[发明专利]用于具有穿孔火焰稳定器的燃烧器的控制系统

说明书

本申请公开了用于具有穿孔火焰稳定器的燃烧器的控制系统。燃烧系统包括穿孔火焰稳定器、预热燃料分配器、主燃料分配器、氧化剂源、传感器阵列、和控制器。氧化剂源输出氧化剂。预热燃料分配器支持预热火焰，该预热火焰被配置成当燃烧系统处于预热状态时通过输出预热燃料来预热穿孔火焰稳定器。主燃料源在标准操作状态下输出主燃料。穿孔火焰稳定器被配置成在标准操作状态下支持主燃料和氧化剂的燃烧反应。传感器被配置成感测预热火焰和穿孔火焰稳定器的参数，并向控制器输出传感器信号。控制器执行软件指令，包括响应于传感器信号调节主燃料、预热燃料、和氧化剂的流。

概述

实施例包括燃烧系统，该燃烧系统包括穿孔火焰稳定器。燃烧系统被配置成在预热状态下和标准操作状态下操作。在预热状态下，燃烧系统以预热燃料和氧化剂支持预热火焰。预热火焰被定位成将穿孔火焰稳定器加热到操作温度。在标准操作状态下，穿孔火焰稳定器保持主燃料和氧化剂的燃烧反应。可选地，主燃料和预热燃料可以是相同的燃料。根据一些实施例，主燃料和/或预热燃料可以包括燃料混合物。在实施例中，主燃料和预热燃料是天然气。

根据实施例，燃烧系统包括预热火焰传感器，该预热火焰传感器被配置成感测预热火焰的状况并输出指示预热火焰的状况的传感器信号。燃烧系统包括穿孔火焰稳定器传感器，其被配置成感测穿孔火焰稳定器或由穿孔火焰稳定器保持的燃烧反应的状况，并输出指示穿孔火焰稳定器或燃烧反应的状况的传感器信号。燃烧系统包括控制器，该控制器被配置为接收来自预热火焰传感器和穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号。控制器被配置成执行被存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令，以响应来自穿孔火焰稳定器传感器和预热火焰稳定器传感器的传感器信号，自动调节燃烧系统的参数，并自动在预热状态和标准操作状态之间转换燃烧系统，和/或使用替代方法或设备，以维持稳定和安全的燃烧或除预热状态和标准操作状态之外的稳定和安全状态。控制器通过控制配置成调节燃烧系统的部件的一个或更多个致动器来调节燃烧系统和在状态之间转换。

根据实施例，火焰稳定性传感器被定位成感测在(例如，主)燃料喷嘴和穿孔火焰稳定器之间的区域中的火焰状况(例如，火焰的存在或不存在)，发明人发现所述区域表征主燃烧反应不稳定性。例如，火焰稳定性传感器可以被定位在燃料喷嘴和穿孔火焰稳定器之间的中途。控制器可以在从火焰稳定性传感器接收到与被定位的区域中火焰的至少瞬时存在相对应的不稳定性信号时，并且响应地执行至少瞬时存在燃烧反应不稳定性的逻辑判定。控制器可以响应地将燃烧反应不稳定性的事件写入日志文件和/或使对应于该事件的电子显示状态被提供给操作工程师等。可选地，控制器可使一个或更多个致动器修改操作状况来增加主燃烧反应稳定性。例如，控制器可导致对火焰通风装置的致动以增加在燃料喷嘴和穿孔火焰稳定器之间的流体流速或流体冷却，导致风门打开以增加空气体积输送，导致鼓风机增加功率以增加空气体积输送，导致阀暂时暂停燃料输送，和/或导致穿孔火焰稳定器的加热器启动。

一个实施例是包括穿孔火焰稳定器的燃烧系统。该燃烧系统被配置成在预热状态下和在标准操作状态下操作。在预热状态下，燃烧系统以预热燃料和氧化剂支持预热火焰。预热火焰被定位成将穿孔火焰稳定器加热到操作温度。在标准操作状态下，穿孔火焰稳定器保持主燃料和氧化剂的燃烧反应。燃烧系统包括预热火焰传感器，该预热火焰传感器被配置成感测预热火焰的状况，并输出指示预热火焰的状况的传感器信号。燃烧系统包括穿孔火焰稳定器传感器，其被配置成感测穿孔火焰稳定器的状况，并输出指示穿孔火焰稳定器的状况的传感器信号。燃烧系统包括控制器，该控制器被配置为接收来自预热火焰传感器和穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号。控制器被配置成执行被存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令，以响应于来自穿孔火焰稳定器传感器和预热火焰稳定器传感器的传感器信号在显示器上输出消息，该消息提示燃烧系统的操作者调节燃烧系统的参数并在预热状态和标准操作状态之间转换燃烧系统。