用于操作燃烧装置的方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术大体上涉及与燃气涡轮相关的燃烧技术的领域。更具体而言，本发明专利技术涉及用于操作燃烧装置的方法。有利地，借助于本发明专利技术，通过调节参数ω(水/油比率)来避免脉动保护性卸载(PLS)，以防自标准操作设定点的过高燃烧脉动水平。这意味着在高频脉动水平超过预定界限值的情况下启用动态脉动控制逻辑(P.C.L.)，且控制单元优选地以逐步的方式调节ω，直到达到可接受且最佳的脉动水平，或执行ω的最大降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及与燃气涡轮相关的燃烧技术的领域。更具体而言，本专利技术涉及用于操作燃烧装置的方法。
技术介绍
如众所公知的，用于实现高效燃烧过程的必不可少的必要条件为避免燃烧不稳定性。专利公开US 2012/0317986公开了用于操作具有预混合喷燃器的燃烧装置的方法，该预混合喷燃器装备有燃料分级且连接至燃烧室。该方法包括持续地确定在燃烧室中发生的燃烧引起的脉动的脉动水平，且如果脉动水平超过预定界限(predetermined threshold)则改变燃料分级以用于降低脉动水平。此外，如果脉动水平不超过界限以预定时间间隔，则将燃料分级重新设置为与相应操作点对应的未受干扰值，以获得改善的排放性能。总言之，在US 2012/0317986中，脉动控制逻辑用于修改喷燃器内的燃料气体分配以防过高的脉动。然而，在燃烧过程中监测NO和NO2(总地称作NOx)的总浓度也是重要的，其不可超过由法律或当地要求设定的预定值。在燃料油操作方面，水注射技术用于减少NOx排放，由此将水引入燃烧室中，或者备选地，在将水注入到燃烧室中之前利用燃料油使水乳化。引入的水和燃料的量之间的比率一般称作参数ω。参考图1中描绘的框图，示出与操作期间的ω控制的技术状态有关的逻辑。目前，在对于冷的周围温度起动发动机之后，将ω保持为等于值ω1以预限定的时间段(框100)。然后，将ω调节至正常操作设定点ω2(框200)。然而，这种控制逻辑仅保持单个操作点，这不确保关于NOx排放和脉动的最佳燃烧性能。实际上，以此方式，在整个暖机阶段期间，NOx排放高，且可高于由法律或当地要求限定的极限。而且，在进一步暖机之后，脉动可保持较高且触发保护事件。大体而言，已证实难以利用这种布置来调节发动机以用于不同的周围条件。
技术实现思路
本专利技术的目标是通过提供基本上根据独立权利要求1限定的用于操作燃烧装置的方法来解决前述技术问题。本专利技术的另一目标是提供基本上在独立权利要求5中限定的用于操作燃烧装置的设备。根据本专利技术的方面，该目标通过用于操作燃烧装置的方法来达到，该燃烧装置包括燃烧室、水注入系统，该水注入系统构造成在该燃烧室中将水混合至燃料且调节定义为水与燃料之间比率的参数ω，该参数ω具有正常操作设定点值ωnom和最小值ωmin；且其中，该燃烧装置还包括控制器，该控制器用于检测高于预限定界限的火焰生成的脉动；其中，该方法包括以下步骤：检测火焰生成的脉动事件、计算当前参数ω且：- 如果当前ω大于ωmin，则降低参数ω且随后将其提高至ωnom；- 如果当前ω等于ωmin，则将参数ω提高至ωnom。根据本专利技术的优选方面，基于高于预限定界限的检测到的火焰生成的脉动的测得水平来调节该参数ω。根据本专利技术的优选方面，该参数ω降低与高于该预限定界限的火焰生成的脉动的检测基本上同时地确立。根据本专利技术的优选方面，该参数ω作为时间的线性函数而提高。根据本专利技术的另一方面，提供用于操作燃烧装置的设备，该燃烧装置为燃烧室、水注入系统，该水注入系统构造成在该燃烧室中将水混合至燃料且调节定义为水与燃料之间比率的参数ω，该参数ω具有正常操作设定点值ωnom和最小值ωmin；且其中，该燃烧装置还包括控制器，该控制器用于检测高于预限定界限的火焰生成的脉动；其中，该设备包括控制单元，该控制单元连接至所述水注入系统和所述脉动控制器，且构造成：- 接收来自控制器的与高于预限定界限的检测到的火焰生成的脉动的水平对应的输入信号；- 计算当前参数ω；- 将输出信号发送至该水注入系统，其中，该输出信号对应于以下命令，该命令用于：如果当前ω大于ωmin则降低当前参数ω且随后将其提高至ωnom，或者如果当前ω已达到ωmin则将参数ω提高至ωnom。根据本专利技术的优选方面，该控制单元构造成基于高于预限定界限的检测到的火焰生成的脉动的测得水平来调节该参数ω。根据本专利技术的优选方面，该控制单元构造成与高于预限定界限的火焰生成的脉动的检测基本上同时地降低参数ω。根据本专利技术的优选方面，该控制单元构造为使得作为时间的线性函数来提高该参数ω。如将通过本专利技术的作为非限制性示例提出的示范实施例的描述而变得清晰的，通过与动态脉动控制逻辑有关的创新的方法和设备，改变燃料油喷头处的水/油乳液的ω，同时保证最佳脉动和NOx极限。有利地，通过在自标准操作设定点的过高燃烧脉动水平的情况下快速地调节参数ω(水/油比率)来避免脉动保护性卸载(PLS)。这意味着在高频脉动水平超过预定界限值的情况下启用动态脉动控制逻辑(P.C.L.)，且控制单元调节ω(优选地以逐步的形式)，直到达到可接受和最佳的脉动水平或者执行ω的最大降低。限制ω降低，以便确保NOx排放不超过法定极限，且因为脉动可由于过低的ω而再次提高。此外，在ω因高脉动峰值而降低的情况下(即，由于冷的发动机、低周围温度，或在早晨起动之后)，ω可再次缓慢地斜坡上升至标准操作设定点，具体而言作为时间的线性函数。在脉动水平在ω斜坡上升期间再次超过触发极限的情况下，PCL控制器可再次被触发且重复该过程。当发动机负载上升且脉动水平超过某界限时，ω降低(优选地在一个步骤中)，这与峰值的检测基本上同时，且然后再次缓慢地提高(作为具有预限定倾斜度的时间的线性函数)，直到达到正常操作设定点。如果在ω的斜坡上升过程中，检测到另一脉动，则随后将执行ω降低。为了不触发其他脉动事件，确保ω的最大降低(其限定ωmin)。ω降低不仅与脉动降低有关，还与NOx增多有关。根据本专利技术的优选实施例，有利地将暖机阶段考虑到新的控制逻辑中，因此将不再需要若干个ω设定。考虑若干周围条件，发动机始终调节至最低可能的NOx。此外，对于给定的相关负载和周围温度，计算/确定ωmin和ω逐步降低，以此方式确保保持低于NOx和脉动极限。附图说明在参考附图阅读本专利技术的优选实施例的仅出于例证目的给出的以下非限制性描述之后，本专利技术的目标、优势和其他特征将变得更显而易见，贯穿附图，类似的参考标号可用于指类似的元件，且在该附图中：图1示出用于操作根据现有技术的燃烧装置的方法的简化框图；图2示出用于操作根据本专利技术的燃烧装置的设备的简化框图；图3示出框图，该框图描绘用于操作根据本专利技术的燃烧装置的方法；图4在俯视图上绘出图表，该图表示出不同操作情景下的参数ω与脉动水平之间的相关性，且在仰视图上绘出图表，该图表示出作为根据本专利技术方法的作为时间的函数的参数ω的调节；图5和6描绘图表，该图表例示不同操作情景下的ω、脉动和NOx排放之间的相关性。现在将参照前述附图来描述示范优选实施例。具体实施方式参照图2，示出用于操作根据本专利技术的燃烧装置的设备1的简化图。根据本专利技术的设备1所相关的燃烧装置包括燃烧室11。燃烧室可包括预混合喷燃器，该预混合喷燃器装备有燃料分级。而且，燃烧装置包括水注入系统14，该水注入系统14构造成在燃烧室11中对燃料混合/调节一定量的水，从而确定参数ω，参数ω定义为水与燃料之间的比率。将水引入燃烧室中可借助于一个或若干个入口阀15来操作。在正常操作期间，参数ω，换言之，将对于给定燃料量而被引入燃烧室中的水的量设定至正常操作设定点ωnom。根据本专利技术的设备1包括控制单元1，该控制单元1连接至脉动控制器12和水注入系统14。在控制器12检测到在燃烧室11中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作燃烧装置的方法，所述燃烧装置包括：‑ 燃烧室(11)；‑ 水注入系统(14)，其构造成在所述燃烧室(11)中将水混合至燃料，且调节定义为水与燃料之间比率的参数ω，所述参数ω具有操作设定点值ωnom和最小值ωmin；和‑ 控制器(12)，其用于检测高于预限定界限的火焰生成的脉动；所述方法的特征在于，其包括以下步骤：‑ 检测火焰生成的脉动事件；‑ 计算参数ω且：‑ 如果ω大于ωmin，则降低参数ω且随后将其提高至ωnom；‑ 如果ω等于ωmin，则将参数ω提高至ωnom。

【技术特征摘要】
2015.05.04 EP 15166262.41.一种用于操作燃烧装置的方法，所述燃烧装置包括：- 燃烧室(11)；- 水注入系统(14)，其构造成在所述燃烧室(11)中将水混合至燃料，且调节定义为水与燃料之间比率的参数ω，所述参数ω具有操作设定点值ωnom和最小值ωmin；和- 控制器(12)，其用于检测高于预限定界限的火焰生成的脉动；所述方法的特征在于，其包括以下步骤：- 检测火焰生成的脉动事件；- 计算参数ω且：- 如果ω大于ωmin，则降低参数ω且随后将其提高至ωnom；- 如果ω等于ωmin，则将参数ω提高至ωnom。2.根据前述权利要求所述的方法，其中，基于高于预限定界限的检测到的火焰生成的脉动的测得水平来调节所述参数ω。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参数ω降低是与高于预限定界限的火焰生成的脉动的检测基本上同时地确立的。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，作为时间的线性函数来提高参数ω。5.一种用于操作燃烧装置的设备(1)，所述燃烧装置包括：- 燃烧室(11)；- 水注入系统(14)，其构造...

【专利技术属性】
技术研发人员：NW埃姆伯格，B梅耶，F巴古萨特，J库伊瓦斯阿瓦雷兹，
申请(专利权)人：安萨尔多能源英国知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB