[发明专利]燃烧设备

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧设备并且涉及具体地由燃气涡轮机构成的燃烧设备。燃烧设备被用于大量的不同环境，包括燃气涡轮机、熔炉和锅炉。

背景技术

图1以摘要方式示出了典型燃气涡轮机设置的示例。燃气涡轮机包括位于一端处的空气入口10，之后是压缩机级11，在该压缩机级11中入流空气被压缩以便用于一个或多个燃烧器12，所述燃烧器12围绕涡轮机轴线13周向分布。燃料在14处被引入到燃烧器内并且在此与离开压缩机级11的一部分压缩空气混合。在燃烧器12中燃烧所产生的热气体在被一组涡轮机引导叶瓣16引导的过程中被引导到一组涡轮机叶片15，因此涡轮机叶片15和形成轴线13的轴转动。涡轮机叶片15继而旋转压缩机级11的叶片，以使得一旦运转则压缩空气就由燃气涡轮机本身供应。

图2A中示意性示出典型燃烧器的一部分。（图2B是沿图2A所示的线III-III截取的截面）。燃烧器有四个部分：前端部分20（喷燃器）、旋流器部分21、喷燃器预燃室部分22以及燃烧容积23。主要燃料借助于前端部分20通过管道24被引入到旋流器21中，而导引燃料通过在其端部具有导引燃料喷嘴29的管道25或者经由一系列喷嘴或孔进入喷燃器空间。主要和导引燃料流来自于燃料分流阀26，用代表通向燃烧器的总体燃料供应的燃料供应27来供给该燃料分流阀26。主要燃料流通过一组主要燃料喷嘴（或喷射器）28进入旋流器，由此其沿旋流器叶瓣30被引导，在该过程中与入流压缩空气相混合。得到的空气/燃料混合物维持喷燃器火焰30。来自这个火焰的热空气进入燃烧容积23。

燃气涡轮机将通常包括多个这样的燃烧器，在这种情况下主要和导引燃料流分配将通常如图3所示。针对所有燃烧器的公共燃料供应将被划分成针对所有燃烧器的主要燃料供应以及同样针对所有燃烧器的导引燃料供应。

发明内容

常见的问题在于，由于这种燃烧器内产生的高温，所以燃烧器的各组成部分具有过热的风险，这能够严重损坏燃烧器或至少损害其性能。而且，NOx排放（NOx代表如化合物NO和NO₂的氮的氧化物）是主要考量。本发明的目标是提供一种燃烧设备，其减小这种过热的风险并且针对于在宽操作范围内仅产生低排放。

这个目标是通过独立权利要求实现的。从属权利要求描述了本发明的有利改良和改型。

根据本发明的第一方面，提供一种燃烧设备，其包括：

-通向燃烧设备以用于向燃烧设备提供总燃料供应的燃料供应管线；

-至少一个喷燃器，其包括通向所述至少一个喷燃器的多个燃料供应管线，通向所述至少一个喷燃器的所述多个燃料供应管线中的燃料供应对应于通向所述设备的所述燃料供应管线中的所述总燃料供应；

-与所述至少一个喷燃器关联的燃烧容积；

-温度传感器，其位于所述设备内以便能够传输与所述设备中将要被保护以防过热的部分相关的温度信息；

-压力传感器，其能够传输代表所述燃烧容积内的压力的压力信息；以及

-控制设置。

控制设置被设置成基于温度信息并基于压力信息并基于其他信息来改变向所述至少一个喷燃器中的一个或更多个喷燃器的燃料供应，所述其他信息指示出针对时间信息所定义的时间跨度的信号随时间的进程，以便保持要被保护的所述部分的温度低于预定最大温度限制，以及以便保持燃烧容积中的压力变化低于预定最大压力变化限制，同时保持通向设备的燃料供应管线内的总燃料供应基本恒定。

本发明的构思是特别有利的，这是因为能够避免在不稳定情况下或避免在导致在燃烧容积内的表面上或喷燃器上施加过高温度的情况下运转所述设备。而且通过考虑到时间信息，可以在离散的时间点改变燃料供应并且保持离散时间点之间的燃料供应不变。除此之外，还允许以如下方式频繁地改变燃料供应，即操作点将接近但不处于特定操作范围内，例如接近产生较高压力动力（优点在于将产生较少NOx）或产生高温（优点在于设备将提供稳定燃烧）的操作点。另一方面，指示出信号随时间的进程的其他信息的赋值可以保证燃料供应的变化不会以太频繁的方式发生，从而允许稳定进行的操作模式而不会连续地改变燃料供应的阀设定并且避免了阀设定的振荡。

除此之外，通过赋值信号随时间的进程，可以忽略信号中可能存在的尖峰和噪声。