[发明专利]控制燃料分配量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制燃料分配量的方法，更具体地是控制燃气轮机的燃烧室中的燃料分配量的方法。

背景技术

燃气轮机基本包括压缩机、燃烧室、涡轮机和排气通道。在压缩机中，压缩空气为燃烧过程做准备。燃料被喷射到燃烧室内，在燃烧室中燃料与来自压缩机的压缩空气混合并燃烧。然后，来自燃烧室的热的加压气体被导向涡轮叶片以驱动涡轮机。在穿过涡轮机之后，燃烧气体通过排气通道排出。

文献WO 02/12795A2公开了一种燃烧室，该燃烧室的操作采用两种不同的燃料流。这些燃料流中的一种被称为引燃燃料流。该引燃燃料流被直接喷射到燃烧室内并且是发动机起动过程中的唯一燃料流。一旦发动机达到其运转速度的某个百分比，那么除了引燃燃料之外，还将预混合燃料流(主燃料流)添加到燃烧室内。该预混合燃料流在进入燃烧室之前与空气混合，因此命名为“预混合”。通过控制引燃流与预混合流的比率，能够调节一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NO_x)的排放水平。在国际公开No.WO 96/02796(Sjunneson等)中公开了具有引燃燃料流和预混燃料流的燃烧室的示例。文献WO 02/12795A2还公开了一种控制，该控制用于调节预混燃料流与引燃燃料流之间的分配量以控制火焰温度并因此最少化排放物。

在文献www.ecuinternational.com/pti，Mike Stock，SermatecPowersolutions中，公开一种对采用两个燃料流的燃烧室进行操作的方法。该操作方法包括主操作模式、贫-贫(lean-lean)操作模式和预混合操作模式。只有在预混合模式中才能获得低的NO_x和CO排放物。

引燃燃烧器包括通过主喷嘴的纯燃料的喷射和燃烧，而主燃烧器包括通过副喷嘴的与空气预先混合的燃料的喷射和燃烧。

某些燃气轮机发动机的快速负载降低会导致火焰中断，原因是引燃流变得过贫，而引燃流变得过贫则是由于用来确定所需燃料分配量的温度测量存在滞后所导致的。对于大的负载降低而言，最小引燃燃料分配量基于燃料需求的阶跃变化而触发的，但是这对快速斜坡式负载变化不起作用，因为在快速斜坡式负载变化中燃料流不存在足够大的阶跃变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种有益的方法，该方法用于控制燃气轮机的燃烧室中的燃料分配量，特别是在快速的负载变化情况下用于控制燃气轮机的燃烧室中的燃料分配量。

该目的通过具有权利要求1的特征的控制燃料分配量的方法来实现。从属权利要求记载了本发明的进一步发展。

在负载降低的情况下，对燃气轮机的燃烧室中的引燃燃料流和主燃料流的燃料分配量进行控制的创造性方法包括监控燃料需求的变化率。根据燃料流需求的变化率，添加附加的引燃燃料流。

在快速斜坡式负载降低的过程中，在总燃料流快速减少的同时以这种方式临时性地增大引燃燃料分配量会降低火焰中断的几率。

在本发明的有益实施方式中，在负载降低之后，附加的引燃燃料流将被降低至零，使得在负载斜坡式降低之后引燃燃料流不会比所需量高。过高的引燃燃料流对燃气轮机的排放特性是有害的。

进一步地，当附加引燃燃料流的量降低至零时，对引燃燃料流施加比率极限，以防止在附加燃料流降低至零之后引燃燃料流变得太小。太小的引燃燃料流会对火焰的稳定性造成负面影响。

在该创新性方法中，可例如在燃料需求的变化下冲给定的负值时，添加附加的引燃燃料流。在该方法的更高级的版本中，附加引燃燃料流的量取决于燃料流需求中的变化率，例如，燃料流需求中的变化率负得越多，则附加引燃燃料流的量就越高。

附加引燃燃料流的量必须从主燃料流中扣除，以使总燃料流维持在燃料流需求限定的水平。

通过下面参照附图对实施方式的描述，本发明进一步的特征、特性和优点将变得清楚。

附图说明

图1示出了燃气轮机的燃烧室的燃烧器组件。

具体实施方式

图1示意性地示出了燃气轮机的燃烧室的燃烧器组件23。该燃烧器包括引燃燃烧器21，引燃燃烧器21具有液态燃料通道1、喷嘴2、引燃气体通道3和中央空气通道5。燃烧器组件23还包括主燃烧器22，主燃烧器22具有主气体通道7、外部空气通道9、喷嘴管道11和喷嘴13。