[發(fā)明專利]用于燃燒穩(wěn)定性的輔助激光點(diǎn)火

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480010660.6
• 申請(qǐng)日: 2014-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105074338B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·多爾曼斯利;J·梅;H·魯伊杰塞納斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號(hào): F23R3/28
• 分類號(hào): F23R3/28;F23R3/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 王茂華,楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)和用于控制用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)

在用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室中，一個(gè)目的是減少排放，諸如氮氧化物NOx和/或一氧化碳CO。在燃燒室內(nèi)部的溫度導(dǎo)致高CO和NOx排放。

為了減少排放，所謂的干式低排放(DLE)燃燒系統(tǒng)被使用，其通常具有在擴(kuò)散火焰模式下燃燒的輔助燃料流。輔助燃料流可以生成所謂的引燃火焰。這穩(wěn)定了燃燒室中的主火焰。為了減少排放，引燃火焰必須被限制。

此外，一個(gè)目的是降低燃燒室中的溫度，以便于減少NOx排放。這些較低的溫度可以通過(guò)在主火焰中燃燒貧燃的燃料空氣混合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。貧燃的燃料空氣混合物包括比用來(lái)完全燃燒所有的燃料所需更多的空氣。貧燃的燃料空氣混合物因此包括較低的火焰溫度。然而，貧燃火焰可能非常不穩(wěn)定并且當(dāng)量比(燃料/空氣混合物與被稱為化學(xué)計(jì)量混合的用于在燃燒中完全使用所有氧和所有的燃料所需的燃料/空氣混合的比率)中僅小的變化就可導(dǎo)致熄火。

干式低排放燃燒系統(tǒng)包括主火焰，在該主火焰處燃燒非常貧燃的燃料混合物。在正常情況下，這將導(dǎo)致易受動(dòng)力學(xué)影響的不穩(wěn)定的火焰。因此DLE系統(tǒng)使用引燃火焰。引燃火焰包括富燃的或更富燃的燃料混合物，其中富燃的或更富燃的引燃火焰比貧燃主火焰更穩(wěn)定并且從這個(gè)熱的穩(wěn)定引燃火焰產(chǎn)生的熱量和自由基穩(wěn)定主火焰。然而，引燃火焰局部熱，因此導(dǎo)致高NOx排放。

為了穩(wěn)定燃燒室中的主火焰，進(jìn)一步的能量源可以被使用以穩(wěn)定主火焰。

US 2006/0016169 A公開(kāi)了一種渦噴推進(jìn)系統(tǒng)。一種激光器系統(tǒng)，包括：激光器陣列，用于向燃燒室的燃燒部提供電磁輻射，使得燃燒過(guò)程被加強(qiáng)。

US 4,035,131公開(kāi)了一種燃燒室，其包括控制裝置，用于通過(guò)使用遍及整個(gè)燃料/氧化劑混合物被吸收的紫外線輻射來(lái)控制燃料/氧化劑混合物中的自保持的燃燒的點(diǎn)火。

US 4,556,020公開(kāi)了一種用于刺激特別是內(nèi)燃機(jī)中的貧燃的混合物的燃燒的布置。光子能量源通過(guò)施加紫外光源被供給到火焰。

US 2011/0214409 A1公開(kāi)了一種包括燃燒室的燃燒渦輪機(jī)。每個(gè)燃燒室設(shè)置有用于點(diǎn)火燃料/空氣混合物的點(diǎn)火設(shè)備。該點(diǎn)火設(shè)備可以包括激光器點(diǎn)火系統(tǒng)。

US 5,640,841公開(kāi)了一種針對(duì)低NOx燃燒渦輪機(jī)的等離子炬點(diǎn)火。等離子加熱的燃料被噴射，以用于精確控制點(diǎn)火在燃燒筐中的貧燃的混合物，同時(shí)通過(guò)消除傳統(tǒng)的渦輪機(jī)燃燒器的引燃火焰所需的空氣而最小化NOx生成。

US 4,052,139公開(kāi)了一種用于改進(jìn)反應(yīng)的能量產(chǎn)率的裝置。電磁輻射模擬電抗的分子，諸如在燃燒室中的燃料/氧混合物。

US 4,230,448公開(kāi)了一種油燃燒器，其包括具有微波能量源的燃燒室。微波能量源被連接到燃料供應(yīng)管線以加熱燃料并且在燃燒室中的燃燒區(qū)域中的燃料噴霧的噴嘴處施加電場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的可以是提供具有穩(wěn)定的火焰特性的燃燒室。

該目的由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)和用于控制用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)的方法解決。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，呈現(xiàn)了用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)包括燃燒室、旋流器設(shè)備、可選的引燃器設(shè)備和發(fā)光裝置。

燃燒室具有端部分和從該端部分沿著燃燒室的中心軸線延伸的預(yù)燃燒部分。

旋流器設(shè)備被安裝到預(yù)燃燒部分，其中主燃料能夠由或通過(guò)旋流器注入到預(yù)燃燒部分的內(nèi)部體積中，使得使用主燃料的主火焰能夠在內(nèi)體積以內(nèi)產(chǎn)生。

燃燒系統(tǒng)可選地包括引燃器設(shè)備。本發(fā)明可使得引燃器設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比變得多余。另一方面，在其它配置中可能有利的是附加地在燃燒系統(tǒng)中具有引燃器設(shè)備。引燃器設(shè)備(如果存在)被安裝到燃燒室的端部分，從而引燃燃料能夠由或通過(guò)引燃器設(shè)備注入到預(yù)燃燒部分的內(nèi)部體積中，使得使用引燃燃料的引燃火焰能夠在內(nèi)體積以內(nèi)產(chǎn)生，以用于穩(wěn)定主火焰。

在本申請(qǐng)的意義上的“可選的”是指“可選的引燃器”可能存在及工作，它可能存在但不工作，或者它甚至可能不存在或者不被安裝因而顯然也不能工作。

發(fā)光裝置被適配用于將電磁輻射發(fā)射到內(nèi)體積中，其中發(fā)光裝置被布置到燃燒室，使得向引燃火焰和/或主火焰的能量輸入能夠由電磁輻射生成，以用于穩(wěn)定引燃火焰和/或主火焰。