CN1401939A - 燃气轮机燃烧室装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃气轮机燃烧室装置，该装置包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，该装置在每个燃烧室中实现了贫燃份预混合气和匀质预混合气的燃烧，由此能降低NOX的生成。在向燃烧室供给燃料的燃料供给系统中，分别设有流量控制阀。压力表分别设置在燃料供给系统中，并位于燃烧室入口之前。流量控制阀受到控制使得压力表检测到的压力都相同。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种燃气轮机燃烧室装置，该装置包括多个燃烧室，本发明尤其涉及一种燃气轮机燃烧室装置，通过该装置可以在每一个燃烧室中实现贫燃份预混合气和均质预混合气的燃烧。
背景技术
燃气轮机燃烧室装置内包括多个围绕燃气轮机的转子沿圆周方向分布的燃烧室。如图2所示，每一个燃烧室1的结构为，导向喷管8布置在中心而多个预混合喷管装置10分布在导向喷管8的周围。标记11表示涡旋叶片。在燃料从位于预混合喷管装置10中的双燃料喷管2中喷出、并与空气混合形成预混合气的同时，空气在与燃料混合之前通过涡旋叶片赋予一个涡旋力。
尽管在预混合喷管装置10中双燃料喷管2为多部件结构，但是在图3中表示出了一个双燃料喷管2的一个实例。该双燃料喷管2的结构为，通过气体燃料流道5导引的气体燃料从紧接着位于涡旋叶片11的下游的气体燃料喷射口7喷出，通过液体燃料流道4导引的液体燃料从位于气体燃料喷射口7的下游的液体燃料喷射口6喷出。顺便说一句，在图3中，标记3指的是杆状部件，其构成燃料供应管，而标记9指的是筒状预混合喷管部件。
在由多个燃烧室1构成的燃气轮机燃烧室装置中，为了降低由于燃烧而产生的NOX(氧化氮)，有必要在每个燃烧室中实现贫燃份预混合气和均质预混合气燃烧。为此，在制造燃烧室的时候，需要对燃烧室的各个燃料喷管进行高精度的加工，使得每个喷管都制成相同的尺寸和形状。不过，按照目前可以得到的加工技术的精度，要使得每个喷管获得理想的均匀精度总是不容易，或者相当困难，因此目前的状态是在降低NOx方面也是有限的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种燃气轮机中的燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个与这些燃烧室相连的、通过其供给燃料的燃料供给系统，其中该燃气轮机燃烧室装置的结构为，能够在各个燃烧室中形成待燃烧的贫燃份预混合气和均质预混合气(lean and uniform pre-mixture)，由此能降低NOx的产生。
为了实现上述目的，本发明提出：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，在每个燃料供给系统中位于每个燃烧室的燃料入口之前的位置设有压力表，并且控制流量控制阀使得所有燃烧室的压力表检测到的压力都相同。
在结构如上所述的本发明的燃气轮机燃烧室装置中，各个燃料供给系统的流量控制阀受到控制，以便对于所有燃烧室而言，各个燃料供给系统中在各个燃烧室的燃料入口之前的位置处的压力都相同，并由此在各个燃烧室内形成均质混合气。
为了实现上述目的，本发明还提供了：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统都与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，在每个燃料供给系统中位于每个燃烧室的燃料入口之前的位置设有流量计，并且控制流量控制阀使得所有燃烧室的流量计检测到的流速都相同。
在结构如上所述的本发明的燃气轮机燃烧室装置中，各个燃料供给系统的流量控制阀受到控制，以便对于所有燃烧室而言，使得各个燃料供给系统中在各个燃烧室的燃料入口之前的位置处的流速都相同，并由此在各个燃烧室内形成均质混合气。
为了实现上述目的，本发明还提供了：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统都与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，在每个燃烧室的下游的叶片相会点处设有温度计，并且控制流量控制阀使得所有燃烧室的温度计检测到的温度都相同。
根据本发明的结构如上所述的燃气轮机燃烧室装置，调节各个燃料供给系统中流动的燃料的流速，使得对于所有燃烧室而言，每个燃烧室的下游的叶片相会点处的温度变得相同，并由此使得在每个燃烧室内形成的贫燃份预混合气变得均匀。
为了实现上述目的，本发明还提供了：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统都与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，在每个燃烧室的下游的固定叶片上或固定叶片中设有用于测量金属温度的温度计，并且控制流量控制阀使得所有燃烧室的温度计检测到的温度都相同。
根据结构如上所述的燃气轮机燃烧室装置，调节各个燃料供给系统中流动的燃料的流速，以便对于所有燃烧室而言位于各个燃烧室下游位置的固定叶片的金属温度变得相同，并由此使得在每个燃烧室内形成的贫燃份预混合气变得均匀。
而且，为了解决上述问题，本发明提供：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，在每个燃烧室上或燃烧室中设有用于测量金属温度的温度计，并且控制流量控制阀使得所有燃烧室的温度计检测到的温度都相同。
根据结构如上所述的燃气轮机燃烧室装置，调节各个燃料供给系统中流动的燃料的流速，以便对于所有燃烧室而言，各个燃烧室的金属温度变得相同，并由此使得在每个燃烧室内形成的贫燃份预混合气变得均匀。
本发明的燃气轮机燃烧室装置的结构可以这样，即从上述结构中抽出一些结构，采用最小二乘法获得一种优化方案并控制流量调节阀，以便满足该优化方案。由此，就能够进一步增强各个燃烧室内形成的预混合气的均匀度。
还有，为了解决上述问题，本发明提供了：
一种燃气轮机燃烧室装置，该燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个燃烧室相连，以便通过这些系统供给燃料，其特征在于，该燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个燃料供给系统中设有流量控制阀，对各个燃烧室的内部压力变量的测量值进行光谱分析，并控制与其在指定频率范围内的内部压力变量为预定值或更大的燃烧室相对应的流量控制阀开启或关闭
根据结构如上所述的燃气轮机燃烧室装置，控制各个燃料供给系统的流量控制阀，使得各燃烧室内的在特定频率范围内的内部压力变量的频率不成为预定值或更大，并由此在每个燃烧室内形成均质燃份预混合气。
在上述燃气轮机燃烧室装置中，可以采用一种设有一种控制单元的结构，并在各个流量控制阀的开口的平均值超过预定值时，该控制单元将使各个流量控制阀的开口增加一预定值和平均值之间的差值。由于流量控制阀的开启和关闭控制能够得到稳定，因此这种结构比较好。
还有，在上述燃气轮机燃烧室装置中，可以采用一种设有一控制单元的结构，当对多个燃烧室赋予一个负载关闭信号时，该控制单元就会发出一些信号使得各个流量控制阀的开口设定到预定状态。由于可以使得各个燃料供给系统中的流量控制阀立即对负载关闭(load shutoff)操作作出响应，因此这种结构比较好。
而且，在上述燃气轮机燃烧室装置中，可以采用一种设有报警电路的结构，并且在流量控制阀开启或在超过预定的值而关闭时，报警电路就会发出一种燃料系统处于一种不正常状态的警报。由于可以得知燃料系统处于不正常状态并能够采取防范措施，因此这种结构比较好。
附图说明
图1是表示本发明的燃气轮机燃烧室装置的一个实施例的结构的说明性视图；
图2是表示现有的燃气轮机燃烧室装置的结构一个实例的纵向剖视图；
图3是表示图2中的燃气轮机燃烧室装置中所采用的双燃料喷管结构的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，根据图1中所示的实施例对本发明的燃气轮机燃烧室装置进行更为具体的描述。需要指出的是，尽管提出的是多个燃料供给系统，但是仅仅从其中取出两个作为代表进行说明。在图1中，标记21表示燃料供应管，该系统的结构为，通过该燃料供应管21引导的燃料通过总管22进入燃料供给系统23、24，而被供应给各个燃烧室25、26。压力控制阀27和流量控制阀28设置在燃料供应管21中。还有，流量控制阀29、30以及压力表31、32位于分别与燃烧室25、26相连的燃料供给系统23、24中。
在此，整个系统的结构制成这样，即分别设置在燃料供给系统23、24中的流量控制阀29、30受到控制而开启或关闭，使得分别设置在燃料供给系统23、24中的压力表31、32测量到的压力变的相同。通过这样进行控制，在通过其向各个燃烧室25、26供给燃料的燃料供给系统23、24中的压力，保持为相同的值，并由此在各个燃烧室内形成均匀的预混合气。
在上述图1中的燃气轮机燃烧室装置中，所形成的结构使得与各个燃烧室相连的燃料供给系统中的压力变的相同。但是，如果在燃料供给系统中设置的是流量计而不是压力表，并且该结构制成使各个燃料供给系统的流量控制阀受到控制而开启或关闭，从而使得该流量计所测得的流速可以变的相同，那么其也可能获得相同的效果。
或者，如果设置的不是上述的压力表或流量计，而是在各个燃烧室的下游的叶片相会点处设置用于测量温度的温度计，或者设置的是测量各个燃烧室下游处的固定叶片的金属温度的温度计，或者是测量各个燃烧室的金属温度的温度计，并且该结构制成各个燃料供给系统的流量控制阀受到控制而开启或关闭，使得这样测量到的温度会变得相同，那么，其也能获得相同的效果。
上面尽管对控制各自具有单独的压力计、流量计或温度计的控制系统进行了说明，但是该结构可以这样制成，即可以设置至少两个所述的控制系统，并采用最小二乘法获得一种优化方案，使得设置在各个燃料供给系统中的流量控制阀可以进行优化控制。由于在各个燃烧室内形成了一种均质预混合气，因此，这种结构比较好。
而且，不是采用用于控制这些燃料供给系统中的流量控制阀的压力表或流量计，而是该结构可以制成这样，即可以对各个燃烧室中的内部压力变量的测量值进行光谱分析，并控制与其在指定频率范围内的内部压力变量为预定值或更大的燃烧室相对应的流量控制阀开启或关闭。例如，如果该变量包括大量的高频率，那么可以认为该流量控制阀节流程度较高，并进行控制以便开启该流量控制阀。或者，如果该变量包括大量的低频率，那么就认为燃料过量，并进行控制以便对流量控制阀进行节流。因此，通过控制每个燃料供给系统中的流量控制阀，可以使得各燃烧室内的位于特定频率范围内的内部压力变量不会变成预定值或更大，从而在各燃烧室内形成均质预混合气。
在上面，尽管根据燃气轮机燃烧室装置的实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不限于该实施例，而是必然可以对本发明补充进象在由附后的权利要求书所限定的、本发明范围之内的各种变化形式或替代形式。
例如，在如上所述的本发明的燃气轮机燃烧室装置的实施例中，该结构可以设置一个控制单元，如设置在各个燃料供给系统中的流量控制阀的开口的平均值超过预定值时，该控制单元会对各个流量控制阀的开口增加一个预定值和平均值之间的差值。然后，流量控制阀的开启和关闭控制就会成为一种更为稳定的控制。
或者，在如上所述的本发明的燃气轮机燃烧室装置的实施例中，该结构可以设置一个控制单元，如果对燃烧室给出负载关闭信号，该控制单元可以发出一些信号使得各个流量控制阀的开口设定到一预定位置。接着，各个燃料供给系统中的流量控制阀立即被设定成与负载关闭操作相应的开启位置。
还有，在如上所述的本发明的燃气轮机燃烧室装置的实施例中，该结构可以设置一个报警电路，当设置在各个燃料供给系统中的流量控制阀在超过预定值的时候开启或关闭时，报警电路会发出一个燃料系统处于不正常状态的报警信号。接着，如同流量控制阀的开启的不规则性的这种燃料系统不正常状态，就会为人知晓并立即采取防范措施。
Claims (10)
1.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，在每个所述的燃料供给系统中位于每个所述的燃烧室的燃料入口之前的位置设有压力表，并且控制所述流量控制阀，使得所有所述燃烧室的所述压力表检测到的压力都相同。
2.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，在每个所述的燃料供给系统中位于每个所述的燃烧室的燃料入口之前的位置设有流量计，并且控制所述流量控制阀，使得所有所述燃烧室的所述流量计检测到的流速都相同。
3.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，在每个所述的燃烧室的下游的叶片相会点处设有温度计，并且控制所述的流量控制阀，使得所有所述燃烧室的所述温度计检测到的温度都相同。
4.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，在每个所述的燃烧室的下游的固定叶片上或固定叶片中，设有用于测量金属温度的温度计，并且控制所述流量控制阀，使得所有所述燃烧室的所述温度计检测到的温度都相同。
5.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，在每个所述的燃烧室上或燃烧室中设有用于测量金属温度的温度计，并且控制所述流量控制阀，使得所有所述燃烧室的所述温度计检测到的温度都相同。
6.一种燃气轮机燃烧室装置，其结构为，分别从权利要求1-5中所要求的结构中抽出一些结构，采用最小二乘法获得一种优化方案，并控制流量控制阀以便满足所述优化方案。
7.一种燃气轮机燃烧室装置，所述燃气轮机包括多个燃烧室以及多个燃料供给系统，各个系统与各个所述的燃烧室相连以便通过这些系统供给燃料，其中，所述燃气轮机燃烧室装置的结构为，在每个所述的燃料供给系统中设有一流量控制阀，对各个所述燃烧室的内部压力变量的测量值进行光谱分析，并控制与其在指定频率范围内的内部压力变量为预定值或更大的燃烧室相对应的流量控制阀开启或关闭。
8.如权利要求1-7中的任意一项所述的燃气轮机燃烧室装置，其中设有一种控制单元，如各个流量控制阀的开口的平均值超过一预定值时，所述控制单元将使各个流量控制阀的开启度增加一个所述预定值和所述平均值之间的差值。
9.如权利要求1-7中的任意一项所述的燃气轮机燃烧室装置，其中设有一种控制单元，当对所述多个燃烧室赋予一个负载关闭信号时，所述控制单元就将发出一些信号，使得各个流量控制阀的开口设定到预定的位置。
10.如权利要求1-7中的任意一项所述的燃气轮机燃烧室装置，其中设有一种报警电路，并且当所述流量控制阀在超过预定值时开启或关闭时，所述报警电路就将发出一种燃料系统处于不正常状态的警报。
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| CA2399667A1 (en) | 2003-02-24 |
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