[發(fā)明專利]通過溫度檢測進行燃燒器逆燃/駐焰探測

無效

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• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101922710A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: A·克魯爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23D14/00
• 分類號: F23D14/00;F23D14/72;F23D14/62;F23D14/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發(fā)明涉及使用溫度傳感器來探測燃燒器逆燃/駐焰(flameholding)。

背景技術

在燃氣渦輪中，燃料在具有一個或多個燃料噴嘴的一個或多個燃燒器中與壓縮機產生的壓縮空氣一起燃燒，該燃料噴嘴構造成在位于燃燒區(qū)(主燃燒區(qū))的上游的預混合區(qū)中提供燃料和空氣的預混合。燃氣渦輪燃燒器實質上是用于混合大量燃料和空氣且燃燒所產生的混合物的裝置。具有設計成在沒有注入水或蒸汽的情況下將NOx排放降低到40ppm以下的水平的燃燒系統的燃氣渦輪采用這樣的燃燒過程：燃料在燃燒過程之前與空氣均勻地混合。在預混合區(qū)中，有時候會發(fā)生燃料和空氣的引燃。不管其原因，這種事件稱為“逆燃”。由于大多數預混合系統的設計，燃料和空氣在預混合段中的燃燒通常對構件造成相當大的損害。由于各種原因，設計火焰在預混合段中的滿意地操作的低NOx的燃燒器常常是不實際的。

之前，已經通過具有駐焰余量和限制可燃燒的燃料類型來防止逆燃/駐焰。可通過探測逆燃的發(fā)生和通過迅速采用補救措施來避免對燃料噴嘴(以及潛在地對下游的任何燃氣渦輪硬件)的災難性損害。另外，通過使用逆燃探測傳感器，可實現燃料適應性，使得可燃燒高階碳氫化合物燃料和/或包含一部分純氫的燃料。

發(fā)明內容

在示例性實施例中，一種燃燒器包括限定具有多個燃燒區(qū)的燃燒室的燃燒器殼體。多個溫度探測器設置成與燃燒室連通。多個溫度探測器探測多個燃燒區(qū)中的溫度。與多個溫度探測器連通的控制器被編程為基于來自多個溫度探測器的信號來確定多個燃燒區(qū)中的駐焰狀況或逆燃狀況的發(fā)生。

在另一個示例性實施例中，一種燃氣渦輪包括構造成壓縮空氣的壓縮機，以及與壓縮機流連通的所提到的燃燒器。燃燒器接收來自壓縮機的壓縮空氣，且燃燒燃料流，以產生燃燒器排氣流。

在又一個示例性實施例中，一種燃燒器包括：預混合裝置，其將燃料和空氣混合成氣態(tài)預混合物，且將該氣態(tài)預混合物引入燃燒室中；與燃燒室連通的多個溫度探測器，其監(jiān)測燃燒室中的溫度升高；以及控制器，其與多個溫度探測器連通，且被編程為基于來自多個溫度探測器的信號來確定燃燒區(qū)中的駐焰狀況或逆燃狀況的發(fā)生。多個溫度探測器沿監(jiān)測預混合裝置的上游的溫度的定向而設置。

附圖說明

圖1是燃氣渦輪的示意圖；

圖2是在圖1的燃氣渦輪系統中采用的具有預混合裝置的燃燒器的示意圖；

圖3是顯示了燃燒器的相關部件的側視圖和截面圖；

圖4是顯示了用于操作燃燒器的方法的流程圖；以及

圖5是期望的逆燃檢測和調節(jié)的時序/時間圖。

標號列表

10?燃氣渦輪

12?燃燒器

14?壓縮機

16?環(huán)境空氣

18?壓縮空氣

20?燃料流

22?排氣流

24?渦輪

26?發(fā)電機

28?軸

40?燃燒器

42?預混合裝置

44?氣態(tài)預混合物

46?燃燒室

48?下游過程

50?旋流器葉片

60?溫度探測裝置

65?控制單元

100?燃氣渦輪

110?壓縮機

115?壓縮空氣

120?燃燒器管(combustor?can)

130?渦輪

140?燃燒室

150?擴散器

160?燃料噴嘴

165?排氣流

170?外部殼體

180?溫度探測器

具體實施方式

本文描述的示例性實施例包括用于通過通到例如燃料噴嘴的出口且放置在燃料噴嘴的出口附近的溫度傳感器所提供的溫度檢測來探測和校正燃氣渦輪燃料噴嘴中的逆燃/駐焰的結構。監(jiān)測火焰/壁溫度使得能夠探測任何異常，包括火焰冒出或逆燃。當探測到駐焰/逆燃時，需要采取恰當的措施，以及防止對燃氣渦輪的損害。

參照圖1，示出了具有燃燒器12的燃氣渦輪10。燃氣渦輪10包括構造成壓縮環(huán)境空氣16的壓縮機14。燃燒器12與壓縮機14流連通，且構造成接收來自壓縮機14的壓縮空氣18，且燃燒燃料流20，以產生燃燒器排氣流22。燃氣渦輪10包括位于燃燒器12的下游的渦輪24，渦輪24構造成使燃燒器排氣流22膨脹，以驅動外部負載，例如發(fā)電機26。在所示實施例中，渦輪24產生的動力通過軸28驅動壓縮機14。燃燒器12采用構造成探測燃氣渦輪燃燒室中的駐焰/逆燃且采取恰當的措施來防止對燃氣渦輪10的損害的溫度探測裝置和控制器。