[发明专利]用于控制燃烧器组件的系统及方法

说明书

本发明是根据由能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643利用政府资助作出的。政府在本发明中具有一定权利。

技术领域

本文所公开的主题大体上涉及燃烧器组件，并且更具体地涉及用于控制燃烧器组件的系统及方法。

背景技术

在如发电的领域中广泛地使用了涡轮系统。例如，常规燃气轮机系统包括压缩机组件、燃烧器组件和涡轮组件。压缩空气从压缩机组件提供至燃烧器组件。进入燃烧器组件中的空气与燃料相混合，且燃烧该混合物。热燃烧气体从燃烧器组件流至涡轮组件，以便驱动燃气轮机系统和发电。

近年来，已经开发出了用于燃气轮机系统的灵活燃料燃烧系统。这些灵活燃料系统可适于用以燃烧带有各种燃料合成物和发热值的较宽范围的燃料。这些系统导致发电效率和发电设备效率的改善，且在一些情况下导致NO_x排放物的减少。

然而，灵活燃料燃气轮机系统的开发导致在操作期间燃烧不稳定的加大。例如，高反应性燃料掺合物的使用导致燃烧不稳定，如逆燃和/或火焰稳定的加大，燃烧不稳定可破坏或损坏在燃烧器组件和燃气轮机系统中的各种构件。

已经开发出了用以在燃烧不稳定的情况下缓和燃料喷嘴组件的温度的各种冷却系统，冷却系统可允许燃料喷嘴组件经受得住略微延长的时间段。然而，这些冷却系统仅是暂时性的解决方案，且通常并未在这些燃烧不稳定出现时纠正或消除这些燃烧不稳定。其它的各种系统使用热电偶来检测这些燃烧不稳定，或使用相机或其它技术来观察和监测燃烧器内产生的火焰。然而，已经发现这些系统在检测燃烧不稳定时相对不准确且低效。

因此，在本领域中将期望用于控制燃烧器组件的改进的系统及方法。例如，一种允许燃烧不稳定的检测和纠正的系统和方法将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中显而易见，或可通过本发明的实践来学习。

在一个实施例中，公开了一种用于控制燃烧器组件的系统。该系统包括燃烧器组件。燃烧器组件包括燃烧器和燃料喷嘴组件。燃烧器包括壳体。燃料喷嘴组件至少部分地定位在壳体内且包括燃料喷嘴。燃料喷嘴组件进一步限定头端。该系统还包括构造成用于获取头端的至少一部分的图像的观察装置和通信地联接到观察装置上的处理器，该处理器构造成用以将该图像与用于头端的标准图像相比较。

在另一实施例中，公开了一种用于控制燃烧器组件的方法。该方法包括获取用于燃烧器的燃料喷嘴组件的头端的至少一部分的图像。燃烧器包括壳体。燃料喷嘴组件至少部分地定位在壳体内且包括燃料喷嘴。燃料喷嘴组件进一步限定头端。该方法还包括将该图像与用于头端的标准图像相比较。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求而变得更好理解。并入说明书且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于解释本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中阐述了针对本领域技术人员的包括本发明的最佳模式的本发明的全面和开放的公开，在附图中：

图1为燃气轮机系统的示意图；

图2为根据本公开的一个实施例的燃气轮机系统的各种构件的侧剖视图；

图3为根据本公开的另一实施例的燃气轮机系统的各种构件的侧剖视图；

图4为根据本公开的一个实施例的燃烧器组件的各种构件的透视剖视图；以及

图5为根据本公开的一个实施例的燃料喷嘴组件的头端的前视图图像。

部件列表

10 涡轮系统

12 压缩机组件

14 燃烧器组件

15 燃烧器

16 涡轮组件

18 轴

20 扩散器

22 排放压室(plenum)

24 工作流体

25 外部壳体

26 燃料喷嘴组件

28 燃烧室

30 热气体流

32 热气体通路

34 过渡件腔体

36 涡轮喷嘴

40 燃烧器衬套

42 流动套筒

44 流动通路

46 入口

50 冲击套筒

52 安装凸缘

54 安装部件

56 过渡件

58 流动通路

60 入口

100 系统

102 壳体

104 燃料喷嘴