第二燃料送入裝置7’優(yōu)選都位于同一個(gè)燃燒室壁里，例如燃燒室3的端面壁里。
如由圖1還可見的那樣，在燃燒室3里在適合的位置上設(shè)有至少一個(gè)傳感器9用于檢測(cè)燃燒技術(shù)方面的參數(shù)，例如燃燒溫度、含濕量、流動(dòng)流量、燃燒室壓力或燃料成分。所述至少一個(gè)傳感器9提供對(duì)于燃燒過程來說至關(guān)重要的參數(shù)，按照這些參數(shù)就可以估計(jì)出燃燒過程的品質(zhì)。在圖1中只示范地表示出一個(gè)傳感器9，其中當(dāng)然可以考慮可設(shè)多個(gè)傳感器用于檢測(cè)燃燒室3部位里的不同的參數(shù)，并因此可以求出對(duì)燃燒技術(shù)至關(guān)重要的參數(shù)的一個(gè)寬的范圍。
按照?qǐng)D2設(shè)有多個(gè)燃燒器2，這里舉例表示的是環(huán)形的或者輪圈狀設(shè)置12個(gè)，因此按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)1按照?qǐng)D2共計(jì)包括12個(gè)燃燒器2。按照?qǐng)D2有四個(gè)燃燒器2具有第二燃料送入裝置7’，它與相應(yīng)燃燒器2分開地布置在燃燒室壁里，而總計(jì)八個(gè)燃燒器2’則分別具有第二燃料送入裝置7，該裝置設(shè)計(jì)在相應(yīng)燃燒器2’的出口部位里。
無論是第一燃料送入裝置6還是第二燃料送入裝置7都各自通過附屬的燃料管路10供料，這些管路按圖2設(shè)有閥門11，這些閥可以由一個(gè)控制裝置12來控制?？刂蒲b置12在輸入側(cè)與至少一個(gè)按照?qǐng)D2總共三個(gè)傳感器9相連接，而它在輸出側(cè)與閥11通訊連接。按照本發(fā)明控制裝置12設(shè)計(jì)成這樣，即它可以根據(jù)由傳感器9得到的參數(shù)來控制第二燃料送入裝置7，7’。也可以考慮將各個(gè)燃料器2成組地匯總起來并因此可以成組地由控制裝置12來控制，但或者使燃燒器2單獨(dú)的通控制裝置12來控制。除此之外可以想象，同步地也就是統(tǒng)一地由控制裝置12來控制所有的第二燃料送入裝置7，7’。
如圖2所示，按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)1既可以具有各帶有至少一個(gè)附屬的燃料噴嘴8’的燃料器2也可以具有各帶有輪圈狀構(gòu)成的第二燃料送入裝置7的燃燒器2’。此外可以考慮，即使是沒有第二燃料送入裝置7的通常的燃燒器也布置在按照發(fā)明的燃料器系統(tǒng)1里。原則上這樣設(shè)計(jì)控制裝置12，即它可以與由傳感器9所求得的參數(shù)無關(guān)地來控制第一燃料送入裝置6，因此尤其是可以想像通過獨(dú)立的燃料管路10給第二燃料送入裝置7，7’供料并且例如可以將其它的，這就是說與第一燃料送入裝置6不同的燃料送入燃燒室3里。
這里要簡(jiǎn)要地說明一種用于控制具有分級(jí)燃料噴入的按照本發(fā)明的燃燒器系統(tǒng)1的方法。在按照本發(fā)明的燃料器系統(tǒng)1運(yùn)動(dòng)時(shí)所述至少一個(gè)傳感器9持續(xù)地或者至少暫時(shí)地得到在燃燒室3里出現(xiàn)的并對(duì)于燃燒來說至關(guān)重要的參數(shù)。這些得出的參數(shù)從所述至少一個(gè)傳感器9傳輸至控制裝置12，該控制裝置將參數(shù)與規(guī)定的名義值比較并相應(yīng)地控制閥門11并因此控制第二燃料送入裝置7，7’。這例如可以在達(dá)到稀薄滅火極限時(shí)通過打開閥門來實(shí)現(xiàn)。具有至少一個(gè)傳感器9的控制裝置12構(gòu)成一個(gè)封閉的調(diào)節(jié)回路。
附圖標(biāo)記列表1燃燒器系統(tǒng)2燃燒器3燃燒室4混合區(qū)5流入部位6第一燃料送入裝置7第二燃料送入裝置8燃料噴嘴9傳感器10 燃料管路11 閥門12 控制裝置
權(quán)利要求
1.具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)(1)，包括有至少-一個(gè)燃燒器(2)，它具有用于燃燒用空氣流的流入部位(5)和在流入部位(5)下游的混合區(qū)(4)，-一個(gè)位于混合區(qū)(4)下游的燃燒室(3)，-一個(gè)位于混合區(qū)(4)上游的第一燃料送入裝置(6)，-一個(gè)位于混合區(qū)(4)下游的第二燃料送入裝置(7，7’)，它用于將燃料直接噴入燃燒室(3)里，-至少一個(gè)傳感器(9)用于得出燃燒技術(shù)方面的參數(shù)，-一個(gè)與傳感器(9)和第二燃料送入裝置(7，7’)相連接的控制裝置(12)，此控制裝置設(shè)計(jì)用于根據(jù)得出的參數(shù)來控制第二燃料送入裝置(7，7’)。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，第二燃料送入裝置(7)或者設(shè)于燃燒器(2)的出口側(cè)上或者與燃燒器分開地布置在燃燒室壁里。
3.按權(quán)利要求1或2所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，構(gòu)造所述至少一個(gè)傳感器(9)用于檢測(cè)以下參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)溫度、含濕量、流動(dòng)流量、壓力、燃料成分。
4.按權(quán)利要求1至3中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二燃料送入裝置(6，7)分別連接于單獨(dú)的燃料管路(10)。
5.按權(quán)利要求1至4中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)計(jì)第一和第二燃料送入裝置(6，7)用于燃燒不同類型的燃料。
6.按權(quán)利要求1至5中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，燃燒器系統(tǒng)(1)包括有多個(gè)燃燒器(2，2’)，它們成組地或者單個(gè)地通過控制裝置(12)來控制。
7.按權(quán)利要求1至6中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，-第二燃料送入裝置(7’)具有至少一個(gè)燃料噴嘴(8’)，用此噴嘴將燃料噴入燃燒室(3)里，和/或-第二燃料送入裝置(7)具有多個(gè)輪圈狀設(shè)于燃燒器出口處的燃料噴嘴(8)，用這些噴嘴將燃料噴入燃燒室(3)里。
8.按權(quán)利要求7所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，燃燒器系統(tǒng)(1)具有不帶第二燃料送入裝置(7)的燃燒器(2)和/或帶有輪圈狀設(shè)計(jì)的第二燃料送入裝置(7)的燃燒器(7)和/或帶有至少一個(gè)在燃燒室壁里的燃料噴嘴(8’)的燃燒器(2)。
9.按權(quán)利要求1至8中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(12)的設(shè)計(jì)應(yīng)使它與所得出的參數(shù)無關(guān)地來控制第一燃料送入裝置(6)。
10.按權(quán)利要求1至9中之一所述的燃燒器系統(tǒng)，其特征在于，流入部位(5)設(shè)計(jì)成渦流發(fā)生器。
11.用于控制按權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)所述的具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)(1)的方法，其中至少一個(gè)傳感器(9)得出燃燒技術(shù)方面的參數(shù)，而且控制裝置(12)根據(jù)所得到的參數(shù)至少控制第二燃料送入裝置(7)。
12.按權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)傳感器(9)與控制裝置(12)構(gòu)成封閉的調(diào)節(jié)回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有分級(jí)燃料噴入的燃燒器系統(tǒng)(1)，它包括至少一個(gè)燃燒器(2)，燃燒器有一個(gè)混合區(qū)(4)?；旌蠀^(qū)(4)的下游有一個(gè)燃燒室(3)，而在混合區(qū)(4)的上游設(shè)有第一燃料送入裝置(6)。在混合區(qū)(4)下游此外還設(shè)有第二燃料送入裝置(7，7’)用于將燃料直接噴入燃燒室(3)里。另外還設(shè)有至少一個(gè)傳感器(9)用于得到燃燒技術(shù)方面的參數(shù)，此傳感器與一個(gè)控制裝置(12)相連?？刂蒲b置(12)設(shè)計(jì)成用于根據(jù)由傳感器(9)所得到的參數(shù)來控制第二燃料送入裝置(7，7’)。
文檔編號(hào)F23D14/46GK101046295SQ20071009214
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者M·E·加雷, S·伯納羅, B·舒爾曼斯, M·扎賈達(dá)茨 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司