專利名稱：一種燃燒熱聲不穩定的控制方法
技術領域：
本發明涉及電站燃氣輪機的一種控制方法，具體地說，是一種燃燒熱聲不穩定的控制方法。背景資料熱聲現象的發現由來已久，早期熱聲振動的研究范圍主要集中于航空發動機的熱聲振動，目前，熱聲振動已頻繁地出現在新一代的燃氣輪機中，且其研究得到了廣泛開展。傳統的燃氣輪機燃燒器由旋流配風器和燃料給料裝置兩部分組成，這種燃燒器依靠旋轉氣流穩定燃燒，新一代燃氣輪機大多采用貧燃預混燃燒的燃燒方式，可以降低NOx排放，有很好的環保特性，但在運行過程中，燃氣輪機面臨一個很重要的問題，即燃燒室內存在低頻大振幅的壓力振蕩。熱聲不穩定的存在，將使得設備工作偏離設計點，降低燃燒效率，增加污染物排放，并伴隨著巨大的噪音；嚴重時將帶來結構損壞，事故熄火。現有的燃氣輪機燃燒器采用反復設計和調試，通過實驗規模的燃燒器模型進行熱態試驗和數值模擬相結合來調試熱聲不穩定的激發條件，進而改進燃燒器的結構來避免熱聲不穩定的激發，最后再進行工業應用。但是，現有的燃氣輪機燃燒器在現場中存在著以下缺點工業規模的燃氣輪機燃燒器在設計時排除了熱聲不穩定的激發，但是在現場往往由于種種因素重新誘發了熱聲不穩定，因此目前的燃氣輪機燃燒器在熱聲不穩定的控制上缺乏簡單可靠的方法。
發明內容
本發明專利的目的是提供一種燃燒熱聲不穩定的控制方法，它解決了燃氣輪機燃燒器的熱聲不穩定的問題，并提高了燃燒效率。本發明的具體技術方案如下本發明是一種燃燒熱聲不穩定的控制方法，在常規燃燒器中加設高動量中心射流調節器，燃燒器通過中心射流加入15%以內的總空氣流量的煙氣，利用中心射流的湍流擬序結構調節并改善了燃燒過程。本發明所述的燃燒熱聲不穩定的控制方法，大幅度提高了燃燒效率和大幅度降低了熱聲不穩定強度，解決了常規燃氣輪機燃燒器受熱聲不穩定影響使得工作點偏離設計值的問題。本發明的有益效果如下本發明根據燃氣輪機燃燒器的工作要求和具體情況，增設了高動量中心射流調節器，燃燒器通過中心射流加入15 %以內的總空氣流量的煙氣，利用中心射流的湍流擬序結構調節并改善了燃燒過程，采用湍流擬序結構的軟控制方法，解決了常規燃氣輪機燃燒器受熱聲不穩定影響使得工作點偏離設計值的問題，相比于常規的燃氣輪機燃燒器，大幅度提高了燃燒效率，并且大幅度降低了熱聲不穩定強度，同時，燃燒器結構簡單、運行可靠、維護低廉。
圖I是本發明專利的一種燃燒熱聲不穩定的控制方法的結構示意圖；圖2是本發明專利的一種燃燒熱聲不穩定的控制方法的實驗測試系統結構示意圖。圖中，I是一次風，2是二次風，3是燃料風，4是高動量中心射流。
具體實施例方式下面參照說明書附圖對本發明的技術方案作進一步具體說明圖I是本發明專利的一種燃燒熱聲不穩定的控制方法的結構示意圖，由常規的旋流燃燒器加設高動量中心射流調節裝置組成。這里給出的燃燒器僅僅是常規燃燒器的一種，通過調節一次風I和二次風2的比例來調節旋流強度以實現不同的穩燃機理，在實際使用時可采用不同形式的常規燃燒器，如帶葉片的旋流燃燒器或直流燃燒器。圖I中，通高動量中心射流4的裝置為本發明專利的核心裝置，通過這一裝置可解決常規燃燒器燃燒時的熱聲不穩定，同時提高了系統的燃燒效率。圖I中燃燒器上部為燃燒室，不同的設備有不同的燃燒室結構和尺寸。圖2是本發明專利的一種燃燒熱聲不穩定的控制方法的實驗測試系統結構示意圖。測試采用甲烷作為燃料，空氣作為氧化劑。空氣通過兩個流量計計量后分別從旋流燃燒器的通一次風I的通道和通二次風2的通道進入，然后通過各自通道中的旋流葉片進入燃燒室。CH4通過流量計計量后從旋流燃燒器的通燃料風3的通道中引入燃燒室進行燃燒。在燃燒室內設計有動態壓力傳感器安裝口，燃燒過程中的脈動壓力信號采用數據采集器進行采集后，送入計算機進行保存和分析。燃燒器產生的尾氣大部分去尾氣處理，少量尾氣通過煙氣循環泵后，進入流量計計量后從旋流燃燒器的通高動量中心射流4的通道中引入燃燒室。高動量中心射流4從燃燒器尾氣引出設定的流率，向燃燒器內加入15%以內的總空氣流量的煙氣，利用高動量中心射流4的湍流擬序結構調節并改善了燃燒過程。各噴口的流量采用Alicat系列質量流量控制系統，精度為0.8% R.加上O. 2% F. S.。試驗采用精度為O. 25% F. S.的S型熱電偶，溫度信號采用精度為6位半的Agilent 34970A主機和Agilent 34908A接線模塊進行采集，最大采樣速度為250Hz。壓力測量采用精度為O. 5% F. S，頻響為20KHZ的CYG系列動態壓力傳感器。脈動壓力信號采用NI 6008 系列高速數據采集系統進行采集，采樣速度為ΙΟΟΚΗζ，精度為12位。采用虛擬儀器開發環境Labview開發了高速連續并行的實時數據采集程序。煙氣測量分析儀為Testo 340煙氣分析儀，其測量精度在2. 5%以內。燃燒器測試試驗測試了某空氣流率(某化學當量比和某旋流強度)下的新型燃氣輪機燃燒器的噪聲特性、燃燒完全性。沒有采用高動量中心射流調節裝置加入煙氣時，燃燒器激發起有效振幅為1215Pa的劇烈壓力脈動；采用高動量中心射流調節器加入煙氣后，燃燒器通過中心射流加入12%的總空氣流量的煙氣，產生壓力脈動有效振幅為389Pa，噪聲降低了 68.0%，燃燒效率提高了 9.2%。
權利要求
1.一種燃燒熱聲不穩定的控制方法，其特征在于，在常規燃燒器中加設高動量中心射流調節器，所述的燃燒器通過中心射流加入15 %以內的總空氣流量的煙氣，利用中心射流的湍流擬序結構調節并改善了燃燒過程。
2.根據權利要求I所述的燃燒熱聲不穩定的控制方法，其特征在于，大幅度提高了燃燒效率和大幅度降低了熱聲不穩定強度，解決了常規燃氣輪機燃燒器受熱聲不穩定影響使得的工作點偏離設計值的問題。
全文摘要
本發明涉及電站燃氣輪機的一種控制方法，是一種燃燒熱聲不穩定的控制方法，在常規燃燒器中加設高動量中心射流調節器，燃燒器通過中心射流加入15％以內的總空氣流量的煙氣，利用中心射流的湍流擬序結構調節并改善了燃燒過程。本發明的燃燒熱聲不穩定的控制方法，大幅度提高了燃燒效率和大幅度降低了熱聲不穩定強度，解決了常規燃氣輪機燃燒器受熱聲不穩定影響使得工作點偏離設計值的問題。相比于常規的燃氣輪機燃燒器，大幅度提高了燃燒效率，并且大幅度降低了熱聲不穩定強度，同時，燃燒器結構簡單、運行可靠、維護低廉。
文檔編號F23R3/00GK102607060SQ20121006505
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者張治國, 李國能, 鄭友取 申請人:浙江科技學院