[发明专利]具有多个燃料供应管线的燃烧设备内的燃料比例控制

说明书

技术领域

本发明总体涉及燃烧设备，以及特别是涉及通过燃气涡轮机构成 的燃烧设备。

背景技术

燃烧设备用于特别的环境，包括燃气涡轮机、熔炉和锅炉。

典型的燃气涡轮机配置的实例在图1中表示。燃气涡轮机包括位 于一端处的空气入口10，随后是压缩机级11，其中进入的空气被压缩 以便适用于一个或多个燃烧器(combustor)12，燃烧器12围绕涡轮 机轴线13周向分布。燃料被引入14处的燃烧器，并且与离开压缩机 级11的压缩空气一部分混合。通过燃烧器内燃烧产生的热气体引导到 一组引导轮叶16，并且涡轮机叶片16和形成轴线13的轴因此转动。 涡轮机叶片15继而转动压缩机级11的叶片，使得一旦在操作中，压 缩空气通过燃气涡轮机本身供应。

典型的燃烧器的一部分在图2A中表示。(图2B是沿着图2A所示 的线III-III的截面图)。燃烧器是四个部分：前端部分20、涡流器部 分21、喷燃器(burner)预燃室部分22以及燃烧容积23。主要燃料 通过前端部分20经由导管24被引入涡流器21，同时导引燃料经由具 有位于器端部的导引燃料喷嘴29的导管25进入喷燃器空间。主要和 导引燃料流来自于燃料分流阀26，阀26通过代表燃烧器的中燃料供应 装置的燃料供应装置27供应。主要燃料流经由一组燃料喷嘴(或喷射 器)28进入涡流器，从中它沿着涡流器轮叶30引导，在该过程中与进 入的压缩空气混合。得到的空气/燃料混合物保持喷燃器火焰30。来自 于此火焰的热空气进入燃烧容积23。燃气涡轮机将通常包括多个这样 的燃烧器，在这种情况下主要和导引燃料流分配将通常如图3所示。

常见的问题在于由于这种燃烧器内产生的高温，燃烧器的多个组 成部件具有过热的危险，这会严重损坏燃烧器，或者至少损害其性能。 本发明的目的在于提供一种减小这种过热危险的燃烧设备。

按照本发明的第一方面，提供一种燃烧设备，该设备包括：去往 设备的燃料供应管线；至少一个喷燃器，包括去往至少一个喷燃器的 多个燃料供应管线，去往至少一个喷燃器的多个燃料供应管线内的燃 料供应与去往设备的燃料供应管线内的燃料供应相对应；与至少一个 喷燃器相关的燃烧容积；位于设备的温度传感器，以便能够传递与被 保护而不使其过热的设备一部分相关的温度信息，以及控制器配置， 配置成根据通过温度传感器检测的温度改变去往至少一个喷燃器的一 个或多个喷燃器的燃料供应，以便将被保护的所述部分的温度保持在 预定最大极限以下，同时将去往设备的燃料供应管线内的燃料供应保 持大致恒定。

多个燃料供应管线可包括第一主要燃料供应管线和去往每个至少 一个喷燃器的第二导引燃料供应管线。作为选择，第一和第二燃料供 应管线可是去往每个至少一个喷燃器的第一和第二主要燃料供应管 线。

控制器配置可以配置成改变至少一个喷燃器的至少一个内的第一 和第二燃料供应管线内的燃料供应比例，同时将去往喷射的总容量供 应保持大致恒定。作为选择，该设备可包括多个喷燃器，并且控制器 配置配置成改变一个喷燃器内的第一和第二燃料供应管线内的燃料供 应比例，同时使得去往该喷燃器的总燃料供应变化，去往该喷燃器的 总燃料供应的变化通过去往另外一个或多个喷燃器的总燃料供应的相 应的相反变化来补偿。

燃烧设备可以是燃气涡轮发动机，并且燃烧容积可包括燃气涡轮 发动机的燃烧容积。作为选择，燃烧设备可以是锅炉或熔炉。

温度传感器可以位于被保护部分上或内部，所述被保护部分可以 是：至少一个喷燃器的前表面、至少一个喷燃器的预燃室壁、燃烧容 积的壁以及位于喷燃器的涡流器腔室内的喷管。

温度传感器可以定位成能够检测进入至少一个喷燃器的气体的温 度。作为选择，在燃烧设备是燃气涡轮机的情况下，它可以定位在燃 烧容积的下游端，以便能够检测燃气涡轮发动机的涡轮轮叶的温度。 作为另一选择，温度传感器可定位在去往至少一个喷燃器的燃料供应 管线内。

燃烧设备最好包括检测燃烧容积内的压力变化的压力传感器、配 置成另外改变去往至少一个喷燃器的一个或多个的燃料供应的控制器 配置，以便将燃烧容积内的压力变化保持在预定最大极限以下。

在本发明的第二方面，用于控制为燃烧设备提供供应的第一和第 二燃料供应管线内的燃料比例的方法，包括如下步骤：

(a)确定趋于朝着操作的第一不希望区域运动设备的操作点的第 一参数数值是否超过预定最大极限；