[发明专利]用于燃气轮机干式低NOX燃烧器校正参数控制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种燃烧器，更具体地说，本发明涉及一种燃气轮机燃烧器。 

背景技术

当今的燃气轮机技术致力于降低氮化物(NO_X)和碳氢化合物的排放。完成这种降低排放的技术通常会导致热力学效率的降低或者成本费用相对较大的增加。 

通常发现，在燃气轮机燃烧器的高温状态下，氧化剂中的氮发生反应而产生NOX化合物。可以通过降低燃烧器中的最大火焰温度来减少NO_X的形成。向燃烧器内喷射蒸汽能降低燃烧器内最大火焰温度，但是这样做的代价是降低了热力学效率。对水的使用也需要一定的费用，包括水处理的基建投资和运行费用。蒸汽的喷射量和与此相关的费用随着对NO_X的期望减少量而增大。一些州和其它国家已经宣布了降低NO_X的目标，据此推断，对于将来的系统需要来说，这种采用大量蒸汽的方案似乎并不理想。 

通过确保燃烧器内燃料的完全燃烧，也可以达到降低或消除碳氢化合物排放的目的。完全的燃烧需要稀的燃料-氧化剂混合物。由于燃料-氧化剂混合物变得更稀，需要达到无法再支持燃烧的程度。因此，已经引导一些有意义的研究工作来降低最大火焰温度，同时仍然允许燃烧器的有效运行。 

已经开发出了干式低NO_X燃烧，它能通过燃料/氧化剂的优化来降低火焰温度，从而限制NO_X的形成。干式低NO_X燃烧器对燃料和氧化剂的混合进行控制，从而产生更大和更多的分支火焰，降低峰值火焰温度，并且降低NO_X的形成量。大体上，在传统的干式低NO_X燃烧器中有三个阶段：燃烧、还原、以及燃尽。在初始阶段，在形成NO_X的富燃料、贫氧化剂区域发生燃烧。随后是还原气氛，其中碳氧化物形成并且与已经形成的NO_X发生反应。在第三阶段，内氧化剂阶段(staging)结束该燃烧。 

燃气轮机的干式低NO_X燃烧对于降低NO_X排放有一定的效果，但是干式 低NO_X燃烧对燃烧器氧化剂中氧含量的变化很敏感。供给燃烧器的氧化剂通常由通过压缩机引入的环境空气组成，由于环境水蒸气和可能出现的额外的水蒸气的稀释作用，所述环境空气具有变化的氧含量，所述额外的水蒸气来自蒸发冷却器或其它通过水的蒸发冷却进入空气的装置。另外，在燃烧过程前或燃烧过程中有时会有其它的稀释剂(例如蒸汽，氮气或液态水)混入氧化剂中。因此，需要确定全部氧化剂中的氧气含量。 

发明内容

本发明示例性的实施例包括一种控制发动机燃烧器的方法，该燃烧器具有燃料氧化剂比，该燃料氧化剂比是指供给燃烧器的燃料量除以供给燃烧器的氧化剂流中的氧气量得到的比值。该方法包括控制燃烧器的燃料氧化剂比作为氧化剂流中的氧气量的函数。 

本发明另一个示例性的实施例包括一种具有氧化剂流和燃料供应的燃气轮机。该燃气轮机包括涡轮机、压缩机、燃烧器、氧气传感器、燃料系统和控制器。压缩机与涡轮机机械连接。燃烧器与涡轮机和压缩机都流体连通。燃烧器接受氧化剂流和燃料供给。氧气传感器适于产生响应于氧化剂流中的氧气量的氧气水平信号。燃料系统给燃烧器提供燃料供应。控制器与氧气传感器、压缩机和燃料供给系统电气连接。 

通过阅读后面的描述并参照附图，本发明的上述和其它目的、特征和优点将明显体现出来，附图中相同的附图标记表示相同的部件。 

附图说明

通过参照附图进行的以下描述，可以使本发明的这些和其它优点变得更加明显，附图所示是： 

图1所示是燃气轮机的示意图，按照本发明的示例性实施例，该燃气轮机采用氧含量来控制燃烧器。 

具体实施方式