专利名称：用于从液体燃料到气体燃料和相反过程的转换燃气轮机燃烧器操作的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从液体燃料到气体燃料以及从气体燃料到液体燃料转换燃气轮机燃烧器操作的方法。例如本方法可以用于具有锥形预混合燃烧器的燃气轮机的燃料转换。为了阐明下面提到的这种锥形预混合燃烧器，无论如何清楚的是此方法也可以用于不同的燃烧器。
背景技术：
根据图1，锥形预混合燃烧器1已知包括两个(也或者多于两个)基本上呈锥形的壁2，所述壁2限定锥形涡流室3。锥形壁2限定用于空气进入的狭缝5并还设置有喷嘴6，喷嘴6用于将预混合气体燃料喷射到涡流室3内(预混合意味着此燃烧器具有预混合操作)。另外，燃烧器1具有喷枪7，喷枪7具有用于引燃气体燃料喷射的喷嘴8和用于液体燃料喷射的另一喷嘴9 (通常位于喷枪7的顶部)。壁2通过前面板10连接到燃烧室11。在图1中喷嘴8被示为在喷枪7的侧部，然而在不同的例子中，用于引燃气体燃料的喷嘴8可位于喷枪7的顶部或者前面板10处。通常引燃气体燃料产生扩散火焰，预混合气体燃料产生预混合火焰，然而在不同的例子中，引燃气体燃料也可以产生介于扩散火焰和预混合火焰之间的混合火焰。对于这种类型的燃烧器，两种不同的操作(用液体燃料或者用气体燃料)是可行的。气体燃料操作在气体燃料操作期间，喷嘴6喷射预混合气体燃料且喷嘴8喷射引燃气体燃料；喷嘴9不喷射任何液体燃料。因而，压缩空气通过狭缝5进入到涡流室3内并且通过喷嘴6和8供应气体燃料； 在涡流室3内，空气和气体燃料混合形成在燃烧室11内燃烧的混合物(标记13指示火焰)。液体燃料操作在液体燃料操作期间，喷嘴9喷射液体燃料，然而喷嘴6和8不喷射任何燃料。在这种情况下，压缩空气也通过狭缝5进入到涡流室3内并且通过喷嘴9供应液体燃料；在涡流室3内，空气和液体燃料混合形成在燃烧室11内燃烧的混合物(标记13指示火焰)。转换为了从气体燃料操作转换至液体燃料操作，传统上通过喷嘴6 (预混合气体喷嘴) 和8 (引燃气体喷嘴)喷射入涡流室3的气体燃料流量一起减小(也就是，预混合气体燃料流量和引燃气体燃料流量同时减小)，并且，另外，液体燃料流量增加。从初始的流量(100%气体燃料和0%液体燃料)到最终的流量(0%气体燃料和 100%液体燃料)，基本上呈线性函数地实施减小气体燃料流量和增加液体燃料流量。
从液体燃料操作转换至气体燃料操作以同样的方式实施，也就是，液体燃料流量从100%减小到0%，而预混合气体燃料和引燃气体燃料同时从0%增加到100%。即使大量地使用，在一些情况下这种转换方法被证明引起不稳定的燃料汽轮机操作。换句话说，当预混合气体燃料和引燃气体燃料减少且液体燃料增加，或者液体燃料减少且预混合气体燃料和引燃气体燃料增加时，火焰的稳定性会被影响以至产生大的压力脉动。已知压力脉动对燃气轮机的寿命非常有害，因为压力脉动不仅压迫在其中它们产生的燃烧器和燃烧室，还压迫例如废气排放系统的其它组件。W02009/068425公开了一种燃气轮机，它能够使用气体燃料和液体燃料进行操作， 而且另外还可提供引燃气体燃料和引燃液体燃料。这篇文献没有给出任何关于如何实施从液体燃料转换至气体燃料和相反过程的启示。
发明内容
因此本发明的技术目的在于提供一种方法，通过该方法消除现有技术的所述问题。在本发明的技术目的范围内，本发明的一方面在于提供一种方法，通过该方法在转换过程中，燃气轮机的操作还非常稳定，以至于没有压力脉动产生，既不在从气体燃料操作转换至液体燃料操作的过程中产生，也不在从液体燃料操作转换至气体燃料操作的过程中产生。通过提供与附带的权利要求相一致的方法，根据本发明能够获得这些和进一步方面的技术目的。
本发明的进一步的特点和优点根据本发明的优选的但非限制性的实施例将更加明显，所述实施例通过下面附图中的非限制性的例子示出，其中图1是燃烧器的横截面示意图；图2是示出从气体燃料操作转换为液体燃料操作的过程中气体燃料和液体燃料流量的图表；图3是示出从液体燃料操作转换为气体燃料操作的过程中气体燃料和液体燃料流量的图表。
具体实施例方式燃烧器1是预混合燃烧器并且具有供给预混合气体燃料的喷嘴6、喷射引燃气体燃料23的喷嘴8和喷射液体燃料21的喷嘴9。例如锥形燃烧器1是具有根据图1已经描绘的特征的传统燃烧器。自然也可为其它类型的燃烧器。在这方面，燃烧器1被容纳在压力通风室15中，在压力通风室中，压缩空气(来自压缩机)被引入；该压缩空气通过狭缝5进入到涡流室3内。
根据此方法，当液体燃料21和预混合气体22被调节以从液体燃料转换为气体燃料操作或者相反操作时，引燃气体燃料23被控制在基本上恒定的流量(也就是，引燃气体燃料流量可能有小的变化，但它们不影响燃烧器的操作)。特别地，当液体燃料21被调节以减小其流量时，预混合气体燃料22被调节以增加其流量，反之亦然。有利地，在预混合气体燃料调节过程中，引燃气体燃料23流量被控制在基本恒定的流量以控制火焰的稳定性。引燃气体在预混合气体调节前或调节后被调节。特别地，在从气体转换为液体燃料操作过程中，在预混合气体燃料22的调节被切断后，引燃气体23被调节，并且在从液体转换为气体燃料操作过程中，在预混合气体燃料22调节以增加至操作流量前，引燃气体燃料23被调节。另外，当液体燃料21流量被调节时，水喷射25相应地被调节。而且，当调节后预混合气体燃料流量和/或引燃气体燃料流量变为零时，通过预混合气体燃料喷嘴6和/或引燃气体燃料喷嘴8喷射净化介质26。同样地，当调节后液体燃料21流量变为零时，通过液体燃料喷嘴9喷射净化介质 26。在引燃气体燃料23被控制在基本上恒定的流量前，预混合气体燃料22、引燃气体燃料23和液体燃料21被一起调节，使燃烧器达到起始转换条件。通常，在转换过程中，燃气轮机负荷基本是恒定的；而且，在从气体燃料操作转换为液体燃料操作的过程中，操作温度降低，并且反之亦然(也就是，在从液体燃料操作转换为气体燃料操作时，操作温度升高)。下面将详细描述从气体燃料操作转换为液体燃料操作的方法和相反操作的方法。从气体燃料操作转换为液体燃料操作尤其根据图2，初始的预混合气体燃料22通过喷嘴6喷射入涡流室3内并且引燃气体燃料23通过喷嘴8喷射入涡流室3内；没有液体燃料通过喷嘴9喷射并且有限的水流量25也喷射入涡流室3中(图2中，区域I )。当从气体燃料转换为液体燃料操作开始时，预混合气体燃料22、引燃气体燃料23 和液体燃料21被一起调节以达到转换起始条件；在这方面(图2的区域II )预混合气体燃料22流量减小，引燃气体燃料23流量也减小，液体燃料21流量增加(从零)；由于液体燃料21流量增加，水25流量也增加。然后(图2的区域III)预混合气体燃料22流量减小到最小流量随后被切断，同时， 液体燃料21流量和水25流量增加(对应于预混合气体燃料切断时具有台阶)；引燃气体燃料23流量被控制为基本恒定。然后(图2的区域IV )净化介质沈通过喷嘴6喷射以净化它们，接着(图2的区域V )引燃气体燃料23减小至最小流量随后被切断，同时液体燃料21和水25流量增加， 对应于引燃气体燃料切断时具有台阶。然后(图2的区域VI )净化介质通过喷嘴8喷射以净化它们。从而(图2的区域ΥΠ )燃烧器1利用液体燃料21操作。从液体燃料操作转换至气体燃料操作
尤其根据图3，在液体燃料操作过程中，液体燃料21和水25喷射入涡流室3中(图 3的区域I )。在转换初始时，水25流量和液体燃料21流量被调节以减小，预混合气体燃料22 和引燃气体燃料23也被调节以增加(从零，图3的区域II )。然后引燃气体燃料23进一步增加至其操作条件，而预混合气体燃料22流量维持基本恒定；水25流量和液体燃料21流量也减小(图3的区域III)。然后水25流量和液体燃料21流量进一步减小直到液体燃料流量为零，同时预混合气体燃料22流量增加；在这些调节过程中，引燃气体燃料23流量基本恒定；也就是，即使它的流量是基本恒定的，也实施小的控制以控制火焰的稳定性(图3的区域IV )。然后净化介质沈通过喷嘴9喷射(图3的区域V )；从而(图3的区域VI)燃烧器利用气体燃料22和23操作。作为净化介质沈，可使用水和/或氮。自然地，描述的特征可以彼此相互独立地提供。在这种方式构思内的方法可被进行多种修改和改变，其都落入本发明的范围内； 而且所有的细节可以被技术上地等同的元件替换。在实践中，所用的材料和尺寸可以根据需求和本领域的技术水平随意选择。附图标记1燃烧器2锥形壁3涡流室5 狭缝6预混合气体燃料喷嘴7 喷枪8 7的引燃气体燃料喷嘴9 7的液体燃料喷嘴10前面板11燃烧室13 火焰15压力通风室20 空气21液体燃料22预混合气体燃料23引燃气体燃料25 水26净化介质
权利要求
1.一种用于从液体燃料到气体燃料(22，2 和相反过程的转换燃气轮机燃烧器操作的方法，所述燃烧器(1)包括供给预混合气体燃料的喷嘴(6)、喷射引燃气体燃料03) 的喷嘴(8)和喷射液体燃料的喷嘴(9)，其特征在于，当液体燃料和预混合气体燃料0 被调节以从液体燃料转换为气体燃料操作或者其相反操作时，引燃气体燃料 (23)被控制在基本恒定的流量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当液体燃料被调节以减小其流量时，预混合气体燃料0 被调节以增加其流量，反之亦然。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，引燃气体燃料流量被控制在基本恒定的流量以控制火焰的稳定性。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当液体燃料流量被调节时，水05)喷射相应地被调节。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当调节后预混合气体燃料0 流量和/或引燃气体燃料流量变为零时，通过预混合气体燃料喷嘴(6)和/或引燃气体燃料喷嘴 (8)喷射净化介质06)。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当调节后液体燃料流量变为零时，通过液体燃料喷嘴(9)喷射净化介质06)。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在引燃气体燃料被控制在基本恒定的流量前，预混合气体燃料0 、引燃气体燃料和液体燃料被一起调节以使得燃烧器(1)进入起始转换条件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在转换过程中，燃气轮机负荷基本恒定。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在从气体燃料(22，23)操作到液体燃料 (21)操作转换的过程中，操作温度降低，反之亦然。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，引燃气体燃料03)通过在喷枪(7)的侧面、喷枪(7)的顶部或在前面板(10)处的引燃气体燃料喷嘴(8)喷射。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体燃料通过在喷枪(7)的顶部的液体燃料喷嘴(9)喷射。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，引燃气体燃料03)在预混合气体02)调节前或调节后被调节。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在从气体转换至液体燃料操作过程中，弓丨燃气体燃料在预混合气体燃料0 调节以被切断后被调节。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在从液体转换至气体燃料操作过程中，弓丨燃气体燃料在预混合气体燃料0 调节以增加至操作流量前被调节。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，燃烧器包括至少两个锥形壳0)，所述锥形壳(2)限定基本为锥形的涡流室(3)，并设置有用于供给空气00)的切向狭缝(5)、在其中供给预混合气体燃料0 的喷嘴(6)、喷射引燃气体燃料的喷嘴(8)、布置在锥形室 (3)中央的喷枪(7)并设置有用于喷射液体燃料的喷嘴(9)。
全文摘要
一种用于从液体燃料(21)到气体燃料(22，23)和相反过程的燃气轮机燃烧器转换操作的方法，燃气轮机燃烧器具有燃烧器(1)，其包括用于供给预混合气体燃料的喷嘴(6)、喷射引燃气体燃料的喷嘴(8)和喷射液体燃料(21)的喷嘴(9)。根据此方法，当液体燃料(21)和预混合气体燃料(22)被调节以从液体燃料转换为气体燃料操作时或者相反操作时，引燃气体燃料(23)被控制在基本恒定的流量。
文档编号F23D17/00GK102482997SQ201080037516
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月6日 优先权日2009年9月7日
发明者R·拉赫纳, S·科卡诺维奇, S·舍尔, T·梅乌维森 申请人:阿尔斯通技术有限公司