1.一种燃烧系统,包括:
氧化剂源,所述氧化剂源被配置为将氧化剂输出到炉膛容积中;
预热燃料分配器,所述预热燃料分配器被配置为在预热状态期间通过将预热燃料输出到所述炉膛容积中来支持预热火焰;
主燃料分配器,所述主燃料分配器被配置为在标准操作状态期间将主燃料输出到所述炉膛容积中;
穿孔火焰稳定器,所述穿孔火焰稳定器被定位在所述炉膛容积中,在所述预热状态期间由所述预热火焰进行预热,并且在所述标准操作状态期间支持至少部分地在所述穿孔火焰稳定器内的所述主燃料和所述氧化剂的燃烧反应;
预热火焰传感器,所述预热火焰传感器被配置为感测预热火焰的状况,并输出指示所述预热火焰的状况的传感器信号;
穿孔火焰稳定器传感器,所述穿孔火焰稳定器传感器被配置为感测所述穿孔火焰稳定器的状况并生成指示所述穿孔火焰稳定器的状况的传感器信号;
一个或更多个致动器,所述一个或更多个致动器被配置为调节来自所述主燃料分配器的所述主燃料的流,调节来自所述预热燃料分配器的所述预热燃料的流,以及调节来自所述氧化剂源的所述氧化剂的流;和
控制器,所述控制器通信地耦合到所述致动器、所述预热火焰传感器、和所述穿孔火焰稳定器传感器,所述控制器被配置成接收来自所述预热火焰传感器和所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号,并响应于所述传感器信号并根据被存储在耦合到所述控制器的非暂时性计算机可读介质中的软件指令来控制所述致动器以调节所述预热燃料、所述主燃料和所述氧化剂的流。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括桥墙温度传感器,所述桥墙温度传感器被配置为感测桥墙的温度并向所述控制器输出指示所述桥墙的温度的传感器信号。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成通过控制所述致动器来响应于来自所述桥墙温度传感器的传感器信号来控制所述致动器以调节在所述炉膛容积中的状况。
4.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述预热火焰传感器包括预热火焰棒。
5.根据权利要求4所述的燃烧系统,其中,所述预热火焰棒感测所述预热火焰是否存在。
6.根据权利要求5所述的燃烧系统,还包括点燃器,所述点燃器配置成生成火花。
7.根据权利要求6所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成控制所述致动器中的一个或更多个致动器,以在所述预热火焰棒指示不存在所述预热火焰并且满足所有安全互锁的情况下,使所述点燃器生成火花来点燃所述预热火焰。
8.根据权利要求5所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成通过控制所述致动器中的一个或更多个致动器来调节所述预热燃料或所述氧化剂的流,从而响应于来自所述预热火焰扫描器的传感器信号来调节所述预热火焰的位置。
9.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括co监测传感器,所述co监测传感器被配置成感测由所述燃烧反应生成的烟道气中的co的浓度,并向所述控制器输出指示所述烟道气中的co的浓度的传感器信号。
10.根据权利要求9所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成,如果所述传感器信号指示在所述烟道气中的co的浓度高于可接受浓度,则控制所述致动器以调节所述主燃料和/或所述氧化剂的流。
11.根据权利要求10所述的燃烧系统,其中,调节所述主燃料的流包括以下中的一项或更多项:
调节所述主燃料的流速;和
调节所述主燃料的燃料调和物。
12.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括nox监测器,所述nox监测器被配置成感测由所述燃烧反应生成的在烟道气中的nox的浓度,并向所述控制器输出指示在所述烟道气中的nox的浓度的传感器信号。
13.根据权利要求12所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成,如果所述传感器信号指示在所述烟道气中的nox的浓度高于可接受浓度,则控制所述致动器以调节所述主燃料和/或所述氧化剂的流。
14.根据权利要求13所述的燃烧系统,其中,调节所述主燃料的流包括以下中的一项或更多项:
调节所述主燃料的流速;和
调节所述主燃料的燃料调和物。
15.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括o2监测器,所述o2监测器被配置为感测由所述燃烧反应生成的在烟道气中的o2的浓度,并向所述控制器输出指示在所述烟道气中的o2的浓度的传感器信号。
16.根据权利要求15所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成,如果所述传感器信号指示在所述烟道气中的o2的浓度在可接受范围之外,则控制所述致动器以调节所述主燃料和/或所述氧化剂的流。
17.根据权利要求16所述的燃烧系统,其中,调节所述主燃料的流包括以下中的一项或更多项:
调节所述主燃料的流速;和
调节所述主燃料的燃料调和物。
18.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器传感器包括穿孔火焰稳定器火焰扫描器,所述穿孔火焰稳定器火焰扫描器被配置为感测所述主燃料和氧化剂的燃烧反应的状况,并输出指示所述燃烧反应的状况的传感器信号。
19.根据权利要求18所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成接收来自所述穿孔火焰稳定器火焰扫描器的传感器信号,并响应于所述燃烧反应的状况使所述致动器调节所述主燃料的流和所述氧化剂的流中的一个或更多个。
20.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器传感器包括相机。
21.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括过程监测器,所述过程监测器被配置为感测从所述燃烧反应接收热量的过程的状况,并输出指示所述过程的状况的传感器信号。
22.根据权利要求21所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成从所述过程监测器接收所述传感器信号,并且响应于所述过程的状况使所述致动器调节所述主燃料的流和所述氧化剂的流中的一个或更多个。
23.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括压力传感器,所述压力传感器被配置为感测在炉膛容积中的压力并输出指示所述压力的传感器信号。
24.根据权利要求23所述的燃烧系统,其中,所述压力传感器包括压力变化麦克风、静态压力传感器、动态压力传感器和压差传感器中的一个或更多个。
25.根据权利要求24所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成接收来自所述压力传感器的传感器信号,并响应于所述过程的状况使所述致动器调节所述氧化剂的流、所述主燃料的流或烟道风门中的一个或更多个。
26.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器传感器包括穿孔火焰稳定器温度传感器,所述穿孔火焰稳定器温度传感器被配置为感测所述穿孔火焰稳定器的温度并输出指示所述穿孔火焰稳定器的温度的传感器信号。
27.根据权利要求26所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成接收来自所述穿孔火焰稳定器温度传感器的传感器信号,并响应于所述过程的状况使所述致动器调节所述主燃料的流、所述氧化剂的流或烟道风门中的一个或更多个。
28.根据权利要求26所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成,如果来自所述穿孔火焰稳定器温度传感器的传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器的温度已经下降到低于操作温度,则控制所述致动器中的一个或更多个致动器以激活加热器来加热所述穿孔火焰稳定器。
29.根据权利要求24所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成,如果来自所述穿孔火焰稳定器温度传感器的传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器的温度已经达到所述操作温度,则控制所述致动器中的一个或更多个致动器从所述预热状态转换到所述标准操作状态。
30.根据权利要求29所述的燃烧系统,其中,所述控制器通过控制所述致动器来停止所述预热燃料的流并启动所述主燃料的流,从而导致从所述预热状态到所述标准操作状态的转换。
31.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括被耦合到所述控制器的显示器。
32.根据权利要求31所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成在所述显示器上输出与在所述炉膛容积中的状况相关的消息。
33.根据权利要求32所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成在响应于所述传感器信号控制所述致动器以调节所述预热燃料、所述氧化剂或所述主燃料的流中的一个或多个之前向操作者请求批准。
34.根据权利要求32所述的燃烧系统,还包括手动控件,所述手动控件被配置成使得操作者能够手动操纵所述氧化剂源、所述预热燃料源和所述主燃料源中的一个或更多个。
35.根据权利要求34所述的燃烧系统,其中,所述消息提示用户响应于所述传感器信号使用所述手动控件来调节所述主燃料的流、所述氧化剂的流和所述预热燃料的流中的一个或更多个。
36.根据权利要求32所述的燃烧系统,还包括控制输入端,所述控制输入端被配置成使得操作者能够向所述控制器输入数据或命令。
37.根据权利要求1所述的燃烧系统,还包括回火传感器,所述回火传感器被配置成检测所述燃烧反应从所述穿孔火焰稳定器向所述主燃料分配器的回火,并向所述控制器输出指示回火发生的传感器信号。
38.根据权利要求37所述的燃烧系统,其中,所述回火传感器包括电容层析成像设备。
39.根据权利要求37所述的燃烧系统,其中,所述电容层析成像设备包括:
第一组电极,所述第一组电极被横向定位在所述穿孔火焰稳定器周围,并被配置为感测在所述穿孔火焰稳定器附近的参数;和
第二组电极,所述第二组电极被定位于所述穿孔火焰稳定器的上游,并被配置为感测在所述穿孔火焰稳定器的上游的参数。
40.根据权利要求39所述的燃烧系统,其中,所述控制器通过将由所述第一组电极感测的参数与由所述第二组电极感测的参数进行比较来感测回火。
41.根据权利要求39所述的燃烧系统,其中,所述第一组电极是所述穿孔火焰稳定器传感器的一部分。
42.根据权利要求38所述的燃烧系统,其中,所述电容层析成像设备包括一组电极,所述一组电极被定位于所述穿孔火焰稳定器的上游,并且被配置为通过感测在所述穿孔火焰稳定器的上游的参数来检测回火。
43.根据权利要求37所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成响应于来自所述回火传感器的传感器信号来操作所述致动器中的一个或更多个致动器以抑制回火。
44.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述控制器被配置成操作所述致动器中的一个或更多个致动器以调节与所述穿孔火焰稳定器相关联的调节比。
45.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器是网状陶瓷穿孔火焰稳定器。
46.根据权利要求45所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括多个网状纤维。
47.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括氧化锆。
48.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括硅酸铝。
49.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括碳化硅。
50.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述网状纤维由挤压的莫来石形成。
51.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述网状纤维由堇青石形成。
52.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器被配置成支持所述燃料和氧化剂在所述穿孔火焰稳定器上游、下游和内部的燃烧反应。
53.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器每平方英寸的表面积包括约100个孔。
54.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述网状纤维形成为网状陶瓷泡沫。
55.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述网状纤维使用网状聚合物泡沫作为模板形成。
56.根据权利要求46所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括:
输入面;
输出面;和
在所述输入面和所述输出面之间延伸的多个穿孔。
57.根据权利要求56所述的燃烧系统,其中,所述穿孔形成为在所述网状纤维之间的通路。
58.根据权利要求56所述的燃烧系统,其中,所述穿孔是分支穿孔。
59.根据权利要求56所述的燃烧系统,其中,所述穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸。
60.根据权利要求56所述的燃烧系统,其中,所述输入面对应于所述网状纤维靠近所述主燃料分配器的延伸部。
61.根据权利要求56所述的燃烧系统,其中,所述输出面对应于所述网状纤维远离所述主燃料分配器的延伸部。
62.根据权利要求1所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器包括电容层析成像设备。
63.根据权利要求62所述的燃烧系统,其中,所述电容层析成像设备包括多个电极,所述多个电极被横向定位在所述穿孔火焰稳定器周围。
64.根据权利要求62所述的燃烧系统,其中,所述多个电极包括一对或更多对电极,所述一对或更多对电极彼此由所述穿孔火焰稳定器间隔开。
65.根据权利要求64所述的燃烧系统,其中,所述电容层析成像设备基于在所述一对或更多对电极之间的电容生成电容层析成像图像。
66.根据权利要求62所述的燃烧系统,其中,所述多个电极包括一个或更多个第一对电极,所述一个或更多个第一对电极彼此由所述穿孔火焰稳定器间隔开,并且在基本垂直于所述主燃料朝向所述穿孔火焰稳定器流的主方向的第一取向上彼此面对。
67.根据权利要求66所述的燃烧系统,其中,所述多个电极包括一个或更多个第二对电极,所述一个或更多个第二对电极彼此由所述穿孔火焰稳定器间隔开,并且在基本上垂直于所述第一取向和所述主燃料的流的所述主方向的第二取向上彼此面对。
68.一种燃烧系统,包括:
氧化剂源,所述氧化剂源被配置为将氧化剂输出到炉膛容积中;
预热燃料分配器,所述预热燃料分配器被配置为在预热状态期间通过将预热燃料输出到所述炉膛容积中来支持预热火焰;
主燃料分配器,所述主燃料分配器被配置为在标准操作状态期间将主燃料输出到所述炉膛容积中;
穿孔火焰稳定器,所述穿孔火焰稳定器被定位于所述炉膛容积中,在所述预热状态期间由所述预热火焰预热,并且在所述标准操作状态期间支持至少部分地在所述穿孔火焰稳定器内的所述主燃料和氧化剂的燃烧反应;
预热火焰传感器,所述预热火焰传感器被配置为感测预热火焰的状况,并输出指示所述预热火焰的状况的传感器信号;
穿孔火焰稳定器传感器,所述穿孔火焰稳定器传感器被配置为感测所述穿孔火焰稳定器的状况,并生成指示所述穿孔火焰稳定器的状况的传感器信号;
显示器;和
控制器,所述控制器通信地耦合到所述显示器、所述预热火焰传感器和所述穿孔火焰稳定器传感器,所述控制器被配置成接收来自所述预热火焰传感器和所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号,并在所述显示器上输出数据,所述数据提示技术人员基于所述传感器信号并根据被存储在耦合到所述控制器的非暂时性计算机可读介质中的软件指令来调节所述预热燃料、所述主燃料和所述氧化剂的流中的一个或更多个。
69.根据权利要求68所述的燃烧系统,还包括一个或更多个致动器,所述一个或更多个致动器被配置为调节所述预热燃料、所述主燃料、所述氧化剂的流和烟道风门。
70.根据权利要求69所述的燃烧系统,还包括手动控件,所述手动控件被配置成使得技术人员能够操作所述致动器来调节所述预热燃料、所述主燃料、所述氧化剂的流和所述烟道风门。
71.根据权利要求68所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器传感器包括火焰棒或紫外线扫描器。
72.根据权利要求68所述的燃烧系统,其中,所述预热火焰传感器包括火焰棒或紫外线扫描器。
73.根据权利要求68所述的燃烧系统,其中,所述穿孔火焰稳定器传感器包括电容层析成像设备。
74.根据权利要求68所述的燃烧系统,其中,所述预热火焰传感器包括电容层析成像设备。
75.一种用于操作燃烧系统的计算系统实现的方法,所述方法包括:
在燃烧系统的预热状态期间,接收来自预热火焰传感器的指示由预热燃料和氧化剂的流所支持的在炉膛容积中的预热火焰的状况的传感器信号;
在所述预热状态期间,接收来自穿孔火焰稳定器传感器的指示穿孔火焰稳定器的温度的传感器信号,所述穿孔火焰稳定器被定位在所述炉膛容积中,将在所述预热状态期间被所述预热火焰预热到操作温度;
响应于来自所述预热火焰传感器的传感器信号并根据被存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令,输出控制信号以控制一个或更多个致动器来调节所述预热燃料的流,调节所述氧化剂的流,或生成火花来点燃所述预热火焰;
如果来自所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器已经达到所述操作温度,则根据被存储在非暂时性计算机可读介质上的软件指令输出控制信号以控制一个或更多个致动器来将所述燃烧系统从所述预热状态转换到标准操作状态,所述标准操作状态对应于支持在所述穿孔火焰稳定器中的主燃料和所述氧化剂的燃烧反应;
在所述标准操作状态期间从所述穿孔火焰稳定器传感器接收指示所述穿孔火焰稳定器的状况的传感器信号;和
响应于在所述标准操作状态期间来自所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号并根据被存储在所述非暂时性计算机可读介质上的所述软件指令,输出控制信号以控制一个或更多个致动器来调节所述主燃料的流或调节所述氧化剂的流。
76.根据权利要求75所述的计算系统实现的方法,还包括:如果所述传感器信号指示故障状况,则输出控制信号以关闭所述燃烧系统。
77.根据权利要求75所述的计算系统实现的方法,其中,接收来自所述预热火焰传感器的传感器信号包括从所述预热火焰传感器接收电容层析成像信号。
78.根据权利要求75所述的计算系统实现的方法,其中,接收来自所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号包括从所述穿孔火焰稳定器传感器接收电容层析成像信号。
79.一种用于控制燃烧系统的系统,所述系统包括:
至少一个处理器;以及
至少一个存储器,所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理器,所述至少一个存储器中存储有指令,当所述指令被所述一个或更多个处理器的任意集合执行时,所述指令执行包括以下项的过程:
通过控制一个或更多个致动器来启动预热火焰使所述燃烧系统进入预热状态,所述预热火焰由预热燃料和氧化剂的流支持并被配置为将穿孔火焰稳定器预热到操作温度;
从预热火焰传感器接收指示所述预热火焰的状况的传感器信号;
从穿孔火焰稳定器传感器接收指示所述穿孔火焰稳定器的状况的传感器信号;
如果来自所述预热火焰传感器的传感器信号指示所述预热火焰的不希望的状况,则控制所述一个或更多个致动器以调节预热燃料的流,调节流动氧化剂,或者激活点燃器;
如果来自所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器已经达到所述操作温度,则通过控制所述一个或更多个致动器以停止所述预热燃料的流并初始化主燃料的流,使得所述燃烧系统从所述预热状态转换到标准操作状态,所述穿孔火焰稳定器被配置成在所述标准操作状态期间支持所述主燃料和所述氧化剂的燃烧反应;和
如果所述传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器或所述燃烧反应的不希望的状况,则控制所述一个或更多个致动器以调节所述主燃料的流或调节所述流动氧化剂。
80.根据权利要求79所述的系统,其中,所述过程还包括:如果所述传感器信号指示所述穿孔火焰稳定器在所述标准操作状态期间已经下降到低于所述操作温度,则使所述一个或更多个致动器激活加热器,所述加热器被配置为加热所述穿孔火焰稳定器。
81.根据权利要求79所述的系统,其中,所述过程还包括:在显示器上输出消息,所述消息提示所述燃烧系统的操作者批准对所述致动器的控制,以转换到所述标准操作状态,以在所述预热状态下调节所述氧化剂或所述预热燃料的流,或者在所述标准操作状态下调节所述氧化剂或所述主燃料的流。
82.根据权利要求79所述的系统,其中,接收来自所述预热火焰传感器的传感器信号包括从所述预热火焰传感器接收电容层析成像信号。
83.根据权利要求79所述的系统,其中,接收来自所述穿孔火焰稳定器传感器的传感器信号包括从所述穿孔火焰稳定器传感器接收电容层析成像信号。