[发明专利]使用引燃空气控制燃烧系统的操作点的技术

说明书

提出了一种用于控制向燃烧系统的燃烧器提供的引燃燃料/引燃空气的比例以用于更改该燃烧系统的操作点的方法。首先，检查第一参数(例如，温度)的值，如果该值等于或超过将操作点置于第一不期望的操作区域的第一参数的预先确定的最大极限，则更改引燃燃料/引燃空气的比例，使得第一参数的值移动到低于第一参数的预先确定的最大极限。类似地，检查第二参数(例如，压力)的值，如果该值等于或超过将操作点置于第二不期望的操作区域的第二参数的预先确定的最大极限，则再次更改引燃燃料/引燃空气的比例，使得第二参数的值移动到低于第二参数的预先确定的最大极限。还提出了一种燃烧系统。

技术领域

本发明总体上涉及用于控制燃烧系统的操作点的技术，更特别地涉及使用引燃空气控制燃烧系统的操作点的技术。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，目的是标识注入到燃烧室中的引燃燃料和主燃料之间的最佳燃料分流比，从而可以实现燃气涡轮发动机的最佳的操作。引燃燃料和主燃料之间的分流比通常由默认分流曲线表示，该曲线示出了推荐用于不同负载水平或点火温度的引燃燃料与总燃料(即，主燃料和引燃燃料)的比例。特别地，要避免金属的高温(诸如燃烧器喷尖/燃烧器面的高温)，以及燃烧室中的高动态，同时期望在产生最少的污染物(诸如NOx之类)的情况下提高发动机的可靠性。例如，可以利用已知燃烧系统的大量经验，基于使用贫主燃料(lean main-fuel)和空气混合物来实现低NOx混合物排放。

然而，在实践中，由于在生成默认分流图的期间无法准确预测的多种原因，燃烧系统的操作点并不完全遵循默认分流图并且倾向于移动到不期望的操作区域中。一些原因是所使用的燃料类型，在一种类型与另一类型之间以及由于组分的百分比不同、环境条件变化、意外的负载波动等而在同一类型之间存在显著差异。为了解决这个问题，已经设计了用于实时监视和控制操作点的几种技术，这些技术允许相对于由默认分流曲线建议的默认分流来改变或调整引燃燃料和主燃料的比例，以用于随着逐渐增加的负载来导航操作点，并且避免不期望的操作区域。

WO 2007/082608公开了一种燃烧装置，包括进入燃料供应管线，该进入燃料供应管线向一个或多个燃烧器供应多个燃料供应管线中的燃料。燃烧器包括燃烧腔。温度传感器位于装置中，以便产生与装置的组成部分有关的温度信息，该组成部分要防止过热。该装置还包括控制装置，该控制装置检测温度传感器的输出，并且依据该输出来更改向燃烧器中的一个或多个燃烧器的燃料供应，以便将部件的温度保持在低于最大值，同时保持进入燃料供应管线中的燃料基本上恒定。控制单元还努力调整装置的操作条件，使得压力振荡保持在低于最大值。

EP 2442031 A1公开了一种燃烧设备控制单元以及一种燃烧设备(例如，燃气涡轮)，该燃烧设备控制单元在至少一个操作参数的基础上确定燃烧设备是否处于预先定义的操作阶段。响应于此来生成控制信号，该控制信号被配置为用于在燃烧设备处于预先定义的操作阶段的情况下，在预先确定的时间之内将至少两个不同的输入燃料流的比例设定为预先确定的值。

WO 2011/042037 A1公开了一种燃烧装置，具有控制装置，该控制装置被布置为基于温度信息和压力信息以及其他信息来改变向一个或多个燃烧器的燃料供应。该其他信息指示在由时间信息限定的时间跨度内，一个信号随时间的进展(诸如将要保护的期望部分的温度维持在低于预先确定的最大温度极限，并且诸如将燃烧腔内的压力变化保持在低于预先确定的最大压力变化极限)，同时保持供应到装置的燃料供应管线中的总燃料基本上恒定。

WO 2015/071079 A1公开了一种具有预测排放监视能力的智能控制方法。该公开提出了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧装置系统，具有燃烧室，引燃燃料和主燃料可注入到该燃烧室中并且在其中燃烧，其中由烧掉的引燃燃料和烧掉的主燃料生成的废气从燃烧室中被排出。控制单元被耦合到燃料控制单元，用于调整引燃燃料的比例。控制单元适于在温度信号、燃料信号、质量流量信号和燃料分流比的基础上来确定废气的预测污染物浓度。