[发明专利]一种燃烧热声不稳定的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电站燃气轮机的一种控制方法，具体地说，是一种燃烧热声不稳定的控制方法。

背景资料

热声现象的发现由来已久，早期热声振动的研究范围主要集中于航空发动机的热声振动，目前，热声振动已频繁地出现在新一代的燃气轮机中，且其研究得到了广泛开展。

传统的燃气轮机燃烧器由旋流配风器和燃料给料装置两部分组成，这种燃烧器依靠旋转气流稳定燃烧，新一代燃气轮机大多采用贫燃预混燃烧的燃烧方式，可以降低NO_x排放，有很好的环保特性，但在运行过程中，燃气轮机面临一个很重要的问题，即燃烧室内存在低频大振幅的压力振荡。热声不稳定的存在，将使得设备工作偏离设计点，降低燃烧效率，增加污染物排放，并伴随着巨大的噪音；严重时将带来结构损坏，事故熄火。

现有的燃气轮机燃烧器采用反复设计和调试，通过实验规模的燃烧器模型进行热态试验和数值模拟相结合来调试热声不稳定的激发条件，进而改进燃烧器的结构来避免热声不稳定的激发，最后再进行工业应用。

但是，现有的燃气轮机燃烧器在现场中存在着以下缺点：工业规模的燃气轮机燃烧器在设计时排除了热声不稳定的激发，但是在现场往往由于种种因素重新诱发了热声不稳定，因此目前的燃气轮机燃烧器在热声不稳定的控制上缺乏简单可靠的方法。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种燃烧热声不稳定的控制方法，它解决了燃气轮机燃烧器的热声不稳定的问题，并提高了燃烧效率。

本发明的具体技术方案如下：

本发明是一种燃烧热声不稳定的控制方法，在常规燃烧器中加设高动量中心射流调节器，燃烧器通过中心射流加入15％以内的总空气流量的烟气，利用中心射流的湍流拟序结构调节并改善了燃烧过程。

本发明所述的燃烧热声不稳定的控制方法，大幅度提高了燃烧效率和大幅度降低了热声不稳定强度，解决了常规燃气轮机燃烧器受热声不稳定影响使得工作点偏离设计值的问题。

本发明的有益效果如下：

本发明根据燃气轮机燃烧器的工作要求和具体情况，增设了高动量中心射流调节器，燃烧器通过中心射流加入15％以内的总空气流量的烟气，利用中心射流的湍流拟序结构调节并改善了燃烧过程，采用湍流拟序结构的软控制方法，解决了常规燃气轮机燃烧器受热声不稳定影响使得工作点偏离设计值的问题，相比于常规的燃气轮机燃烧器，大幅度提高了燃烧效率，并且大幅度降低了热声不稳定强度，同时，燃烧器结构简单、运行可靠、维护低廉。

附图说明

图1是本发明专利的一种燃烧热声不稳定的控制方法的结构示意图；

图2是本发明专利的一种燃烧热声不稳定的控制方法的实验测试系统结构示意图。

图中，1是一次风，2是二次风，3是燃料风，4是高动量中心射流。

具体实施方式

下面参照说明书附图对本发明的技术方案作进一步具体说明：

图1是本发明专利的一种燃烧热声不稳定的控制方法的结构示意图，由常规的旋流燃烧器加设高动量中心射流调节装置组成。这里给出的燃烧器仅仅是常规燃烧器的一种，通过调节一次风1和二次风2的比例来调节旋流强度以实现不同的稳燃机理，在实际使用时可采用不同形式的常规燃烧器，如带叶片的旋流燃烧器或直流燃烧器。图1中，通高动量中心射流4的装置为本发明专利的核心装置，通过这一装置可解决常规燃烧器燃烧时的热声不稳定，同时提高了系统的燃烧效率。图1中燃烧器上部为燃烧室，不同的设备有不同的燃烧室结构和尺寸。

图2是本发明专利的一种燃烧热声不稳定的控制方法的实验测试系统结构示意图。测试采用甲烷作为燃料，空气作为氧化剂。空气通过两个流量计计量后分别从旋流燃烧器的通一次风1的通道和通二次风2的通道进入，然后通过各自通道中的旋流叶片进入燃烧室。CH₄通过流量计计量后从旋流燃烧器的通燃料风3的通道中引入燃烧室进行燃烧。

在燃烧室内设计有动态压力传感器安装口，燃烧过程中的脉动压力信号采用数据采集器进行采集后，送入计算机进行保存和分析。

燃烧器产生的尾气大部分去尾气处理，少量尾气通过烟气循环泵后，进入流量计计量后从旋流燃烧器的通高动量中心射流4的通道中引入燃烧室。

高动量中心射流4从燃烧器尾气引出设定的流率，向燃烧器内加入15％以内的总空气流量的烟气，利用高动量中心射流4的湍流拟序结构调节并改善了燃烧过程。