用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)及方法。一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)包括渦輪排氣倉(cāng)室和在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器。熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口。排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件。該系統(tǒng)還包括用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪被廣泛用于工業(yè)和商業(yè)操作中。典型的燃?xì)鉁u輪包括入口區(qū)段、壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段以及排氣區(qū)段。入口區(qū)段清潔并調(diào)節(jié)工作流體(例如，空氣)，且將工作流體供應(yīng)到壓縮機(jī)區(qū)段。壓縮機(jī)區(qū)段增大工作流體的壓力，且將壓縮的工作流體供應(yīng)到燃燒區(qū)段。燃燒區(qū)段將燃料與壓縮的工作流體混合，且點(diǎn)燃該混合物，以生成具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體流向渦輪區(qū)段，燃燒氣體在該渦輪區(qū)段中膨脹以產(chǎn)生功。例如，渦輪區(qū)段中的燃燒氣體的膨脹可使連接到發(fā)電機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生電力。
[0003]供應(yīng)到燃燒區(qū)段中的燃料可為液體燃料、氣體燃料或液體燃料與氣體燃料的組合。在燃燒之前加熱燃料通?？稍鰪?qiáng)燃燒效率并減少非期望的氮氧化物(NOx)的排放。此夕卜，離開(kāi)渦輪區(qū)段的燃燒氣體通常具有相當(dāng)多的余熱，可在排到環(huán)境中之前提取余熱，以進(jìn)一步增強(qiáng)燃?xì)鉁u輪的整體效率。結(jié)果，用于通過(guò)使用離開(kāi)渦輪區(qū)段的燃燒氣體來(lái)加熱燃料的系統(tǒng)和方法將是有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)在下文的以下描述中闡明，或可從該描述中顯而易見(jiàn)，或可通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括渦輪排氣倉(cāng)室和在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器。熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口。排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件。該系統(tǒng)還包括用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室的再循環(huán)排氣流的器件。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例為一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括渦輪排氣倉(cāng)室和在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器。熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口。排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件，且混合倉(cāng)室位于再循環(huán)出口連接件處，該混合倉(cāng)室中帶有擋板。
[0007]在又一個(gè)實(shí)施例中，一種燃?xì)鉁u輪包括壓縮機(jī)、在壓縮機(jī)下游的燃燒器以及在燃燒器下游的渦輪。渦輪排氣倉(cāng)室在渦輪的下游，且熱交換器在渦輪排氣倉(cāng)室的下游。熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口。排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件。燃?xì)鉁u輪還包括用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室的再循環(huán)排氣流的器件。
[0008]一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，包括:
a.潤(rùn)輪排氣倉(cāng)室；
b.在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，其中，熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口；
C.排氣再循環(huán)倉(cāng)室，排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件；以及
d.用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的器件。
[0009]優(yōu)選地，用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的器件包括在再循環(huán)入口連接件處的三通閥。
[0010]優(yōu)選地，用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的器件包括排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的節(jié)流閥。
[0011]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在再循環(huán)出口連接件處的混合倉(cāng)室，混合倉(cāng)室中帶有擋板。
[0012]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在排氣出口與渦輪排氣倉(cāng)室之間的排氣返回連接件。
[0013]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在排氣出口與排氣返回連接件之間的排氣返回閥。
[0014]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括燃料旁通倉(cāng)室，燃料旁通倉(cāng)室具有熱交換器的燃料入口的上游的燃料旁通入口和熱交換器的燃料出口的下游的燃料旁通出口。
[0015]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室中的旁通燃料流的器件。
[0016]一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，包括:
a.潤(rùn)輪排氣倉(cāng)室；
b.在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，其中，熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口 ；
c.排氣再循環(huán)倉(cāng)室，排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件；以及
d.在再循環(huán)出口連接件處的混合倉(cāng)室，混合倉(cāng)室中帶有擋板。
[0017]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在再循環(huán)入口連接件處的三通閥。
[0018]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的節(jié)流閥。
[0019]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在排氣出口與渦輪排氣倉(cāng)室之間的排氣返回連接件。
[0020]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括在排氣出口與排氣返回連接件之間的排氣返回閥。
[0021]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括燃料旁通倉(cāng)室，燃料旁通倉(cāng)室具有熱交換器的燃料入口的上游的燃料旁通入口和熱交換器的燃料出口的下游的燃料旁通出口。
[0022]優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室中的旁通燃料流的器件。
[0023]一種燃?xì)鉁u輪，包括:
a.壓縮機(jī)；
b.在壓縮機(jī)下游的燃燒器；
c.在燃燒器下游的渦輪；
d.在渦輪下游的渦輪排氣倉(cāng)室；
e.在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，其中，熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口 ；
f.排氣再循環(huán)倉(cāng)室，排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件；以及
g.用于控制從排氣出口到排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的器件。
[0024]優(yōu)選地，還包括在再循環(huán)出口連接件處的混合倉(cāng)室，混合倉(cāng)室中帶有擋板。[0025]優(yōu)選地，還包括在排氣出口與渦輪排氣倉(cāng)室之間的排氣返回連接件。
[0026]優(yōu)選地，還包括燃料旁通倉(cāng)室，燃料旁通倉(cāng)室具有熱交換器的燃料入口的上游的
燃料旁通入口和熱交換器的燃料出口的下游的燃料旁通出口。
[0027]優(yōu)選地，還包括用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室中的旁通燃料流的器件。
[0028]在查閱說(shuō)明書(shū)時(shí)，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將更好地理解此類(lèi)實(shí)施例和其它實(shí)施
例的特征和方面。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]包括參照附圖的說(shuō)明書(shū)的余下部分中更具體地闡明了針對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員
的包括其最佳模式的本發(fā)明的完整且開(kāi)放的公開(kāi)內(nèi)容，在附圖中:
圖1為在本發(fā)明的范圍內(nèi)的示例性燃?xì)鉁u輪的框圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)的框圖；以及 圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)的框圖。
[0030]部件列表 10燃?xì)鉁u輪 12入口區(qū)段 14工作流體 16壓縮機(jī)
18壓縮的工作流體 20燃燒器 22燃料 24燃燒氣體 26渦輪 28軸
30發(fā)電機(jī) 32排出氣體
34排氣倉(cāng)室 36排氣管
40系統(tǒng) 42熱交換器 44排氣供應(yīng)連接件 46排氣返回連接件
48排出氣體供應(yīng)閥 50排出氣體返回閥 52排氣入口 54排氣出口 56燃料入口 58燃料出口
60風(fēng)機(jī) 62燃料滑道 64排氣再循環(huán)倉(cāng)室 66再循環(huán)入口連接件 68再循環(huán)出口連接件 70再循環(huán)排氣流 72再循環(huán)節(jié)流閥 80混合倉(cāng)室 82擋板
90燃料旁通倉(cāng)室 92燃料旁通入口 94燃料旁通出口 96旁通燃料流 98三通閥 100溫度傳感器 102沃布指數(shù)傳感器 104信號(hào) 106控制器 108控制信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)將詳細(xì)地進(jìn)行參照來(lái)呈現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，所附附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示例。詳細(xì)描述使用了數(shù)字和字母標(biāo)記來(lái)指代附圖中的特征。附圖和描述中的相似或類(lèi)似標(biāo)記的已經(jīng)用于指代本發(fā)明的相似或類(lèi)似的部分。如本文所用的那樣，用語(yǔ)"第一 〃、〃第二 〃以及〃第三〃可互換地使用，以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開(kāi)，且不旨在表示單獨(dú)構(gòu)件的位置或重要性。此外，用語(yǔ)〃上游〃和〃下游〃指的是構(gòu)件在流體通路中的相對(duì)位置。例如，如果流體從構(gòu)件A流向構(gòu)件B，則構(gòu)件A在構(gòu)件B的上游。相反，如果構(gòu)件B接收來(lái)自構(gòu)件A的流體流，則構(gòu)件B在構(gòu)件A的下游。
[0032]各個(gè)示例通過(guò)本發(fā)明的解釋的方式提供而非限制本發(fā)明。實(shí)際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中進(jìn)行修改和變型。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，所期望的是，本發(fā)明包含歸入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類(lèi)修改和變型。
[0033]本發(fā)明的各種實(shí)施例包括用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)通常包括在渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，該熱交換器允許渦輪排出氣體將余熱傳遞到燃燒器燃料。該系統(tǒng)還可包括排氣再循環(huán)倉(cāng)室、混合倉(cāng)室和/或用于控制來(lái)自熱交換器的再循環(huán)排氣流以在進(jìn)入熱交換器之前對(duì)渦輪排出氣體進(jìn)行調(diào)溫的器件。盡管可通常在燃?xì)鉁u輪的情況下描述并示出本發(fā)明的特定實(shí)施例，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將從本文的教授內(nèi)容中容易地理解，除非權(quán)利要求中明確地?cái)⑹?，否則本發(fā)明的實(shí)施例可與其它渦輪機(jī)一起使用，且本發(fā)明不限于燃?xì)鉁u輪。
[0034]圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于生成電力的示例性燃?xì)鉁u輪10的功能框圖。如圖所示，燃?xì)鉁u輪10通常包括入口區(qū)段12，該入口區(qū)段12可包括一系列過(guò)濾器、冷卻盤(pán)管、水分分離器和/或其它裝置，以?xún)艋鸵云渌绞秸{(diào)節(jié)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪10的工作流體(例如，空氣)14。工作流體14流向壓縮機(jī)16，且壓縮機(jī)16逐步向工作流體14給予動(dòng)能，以在較高的激勵(lì)狀態(tài)下產(chǎn)生壓縮的工作流體18。壓縮的工作流體18流向一個(gè)或多個(gè)燃燒器20，在該燃燒器20中，該壓縮的工作流體18在燃燒以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體24前與燃料22混合。該燃燒氣體24流經(jīng)渦輪26，以產(chǎn)生功。例如，軸28可將渦輪26連接到壓縮機(jī)16，以便渦輪26的操作驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16，以產(chǎn)生壓縮的工作流體18。作為備選或此外，軸28可將渦輪26連接到發(fā)電機(jī)30用于產(chǎn)生電力。來(lái)自渦輪26的排出氣體32流經(jīng)渦輪排氣倉(cāng)室34，該渦輪排氣室34可將渦輪26連接到在渦輪26下游的排氣管36。例如，排氣管36可包括熱回收蒸汽發(fā)生器(未示出)，該熱回收蒸汽發(fā)生器用于在釋放到環(huán)境中之前清潔并從排出氣體32提取額外的熱。
[0035]供應(yīng)到燃燒器20中的燃料22可包括本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的任何可用的燃料。例如，可能的燃料22可包括高爐氣體、焦?fàn)t氣體、天然氣、甲烷、氣化的液化天然氣(LNG)、氫氣、合成氣、丁烷、丙烷、烯烴、柴油、石油餾分以及它們的組合。一般來(lái)說(shuō)，在燃燒之前加熱液體燃料，增強(qiáng)了與壓縮的工作流體18的混合，且允許更貧的燃料空氣混合物的更完全的燃燒。圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于加熱燃燒器燃料22的系統(tǒng)40的框圖。如圖1和圖2中所示，系統(tǒng)40可連接到排氣倉(cāng)室34和/或排氣管36，以通過(guò)熱交換器42轉(zhuǎn)移排出氣體32的一部分，且轉(zhuǎn)移回排氣倉(cāng)室34和/或排氣管36。具體而言，系統(tǒng)40可包括連接到排氣倉(cāng)室34上的排氣供應(yīng)連接件44和連接到排氣倉(cāng)室34上的排氣返回連接件46，其中各個(gè)連接件44、46處的對(duì)應(yīng)的排出氣體供應(yīng)閥和排出氣體返回閥48、50用以控制或調(diào)節(jié)從排氣倉(cāng)室34和/或排氣管36中轉(zhuǎn)移的排出氣體32的量。排出氣體供應(yīng)閥和排出氣體返回閥48、50可為本領(lǐng)域中已知的用于備選地容許或防止流體流的任何類(lèi)型的球閥、閘門(mén)閥、蝶形閥、球形閥、氣閘或其它可變孔口。
[0036]熱交換器42通常包括排氣入口 52、排氣出口 54、燃料入口 56以及燃料出口 58。系統(tǒng)40中的風(fēng)機(jī)60可增大穿過(guò)熱交換器42的排出氣體32的壓差，以便排出氣體32可從排氣入口 52流經(jīng)熱交換器42到達(dá)排氣出口 54。在特定實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)60可具有可變的速度，以調(diào)整穿過(guò)熱交換器42的排出氣體32的流速和/或壓差。來(lái)自燃料供應(yīng)系統(tǒng)62的燃料22可類(lèi)似地從燃料入口 56流經(jīng)熱交換器42到達(dá)燃料出口 58。以此方式，熱交換器42可將余熱從排出氣體32傳遞到燃料22，以將燃料22加熱到期望的溫度。
[0037]進(jìn)入熱交換器42的燃料22的溫度可高于、低于或等于環(huán)境溫度，且流經(jīng)排氣倉(cāng)室34的排出氣體32的溫度可為1100華氏度或以上。該較大的溫差可在熱交換器42中產(chǎn)生非期望的熱應(yīng)力。如圖2中所示，系統(tǒng)40可包括排氣再循環(huán)倉(cāng)室64的形式的調(diào)溫器，以降低進(jìn)入排氣入口 52的排出氣體32的溫度。再循環(huán)入口連接件66在排氣出口 54的下游，且在排氣出口 54與排出氣體返回連接件46之間。再循環(huán)出口連接件68在排氣入口 52的上游，且在排氣入口 52與排氣供應(yīng)連接件44之間。系統(tǒng)40還包括用于控制從排氣出口 54到排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的再循環(huán)排氣流70的器件。該器件的功能為控制或調(diào)節(jié)從排氣出口54流出和進(jìn)入排氣再循環(huán)倉(cāng)室64的再循環(huán)排氣流70的量。用于控制從排氣出口 54到排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的再循環(huán)排氣流70的結(jié)構(gòu)可包括本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的流體流的一個(gè)或多個(gè)控制閥、節(jié)流閥、氣閘和/或傳感器的任何組合。例如，在圖2中所示的特定實(shí)施例中，用于控制從排氣出口 54到排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的再循環(huán)排氣流70的結(jié)構(gòu)為排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的節(jié)流閥72。節(jié)流閥72可為本領(lǐng)域中已知的用于控制流體流的球閥、閘門(mén)閥、蝶形閥、球形閥、氣閘或可變孔口。作為備選或此外，一個(gè)或多個(gè)排出氣體供應(yīng)閥和/或排出氣體返回閥48、50可有助于控制或調(diào)節(jié)從排氣倉(cāng)室34和/或排氣管36中轉(zhuǎn)移的排出氣體32的量，該排出氣體可用于流經(jīng)排氣再循環(huán)倉(cāng)室64。
[0038]如圖2中所示，系統(tǒng)40還可包括在再循環(huán)出口連接件68處的混合倉(cāng)室80。該混合倉(cāng)室80可為在其中和/或在混合倉(cāng)室80的下游帶有一個(gè)或多個(gè)擋板82的室、罐或其它適合的容積，以增強(qiáng)從排氣倉(cāng)室34和/或排氣管36中流出的相對(duì)較熱的排出氣體32與流經(jīng)再循環(huán)倉(cāng)室64的相對(duì)較冷的再循環(huán)排氣流70之間的混合。以此方式，排氣再循環(huán)倉(cāng)室64和/或混合倉(cāng)室80的組合可在排出氣體32到達(dá)熱交換器42的排氣入口 52之前調(diào)整排出氣體32的溫度，以減小穿過(guò)熱交換器42的熱應(yīng)力。此外，排氣再循環(huán)倉(cāng)室64和/或混合倉(cāng)室80還可使排出氣體32的溫度保持成低于與氣態(tài)燃料相關(guān)聯(lián)的自燃溫度且低于與液體燃料相關(guān)聯(lián)的焦化溫度。
[0039]參看圖2的左側(cè)，燃料22從燃料供應(yīng)系統(tǒng)62流經(jīng)熱交換器42的燃料入口和燃料出口 56、58，以獲取來(lái)自流經(jīng)熱交換器42的排出氣體32的余熱。燃料22的類(lèi)型、其對(duì)于氣體燃料的相關(guān)聯(lián)的沃布指數(shù)和/或其對(duì)于液體燃料的粘度為可用于對(duì)于燃料22確定期望的溫度以用于增強(qiáng)燃燒的因素。如圖2中所示，燃料旁通倉(cāng)室90允許燃料22的一部分繞過(guò)熱交換器42，以對(duì)于燃料22實(shí)現(xiàn)期望的溫度。燃料旁通倉(cāng)室90可包括熱交換器42的燃料入口 56上游的燃料旁通入口 92和熱交換器42的燃料出口 58下游的燃料旁通出口 94。
[0040]系統(tǒng)40還可包括用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室90中的旁通燃料流96的器件。該器件的功能在于控制或調(diào)節(jié)進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室90的旁通燃料流96的量。用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室90中的旁通燃料流96的結(jié)構(gòu)可包括本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的流體流的一個(gè)或多個(gè)控制閥、節(jié)流閥和/或傳感器的任何組合。例如，在圖2中示出的特定實(shí)施例中，用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室90中的旁通燃料流96的結(jié)構(gòu)為在燃料旁通入口 92處的三通閥98。三通閥98可包括本領(lǐng)域中已知的用于將流體流從一個(gè)流動(dòng)路徑分開(kāi)或分送到兩個(gè)流動(dòng)路徑中的球閥、閘門(mén)閥、蝶形閥、球形閥或其它可變孔口的組合。在備選實(shí)施例中，用于控制進(jìn)入燃料旁通倉(cāng)室90中的旁通燃料流96的結(jié)構(gòu)可包括在燃料入口 56上游和/或在燃料出口 58下游的燃料旁通倉(cāng)室90中的單獨(dú)的節(jié)流閥。
[0041 ] 可人工或遠(yuǎn)程地操作圖2中示出的各種排出氣體閥48、50、72、三通閥98和/或風(fēng)機(jī)60的速度。例如，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器100、沃布指數(shù)計(jì)102、熱量計(jì)、粘度計(jì)和/或其它傳感器可提供反映在系統(tǒng)40中的不同位置處的排出氣體32的溫度和燃料22的性質(zhì)的信號(hào)104。控制器106可接收信號(hào)104，且生成一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)108，以遠(yuǎn)程控制各種排出氣體閥48、50、72的位置、三通閥98的位置和/或風(fēng)機(jī)60速度，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)燃料22的期望的溫度和/或沃布指數(shù)?？刂破?06的技術(shù)效果在于，將反映排出氣體32的溫度和燃料22的性質(zhì)的信號(hào)104與預(yù)定的條件(例如，燃料溫度、排出氣體流量等)相比較，且生成用于操作各種閥64、66、68、98和風(fēng)機(jī)60速度的控制信號(hào)108。如本文使用的那樣,控制器106可包括微處理器、電路或其它編程邏輯電路的任何組合，且不限于任何特定的硬件結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。本文闡明的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可由一個(gè)或多個(gè)通用的或定制的控制器106實(shí)施，該控制器106適于任何適合的方式以提供期望的功能?？刂破?06可適于提供對(duì)本主題的補(bǔ)充的或與本主題無(wú)關(guān)的額外功能。例如，一個(gè)或多個(gè)控制器106可適于通過(guò)存取以計(jì)算機(jī)可讀的形式提出的軟件指令來(lái)提供所描述的功能。當(dāng)使用了軟件時(shí)，任何適合的編程、腳本或其它類(lèi)型的語(yǔ)言或語(yǔ)言組合可用于實(shí)施本文包含的教授內(nèi)容。然而，不必專(zhuān)門(mén)使用軟件或完全不使用軟件。例如，如在沒(méi)有需要的額外詳細(xì)論述的情況下將由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員理解到的那樣，本文闡明和公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的一些實(shí)施例還可由硬接線(xiàn)邏輯或其它電路實(shí)施，包括但不限于專(zhuān)用電路。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)執(zhí)行的軟件和硬接線(xiàn)邏輯或其它電路的各種組合也可是適合的。
[0042]圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)40的框圖。如之前相對(duì)于圖1和圖2中示出的實(shí)施例描述的那樣，該系統(tǒng)又包括熱交換器42、排氣供應(yīng)連接件44、風(fēng)機(jī)60、排氣再循環(huán)倉(cāng)室64、混合倉(cāng)室80以及燃料旁通倉(cāng)室90。然而，在該特定實(shí)施例中，針對(duì)用于控制從排氣出口 54到排氣再循環(huán)倉(cāng)室64的再循環(huán)排氣流70的器件的結(jié)構(gòu)為在再循環(huán)入口連接件66處的三通閥110。此外，如圖1和圖2中所示，未轉(zhuǎn)移到排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的排出氣體32可簡(jiǎn)單地排到或釋放到環(huán)境中，而不是返回渦輪排氣倉(cāng)室34或排氣管36。結(jié)果，風(fēng)機(jī)60可與排氣再循環(huán)倉(cāng)室64串聯(lián)地布置，大致減小了風(fēng)機(jī)60的所需的尺寸。
[0043]圖1至圖3中示出的實(shí)施例還可提供用于加熱燃燒器燃料22的方法，該方法通過(guò)回收來(lái)自排出氣體32的余熱來(lái)增強(qiáng)效率。例如，該方法可包括使排出氣體32流經(jīng)渦輪排氣倉(cāng)室34或渦輪管36，以及將排出氣體32的至少一部分轉(zhuǎn)移經(jīng)過(guò)在渦輪排氣倉(cāng)室34下游的熱交換器42。該方法還可包括使排出氣體32的一部分流經(jīng)排氣再循環(huán)倉(cāng)室64，以及控制或調(diào)節(jié)進(jìn)入排氣再循環(huán)倉(cāng)室64中的再循環(huán)排氣流70，以對(duì)到達(dá)熱交換器42的排出氣體32進(jìn)行調(diào)溫。作為備選或此外，該方法可包括在混合倉(cāng)室80中在再循環(huán)出口 68處將排出氣體32與再循環(huán)排氣流70混合。在特定的實(shí)施例中，離開(kāi)熱交換器42的排出氣體32可返回到渦輪排氣倉(cāng)室34和/或渦輪管36，或直接釋放到環(huán)境中。此外，該方法可包括經(jīng)過(guò)燃料旁通倉(cāng)室90并圍繞熱交換器42而使燃料42的一部分繞過(guò)。
[0044]所撰寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)使用了示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并能夠使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員實(shí)踐發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)且執(zhí)行任何所合并的方法。發(fā)明的可專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求限定，并可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同的結(jié)構(gòu)元件，那么，這樣的其他示例將在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，包括: a.潤(rùn)輪排氣倉(cāng)室； b.在所述渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，其中，所述熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口 ； c.排氣再循環(huán)倉(cāng)室，所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在所述排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在所述排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件；以及 d.用于控制從所述排氣出口到所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的再循環(huán)排氣流的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于控制從所述排氣出口到所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的所述再循環(huán)排氣流的所述器件包括在所述再循環(huán)入口連接件處的三通閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于控制從所述排氣出口到所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的所述再循環(huán)排氣流的所述器件包括所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室中的節(jié)流閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述再循環(huán)出口連接件處的混合倉(cāng)室，所述混合倉(cāng)室中帶有擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述排氣出口與所述渦輪排氣倉(cāng)室之間的排氣返回連接件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述排氣出口與所述排氣返回連接件之間的排氣返回閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括燃料旁通倉(cāng)室，所述燃料旁通倉(cāng)室具有所述熱交換器的所述燃料入口的上游的燃料旁通入口和所述熱交換器的所述燃料出口的下游的燃料旁通出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于控制進(jìn)入所述燃料旁通倉(cāng)室中的旁通燃料流的器件。
9.一種用于加熱燃燒器燃料的系統(tǒng)，包括: a.潤(rùn)輪排氣倉(cāng)室； b.在所述渦輪排氣倉(cāng)室下游的熱交換器，其中，所述熱交換器具有排氣入口、排氣出口、燃料入口以及燃料出口 ； c.排氣再循環(huán)倉(cāng)室，所述排氣再循環(huán)倉(cāng)室具有在所述排氣出口的下游的再循環(huán)入口連接件和在所述排氣入口的上游的再循環(huán)出口連接件；以及 d.在所述再循環(huán)出口連接件處的混合倉(cāng)室，所述混合倉(cāng)室中帶有擋板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述再循環(huán)入口連接件處的三通閥。
【文檔編號(hào)】F02C7/224GK103726931SQ201310480458
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】D.賈納帕尼迪, K.F.倫多, D.M.埃里克森, T.R.比爾頓, C.R.蓬佩 申請(qǐng)人:通用電氣公司