[发明专利]燃烧设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧设备。

更具体地，本发明涉及的燃烧设备包括：空气入口；至少一个燃烧器；至所述燃烧器的多个燃料供应管线；排气口；用于测量排气口中气体量的测量装置；和设置成改变多个燃料供应管线中燃料供应以便控制排气口中气体量的控制单元，该改变是根据所测量的排气口中的气体量进行的。

背景技术

一个这样的燃烧设备示于附图的图1中，该燃烧设备包括燃气涡轮发动机，图1是穿过该发动机的一个纵向横截面。

发动机包括空气入口1、压缩机级3、燃烧器5、一系列转子叶片9、转子轴11和排气口13。空气进入空气入口1，在压缩机级3中被压缩，并与燃料混合，混合物在燃烧器5中燃烧。燃烧产生的热气体驱动转子叶片9，由此驱动转子轴11。转子轴11：i）提供了机械转矩以便传送发动机所作的功，而且ii）驱动压缩机级3，以便通过空气入口1吸入另外的空气。跟随着转子叶片9，热气体通过排气口13离开发动机。

发动机进一步包括发动机燃料供应管线21、燃料分流阀23、连接至每个燃烧器5的一个或多个燃料供应管线17和引燃燃料供应管线19（图1只示出了至一个燃烧器的主燃料供应管线和引燃燃料供应管线）、位于排气口13中用来测量排气口中的氮氧化物（NOx）的量的测量装置15和基于所测量的排气口中NOx的量来调节燃料分流阀23设置的控制单元25。燃料分流阀23将发动机燃料供应管线21上接收的燃料在至每个燃烧器5的主燃料供应管线17和引燃燃料供应管线19之间分配。附图的图2示出了燃料通过燃料分流阀23供应到燃烧器5。控制单元25调节燃料分流阀23的设置，以控制排气口中NOx的量。

附图的图3和图4更详细地示出了燃烧器5，图3是穿过燃烧器的一个纵向横截面，图4是图3中直线IV-IV上的横截面。

燃烧器5包括前端部27、径向旋流器29、前室（pre-chamber）31和燃烧室33。主燃料供应管线17上接收的主燃料传递到位于流动槽39底部37中的主燃料喷嘴35，流动槽39被限定在径向旋流器29的相邻楔形轮叶41之间。主燃料进入流动槽，在此它与沿着流动槽大致在径向方向上向内移动的空气混合。主燃料和空气的混合物沿着流动槽向内移动，在径向旋流器的中央区域43中产生主燃料和空气的旋涡混合物。引燃燃料供应管线19上接收的引燃燃料传递到前端部27的端面47中的引燃燃料喷嘴45，引燃燃料还由此进入中央区域43。i）主燃料和空气的混合物以及ii）进入中央区域43的引燃燃料，i）和ii）这两者的供应保持了燃烧器前室31和燃烧室33中的燃烧。

进入中央区域43时主燃料与空气的混合物包括用于燃烧的供应物的预混合贫燃组分。进入中央区域43时引燃燃料包括用于燃烧的供应物的未预混合的富燃组分。预混合贫燃组分的优点在于，它会产生相对低的NOx；但缺点是，它会产生相对不稳定的燃烧（相对不稳定的火焰）。未预混合的富燃组分的优点在于，它会产生相对稳定的燃烧（相对稳定的火焰）；但缺点是，它会产生相对较高的NOx。

因此，当测量装置15测量到不可接受的高水平的NOx时，控制单元25调节燃料分流阀23的设置，以降低提供给引燃燃料供应管线19的燃料份额，因此相应增加提供给主燃料供应管线17的燃料份额。这有降低NOx的效果，但风险是可能产生不稳定的燃烧。

已经发现，对于图1-4的燃气涡轮发动机，有时，当供应到引燃燃料供应管线的燃料份额降低到NOx通常会下降到可接受水平的这样一种水平时，结果是，控制单元进一步降低该份额，从而导致不稳定燃烧和发动机故障，而这并非偶然事件。

发明内容

根据本发明，提供了一种燃烧设备，包括：空气入口；用于测量空气入口中气体量的第一测量装置；至少一个燃烧器；多个至所述燃烧器的燃料供应管线；排气口；用于测量排气口中气体量的第二测量装置；和设置成改变多个燃料供应管线中燃料供应以便控制排气口中气体量的控制单元，该改变是根据所测量的空气入口中的气体量和所测量的排气口中的气体量两者进行的。

附图说明

现在将参照附图以示例方式来描述本发明，附图中：

已被提到的图1示出了穿过燃气涡轮发动机的一个纵向横截面； 

已被提到的图2示出了燃料通过图1发动机的燃料分流阀供应到图1发动机的燃烧器中；

已被提到的图3是穿过图1发动机的燃烧器的一个纵向横截面；

已被提到的图4是图3中的直线IV-IV上的横截面； 

图5是穿过本发明燃气涡轮发动机的一个纵向横截面；