專利名稱：操作燃燒器，特別為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的方法和用于實(shí)施所述方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作燃燒器的方法，其中，將一燃料輸送至所述燃燒器，將其噴射到燃燒用空氣中，與所述燃燒用空氣混合成燃料-空氣混合物，并在一燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒。
背景技術(shù)：
鑒于國際上對降低供熱系統(tǒng)(特別是燃?xì)廨啓C(jī))污染物排放所做的努力，近年來已研制出多種氮氧化物(NOX)排放量特別低的燃燒器及其工作方法。在這種情況下，非常重要的一點(diǎn)往往是這些燃燒器并非只能用一種燃料進(jìn)行工作，而是可以根據(jù)需要使用各種不同的燃料，例如油、天然氣和/或合成氣(例如煤氣)，甚至是不同燃料的組合進(jìn)行工作，從而達(dá)到提高工作時(shí)的供應(yīng)安全性和靈活性的目的。這種燃燒器例如在EP 0 276 696 B1中有所說明。
由此會(huì)產(chǎn)生燃燒器內(nèi)的燃燒是否穩(wěn)定的問題，而燃燒器內(nèi)的穩(wěn)定燃燒又是建立在燃燒區(qū)在燃燒器中處于穩(wěn)定位置的基礎(chǔ)上的。當(dāng)燃料組成發(fā)生變化時(shí)，例如當(dāng)燃?xì)饩哂懈吆康母呒?jí)飽和碳?xì)浠衔?例如C2+烷烴、乙烷或丙烷)時(shí)，燃燒區(qū)的穩(wěn)定狀態(tài)也會(huì)發(fā)生劇烈變化。在此情況下存在燃燒器內(nèi)出現(xiàn)火焰回爆(flame blowback)的危險(xiǎn)。因此，WO專利WO 03/06218 A1中描述了通過紅外線吸收特別對流入燃燒器內(nèi)的燃?xì)庵械腃2+烷烴進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)C2+烷烴含量升高時(shí)，為避免出現(xiàn)火焰回爆，會(huì)通過干預(yù)例如燃?xì)夤┙o對燃?xì)馓匦赃M(jìn)行調(diào)節(jié)，同樣也可以通過在燃?xì)庵凶⑷胨蛘羝姆绞竭M(jìn)行燃?xì)馓匦哉{(diào)節(jié)。
針對所有可能不同的工作條件和燃料，特別是針對燃料組成發(fā)生變化或燃料質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)的情況設(shè)計(jì)燃燒器時(shí)需要面對的問題是，由于在每種情況下工作時(shí)所需的各種燃料容量(燃料質(zhì)量流量)完全不同，因此很難針對所有燃料使用同樣的輸送系統(tǒng)和同樣的噴射口。因此，現(xiàn)有技術(shù)的做法是分別使用不同的輸送系統(tǒng)來輸送液態(tài)和氣態(tài)燃料。但當(dāng)需要交替使用多種比熱值完全不同的氣態(tài)燃料(例如天然氣和煤氣)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問題。由于使用這兩種具有完全不同體積比的燃料，并且所述燃料在燃燒時(shí)發(fā)生不同的化學(xué)過程，所以需要對已知的系統(tǒng)進(jìn)行修改和擴(kuò)展。
現(xiàn)代低NOX燃燒系統(tǒng)通?；诒环Q為“橫向射流”(Jet in Crossflow)的混合概念上。其中，可通過對燃料與橫向流動(dòng)的燃燒用空氣的混合方案進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)低污染物燃燒，尤其是低氮氧化物排放燃燒。其中，噴射入橫向流動(dòng)空氣的燃料的射入深度為一重要的設(shè)計(jì)變量。但這種最適合的機(jī)械設(shè)計(jì)只適用于特定的燃料組成。在此，本發(fā)明作為出發(fā)點(diǎn)的問題是，當(dāng)燃料組成隨時(shí)間發(fā)生變化或進(jìn)行燃料更換時(shí)，會(huì)引起混合流場發(fā)生變化，這在混合不佳的情況下往往會(huì)導(dǎo)致氮氧化物排放量升高。

發(fā)明內(nèi)容
從這一考慮出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種操作一燃燒器的方法，借助于所述方法，即使在燃料組成發(fā)生變化的情況下也能實(shí)現(xiàn)低氮氧化物燃燒。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種用于實(shí)施所述方法的相應(yīng)裝置。
根據(jù)本發(fā)明，第一個(gè)目的是通過一種操作燃燒器的方法而達(dá)成的，其中，將一燃料輸送至所述燃燒器，將其噴射入燃燒用空氣，與所述燃燒用空氣混合成燃料-空氣混合物，并在一燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，其中，針對預(yù)定的氮氧化物排放量對一燃料特性進(jìn)行針對性地調(diào)節(jié)，從而達(dá)到降低氮氧化物排放量的目的，對一表示燃料特性的參數(shù)的變化進(jìn)行測定，并使噴射燃料在燃燒用空氣中的射入深度與所述參數(shù)變化相匹配。
就這一方面而言，本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是，為了實(shí)現(xiàn)足夠高的靈活性和與預(yù)定氮氧化物排放量的適時(shí)匹配，應(yīng)盡可能不通過復(fù)雜的、針對燃燒器側(cè)的措施或在燃燒室內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)改變來補(bǔ)償燃料組成變化對NOX排放量的影響。在結(jié)構(gòu)方面的措施只能有限地減小而無法完全消除對燃料質(zhì)量波動(dòng)和混合流場變化的敏感性。其原因在于，燃燒器的復(fù)數(shù)個(gè)注入和混合裝置都被“最佳”的調(diào)節(jié)，以針對每一種特定的燃料組成(燃料特性)。設(shè)計(jì)兩個(gè)以上的燃料注入噴射點(diǎn)，所述燃料注入噴射點(diǎn)均勻地分布在燃料流經(jīng)的橫截面上，或使用復(fù)數(shù)個(gè)靜態(tài)混合器調(diào)節(jié)出預(yù)期的混合流場，以上的兩種設(shè)計(jì)由于缺乏所需的靈活性，尤其在燃料組成變化持續(xù)時(shí)間較短的情況下缺乏靈活性，而無法確保在燃燒器或燃燒系統(tǒng)工作時(shí)NOX的排放量不超過允許的排放量限制。
本發(fā)明的另一出發(fā)點(diǎn)是，通過一盡可能有利的射入等級(jí)將噴射燃料噴射入燃燒用空氣，以低排放量為目的對混合流場進(jìn)行調(diào)節(jié)。在工作過程中，在對表示燃料特性的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控的情況下甚至可以保持這個(gè)混合流場。
因而，本發(fā)明首次提出下述實(shí)現(xiàn)特別低的氮氧化物燃燒的方法，即，對燃料組成的燃料特性進(jìn)行監(jiān)控，從而按需要在一表示燃料特性的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，通過適當(dāng)?shù)拇胧┲匦抡{(diào)整至一與氮氧化物有關(guān)的最佳低污染物工作模式。借此可通過一表示燃料特性的參數(shù)將氮氧化物排放量維持在一預(yù)定的界限以下，使噴射燃料在燃燒用空氣中的射入深度與所述參數(shù)變化相匹配。
優(yōu)選情況是將燃料噴射入燃燒用空氣，并與之混合。燃料與燃燒用空氣在燃燒器內(nèi)混合，其中，燃料流噴射入燃燒用空氣時(shí)要具有最佳的噴射深度，以確保燃料注入燃燒用空氣。借此可以以低污染物燃燒為目的對混合流場進(jìn)行調(diào)節(jié)，在工作過程中，在對表示燃料特性的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控的情況下甚至可以保持這個(gè)混合流場。
一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案是，對表示燃料特性的參數(shù)的變化進(jìn)行記錄，并將其傳輸給一控制系統(tǒng)。在這種情況下優(yōu)選對表示燃料特性的參數(shù)進(jìn)行持續(xù)測定，并在控制系統(tǒng)中對其進(jìn)行分析。其中，可在工作過程中通過對燃料流進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y量來測定表示燃料特性的參數(shù)，并借此對表示燃料特性的參數(shù)的計(jì)時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。
優(yōu)選情況下，對燃料特性進(jìn)行針對性地調(diào)節(jié)，使其值達(dá)到表示燃料特性的參數(shù)的基準(zhǔn)值或目標(biāo)值，此時(shí)則會(huì)產(chǎn)生預(yù)定的污染物排放量。在這種情況下，控制系統(tǒng)中可存儲(chǔ)有一事先確定的特性性能數(shù)據(jù)，所述特性性能數(shù)據(jù)表示燃料組成與氮氧化物排放量之間的關(guān)系。作為可選方案，也可對當(dāng)前氮氧化物排放值和燃料組成進(jìn)行同時(shí)地現(xiàn)場測量，并將測量結(jié)果傳輸給控制系統(tǒng)。
一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案是，從一表示燃料特性的參數(shù)中測定沃伯指數(shù)(Wobbe index)。沃伯指數(shù)是一表示燃料組成和溫度特性的通用標(biāo)準(zhǔn)。借助沃伯指數(shù)可對不同溫度下不同燃料相對于其體積的熱含量進(jìn)行比較，尤其是燃?xì)?。由于燃燒系統(tǒng)，例如一燃?xì)廨啓C(jī)的工作方式為，熱能最終仍釋放在一燃燒室內(nèi)，并且通過控制體積流量來調(diào)節(jié)燃料流，因此，通?？山柚粋€(gè)燃料輸送系統(tǒng)將燃料組成不同、但沃伯指數(shù)相似的燃料送入燃燒器進(jìn)行燃燒。燃料組成的變化會(huì)導(dǎo)致氮氧化物排放量發(fā)生變化，通過調(diào)節(jié)沃伯指數(shù)可在燃?xì)廨啓C(jī)工作過程中確保氮氧化物排放量在一允許的最高限度內(nèi)。
在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選地通過計(jì)算關(guān)系式WI=LHVSG·T/TRef]]>來測定燃料的沃伯指數(shù)，其中，LHV表示燃料較低的熱值，T表示燃料的絕對溫度，SG表示標(biāo)準(zhǔn)條件下燃料相對于空氣的比重，TRef表示基準(zhǔn)溫度。
其中，為調(diào)節(jié)出預(yù)期的沃伯指數(shù)，優(yōu)選地針對一預(yù)定的氮氧化物排放量對燃料溫度進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)。如上文中的公式所示，沃伯指數(shù)與當(dāng)前燃料溫度之間的關(guān)系相當(dāng)簡單，即，沃伯指數(shù)與燃料溫度的平方根成反比。因此，當(dāng)沃伯指數(shù)發(fā)生變化，也就是當(dāng)沃伯指數(shù)偏離較低氮氧化物排放量的預(yù)定的目標(biāo)值時(shí)，可通過對燃料溫度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)出預(yù)期的沃伯指數(shù)和預(yù)期的氮氧化物排放量?？筛鶕?jù)具體情況將燃料加熱或冷卻至目標(biāo)值，以達(dá)到通過溫度調(diào)節(jié)來設(shè)定沃伯指數(shù)目標(biāo)值并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)期NOX排放量的目的。
然而，也可通過在燃料中摻入一介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對燃料特性的調(diào)節(jié)。借此也可特別實(shí)現(xiàn)對沃伯指數(shù)的修改，從而確保燃燒器的低污染物工作。優(yōu)選可將水、蒸汽或氮用作注入燃料的介質(zhì)，也可例如使用高熱值的碳?xì)浠衔铩?br> 除沃伯指數(shù)外，作為可選方案，也可將所謂的沖擊流密度比(Impulsstromdichteverhaeltnis)用作一表示工作狀態(tài)特征的參數(shù)并對其進(jìn)行測定和分析。沖擊流密度比在幾何結(jié)構(gòu)給定的情況下，“橫向射流”模式下混合物的品質(zhì)取決于沖擊流密度比，也就是取決于噴射燃料的沖擊流密度與橫向流動(dòng)空氣的沖擊流密度之商。
沖擊I·=M··c=ρ·c·A·c]]>
沖擊密度 =ρc2]]>空氣的沖擊流密度主要由環(huán)境條件和燃?xì)廨啓C(jī)性能決定。燃料的沖擊流密度除燃?xì)廨啓C(jī)性能外只取決于燃料組成。通過熱值可得出質(zhì)量流量，進(jìn)而在幾何結(jié)構(gòu)固定不變的情況下可通過密度得出沖擊流密度。也就是說，沖擊流密度并非為燃料特性，而是一取決于燃料組成的變量。在燃燒器工作時(shí)，通過對燃料組成進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)該變量產(chǎn)生變化，則也可將這個(gè)變量調(diào)節(jié)至一預(yù)期的目標(biāo)值。
所述方法優(yōu)選用于操作一燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器。近年來，對燃?xì)廨啓C(jī)，尤其是對用于發(fā)電的固定式燃?xì)廨啓C(jī)工作過程中低污染物燃燒的要求不斷提高。借助本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)低污染物工作，在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的工作過程中，當(dāng)燃料組成發(fā)生變化時(shí)，可將上文所述的調(diào)節(jié)措施實(shí)施在燃料上。在此情況下便無需再采取針對燃燒器的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)措施。
優(yōu)選使用液態(tài)或氣態(tài)燃料進(jìn)行工作。舉例而言，可用油、天然氣或例如為煤氣的合成氣來實(shí)施所述方法。
本發(fā)明有關(guān)裝置的目的通過一種用于實(shí)施所述方法的裝置而達(dá)成，其具有一分析裝置與一檢查控制系統(tǒng)，所述分析裝置用于在燃燒器工作時(shí)對當(dāng)前燃料組成進(jìn)行分析，所述檢查控制系統(tǒng)用于進(jìn)行偏差測定以及用于將表示燃料特性的參數(shù)調(diào)節(jié)至一目標(biāo)值，該目標(biāo)值對應(yīng)于預(yù)定污染物排放量。
本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)產(chǎn)生于所述方法的上述優(yōu)點(diǎn)。
其中，所述檢查控制系統(tǒng)優(yōu)選地設(shè)計(jì)為用于對燃料溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，即當(dāng)需要時(shí)對燃料進(jìn)行加熱或冷卻。
此外，所述檢查控制系統(tǒng)優(yōu)選具有受控向燃料中注入一惰性介質(zhì)的構(gòu)件，所述惰性介質(zhì)特別為蒸汽、水、氮或碳?xì)浠衔铩?br>

下面借助實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中(附圖為示意圖形式，而非按比例進(jìn)行圖示)圖1為燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)示意圖；圖2為燃料處理裝置的示意圖，所述燃料處理裝置用于使圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)工作時(shí)只產(chǎn)生少量的氮氧化物；以及圖3為在不同的燃料組成情況下沃伯指數(shù)與燃?xì)鉁囟戎g的函數(shù)關(guān)系示意圖。
各附圖中的相同參考符號(hào)具有相同含義。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)具有一燃?xì)廨啓C(jī)1，所述燃?xì)廨啓C(jī)1具有一壓縮機(jī)3、一燃燒室9與一在燃燒室9下游的渦輪機(jī)17。壓縮機(jī)3和渦輪機(jī)17必要時(shí)通過一共用的轉(zhuǎn)子軸5相耦合。一發(fā)電機(jī)19連接在渦輪機(jī)17下游，它例如通過一發(fā)電機(jī)軸25與渦輪機(jī)17耦合。燃燒室9包括一燃燒區(qū)域11與一伸入燃燒區(qū)域11之內(nèi)的、用于燃燒一液態(tài)或氣態(tài)燃料15的燃燒器13。燃?xì)廨啓C(jī)1工作時(shí)，將空氣7吸入壓縮機(jī)3，并在此處對空氣進(jìn)行壓縮。壓縮空氣7作為燃燒用空氣被輸送給燃燒器13，并與燃料15混合。由此形成的燃料-空氣混合物在燃燒區(qū)域11中進(jìn)行燃燒，從而產(chǎn)生溫度很高的燃燒氣體。高溫燃燒氣體被輸送給渦輪機(jī)17，并在此處膨脹做功，從而帶動(dòng)壓縮機(jī)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸5和發(fā)電機(jī)軸25進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過這種方法可以產(chǎn)生電力，所述電力由發(fā)電機(jī)19輸出至一配電網(wǎng)。經(jīng)部分冷卻和膨脹后的燃燒氣體以廢氣21的形式從渦輪機(jī)17的下游排出。這部分廢氣21內(nèi)存在污染物，特別是在燃燒區(qū)域11內(nèi)的高溫環(huán)境下形成的氮氧化物。導(dǎo)致氮氧化物排放量升高的原因在于，由燃料和空氣組成的混合物的混合流場發(fā)生了變化，例如當(dāng)燃料組成隨時(shí)間發(fā)生變化或?qū)θ剂线M(jìn)行更換時(shí)，都可能出現(xiàn)混合流場發(fā)生改變的情況。這通常會(huì)導(dǎo)致燃料與空氣發(fā)生不利混合，并致使燃燒過程中氮氧化物生成率顯著升高。迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)所采取的措施僅限于對燃燒系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行新的改變，即在燃燒器方面采取措施，當(dāng)燃料組成發(fā)生變化時(shí)仍能將污染物排放量保持在可接受程度。
與此不同的是，本發(fā)明為解決這一問題并沒有采取任何改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)的措施，而是對工作過程中的燃料特性加以明顯地改變，從而確保預(yù)先設(shè)定的氮氧化物排放量作為實(shí)際排放量的上限。為此，燃?xì)廨啓C(jī)1配有一燃料處理裝置23，該燃料處理裝置布置在燃料15的供應(yīng)系統(tǒng)中，用于供應(yīng)燃料15，借助所述裝置23既可對燃?xì)廨啓C(jī)1工作時(shí)的當(dāng)前燃料特性進(jìn)行分析，也可針對預(yù)定的氮氧化物排放量對一燃料特性進(jìn)行直接地調(diào)節(jié)，從而達(dá)到減少氮氧化物的目的。這樣，對一表示燃料15特性的參數(shù)的變化進(jìn)行測定與監(jiān)控。此外，使噴射燃料在燃燒用空氣中的射入深度與所述參數(shù)變化相匹配。
圖2以極其簡化的示意圖形式顯示燃料處理裝置23。裝置23包括一用于分析燃料15的分析裝置27與一連接在分析裝置27下游的檢查控制系統(tǒng)29。為針對性地對一燃料特性進(jìn)行監(jiān)控，例如從一定體積流量的燃料15中分出一分析用分流31，并將其輸送至分析裝置27進(jìn)行分析。分析裝置27對燃料組成進(jìn)行分析。其中，測定一表示燃料15特性的參數(shù)，并以輸出信號(hào)33的形式將這個(gè)測定值傳輸給檢查控制系統(tǒng)29，所述參數(shù)例如為對當(dāng)前氮氧化物排放量有直接影響的沃伯指數(shù)。之后，分析裝置27持續(xù)對表示燃料15特性的參數(shù)進(jìn)行測定，并在檢查控制系統(tǒng)29中分析該參數(shù)。檢查控制系統(tǒng)對目標(biāo)值和實(shí)際值進(jìn)行比較，并針對性地對燃料特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其與表示燃料15特性的參數(shù)的基準(zhǔn)值或目標(biāo)值相符，所述基準(zhǔn)值或目標(biāo)值與預(yù)定的氮氧化物排放量相對應(yīng)。沃伯指數(shù)WI(參見圖3)特別適合用作表示燃料15特性的參數(shù)?？芍苯油ㄟ^調(diào)節(jié)燃料溫度T來將沃伯指數(shù)調(diào)節(jié)至一預(yù)期值。作為可選方案，如果當(dāng)實(shí)際值與目標(biāo)值之間存在偏差時(shí)，可通過在燃料中注入一介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對沃伯指數(shù)WI進(jìn)行必要的校正。蒸汽、水和氮作為合適的惰性介質(zhì)，有助于將沃伯指數(shù)WI調(diào)節(jié)至目標(biāo)值。作為可選方案，也可將沖擊流密度比用作一可行參數(shù)并對其進(jìn)行測定和分析。為了達(dá)到盡可能低的氮氧化物排放量，可以借助燃料處理裝置23對一表示燃料特性的參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)節(jié)。在燃料處理裝置23中經(jīng)過上述處理的燃料15隨后被輸送至燃燒器13，在其內(nèi)部與燃燒用空氣7混合，形成燃料-空氣混合物，并如上面已經(jīng)詳細(xì)描述過的那樣在燃燒區(qū)域11內(nèi)進(jìn)行燃燒。
沃伯指數(shù)WI以特別的方式表示當(dāng)前燃料組成的特性。如圖3詳細(xì)所示，沃伯指數(shù)WI與燃料溫度T之間的關(guān)系很簡單。圖3所示的圖表顯示的是在不同的燃料組成情況下沃伯指數(shù)WI與燃料溫度T之間的函數(shù)關(guān)系。特性曲線K1、K2和K3分別表示一種特殊的燃料組成。沃伯指數(shù)WI與燃料溫度T的平方根成反比。由于沃伯指數(shù)表示燃料組成的特性，也可將沃伯指數(shù)WI與燃?xì)廨啓C(jī)1工作時(shí)相應(yīng)的氮氧化物排放量聯(lián)系起來。因此，沃伯指數(shù)存在一“最佳”值WISOL，其相應(yīng)表示較低的氮氧化物排放量，并且該氮氧化物排放量被記錄下來。因而當(dāng)在燃?xì)廨啓C(jī)1工作過程中燃料組成發(fā)生變化時(shí)，沃伯指數(shù)WI也會(huì)發(fā)生變化。這一變化可通過分析裝置27確定。通過調(diào)節(jié)燃料溫度T可對沃伯指數(shù)WI進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在溫度為TOPT(K2)時(shí)重新達(dá)到沃伯指數(shù)額定值WISOL，從而確保實(shí)際的氮氧化物排放量不超過氮氧化物排放量的一預(yù)期值。
當(dāng)燃料組成發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明的建議是在燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，通過各種措施修改噴射燃料的射入深度，由此修改和校正混合流場。對此，本發(fā)明的建議是，根據(jù)預(yù)期的氮氧化物排放量對一表示燃料特性的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。將燃料組成的變化情況傳輸給一檢查控制系統(tǒng)，所述燃料組成的變化情況通過手動(dòng)輸入或借助于一測量與分析系統(tǒng)27進(jìn)行傳輸，該測量與分析系統(tǒng)27整合在所述控制系統(tǒng)中，并且持續(xù)地測量燃料組成。借助一合適的轉(zhuǎn)換規(guī)則(例如沃伯指數(shù)調(diào)節(jié))可實(shí)施適當(dāng)?shù)臏y量?？尚蟹桨咐缬型ㄟ^預(yù)熱或降低燃料預(yù)熱溫度來改變?nèi)剂蠝囟龋诶鐬槿加偷囊簯B(tài)燃料內(nèi)摻入蒸汽、氮或類似物質(zhì)或者水。沃伯指數(shù)是一適用于直接描述相應(yīng)燃料特性的變量，對此盡管存在不同的定義，但這些定義最終都可歸結(jié)為，沃伯指數(shù)相同的介質(zhì)在熱輸入量相同的情況下可在燃料噴嘴上引起相同的壓力損耗。噴射燃料在燃燒用空氣中的射入深度與所述壓力損耗之間存在聯(lián)系，因此，對一表示燃料特性的參數(shù)(例如沃伯指數(shù))的使用和調(diào)節(jié)代表了一種簡單的轉(zhuǎn)換規(guī)則，該轉(zhuǎn)換規(guī)則可以在燃料組成不同的情況下，將氮氧化物排放量調(diào)節(jié)為預(yù)期的氮氧化物排放量。同樣也可使用其他的調(diào)節(jié)變量，例如沖擊流密度比。
權(quán)利要求
1.一種操作燃燒器(13)的方法，其中，將一燃料(15)輸送至所述燃燒器(13)，將其注入燃燒用空氣(7)，并與所述燃燒用空氣(7)混合成一燃料-空氣混合物，所述燃料-空氣混合物在一燃燒室(11)內(nèi)進(jìn)行燃燒，其特征在于，針對一預(yù)定的氮氧化物排放量對一燃料特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到降低氮氧化物排放量的目的，其中，對表示所述燃料(15)特性的參數(shù)的變化進(jìn)行測定，并使噴射燃料在所述燃燒用空氣中的射入深度與所述參數(shù)變化相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將表示所述燃料(15)特性的參數(shù)的變化傳輸給一控制系統(tǒng)(29)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對表示所述燃料(15)特性的參數(shù)進(jìn)行持續(xù)測定，并在所述控制系統(tǒng)(29)中對所述參數(shù)進(jìn)行分析。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對所述燃料特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其與表示所述燃料(15)特性的參數(shù)的一基準(zhǔn)值或目標(biāo)值相符，所述基準(zhǔn)值或目標(biāo)值與所述預(yù)定的氮氧化物排放量相對應(yīng)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將沃伯指數(shù)(WI)用作一表示所述燃料(15)特性的參數(shù)并對其進(jìn)行測定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過計(jì)算公式WI=LHVSG·T/TRef]]>來測定所述燃料(7)的沃伯指數(shù)(WI)，其中，LHV表示所述燃料較低的熱值，T表示所述燃料的絕對溫度，SG表示標(biāo)準(zhǔn)條件下所述燃料(15)相對于空氣的比重，TRef表示一基準(zhǔn)溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，針對一預(yù)定的氮氧化物排放量對所述燃料的溫度(T)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)出預(yù)期的沃伯指數(shù)(WI)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，以一種受控方式在所述燃料(15)中摻入一介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對所述燃料特性的調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將蒸汽、水、氮或碳?xì)浠衔镉米魉鼋橘|(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將沖擊流密度比作為一由所述燃料(15)決定的參數(shù)并對其進(jìn)行測定和分析。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法用于操作一燃?xì)廨啓C(jī)的一燃燒器。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將一特別為煤氣的合成氣、油或天然氣用作所述燃料(15)。
13.一種用于實(shí)施根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法的裝置(23)，其具有一分析裝置(27)與一檢查控制系統(tǒng)(29)，所述分析裝置(27)用于在燃燒器工作時(shí)對當(dāng)前燃料組成進(jìn)行分析，所述檢查控制系統(tǒng)(29)用于進(jìn)行偏差測定以及用于將一表示燃料特性的參數(shù)調(diào)節(jié)至一目標(biāo)值，該目標(biāo)值對應(yīng)于預(yù)定的污染物排放量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述檢查控制系統(tǒng)(29)被設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)所述燃料(15)的燃料溫度(T)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述檢查控制系統(tǒng)(29)具有受控向所述燃料(15)中注入一介質(zhì)的構(gòu)件，所述介質(zhì)特別為蒸汽、水、氮或碳?xì)浠衔铩?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作一燃燒器(13)的方法，其中，將一燃料(15)輸送至所述燃燒器(13)，將其注入燃燒用空氣(7)，與所述燃燒用空氣(7)混合成一燃料－空氣混合物，并在一燃燒室(11)內(nèi)進(jìn)行燃燒。為實(shí)現(xiàn)特低氮氧化物燃燒，本發(fā)明建議，通過針對一預(yù)定的氮氧化物排放量對燃料特性進(jìn)行調(diào)節(jié)來降低氮氧化物排放量，其中，對一表示所述燃料(15)特性的參數(shù)的變化進(jìn)行測定。這種參數(shù)可例如為沃伯指數(shù)(WI)。此外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施所述方法的裝置，所述裝置包括一燃料處理裝置(23)，所述燃料處理裝置具有一用于分析當(dāng)前燃料組成的分析裝置(27)與一檢查控制系統(tǒng)(29)。
文檔編號(hào)F02C3/30GK101040148SQ200580034643
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者伯恩德·普拉德 申請人:西門子公司