用于火焰稳定的系统及方法

用于火焰稳定的系统及方法
【专利摘要】提供了一种用于火焰稳定的系统及方法，其通过改进火焰稳定来防止初始的贫熄火。燃烧器轮廓选定成保持期望水平的功率输出，同时最小化或消除机外空气排放(50,52)并且最小化排放物。选定的燃烧器轮廓将平均轴功率保持在从大约50％高达全功率的范围中，同时在保持此类功率设定时消除机外空气排放(50,52)。实施例允许燃烧器在较低火焰温度下以可接受的排放物操作。由于燃烧器可在部分功率操作期间以较低体积火焰温度操作，故可减少或甚至消除低效机外排放的使用。
【专利说明】用于火焰稳定的系统及方法

【专利附图】

【附图说明】
[0001] 图1为示出用于火焰稳定的系统的实施例的所选特征的设置在燃烧器内的预混 器的截面视图。
[0002] 图2-9示出了与用于火焰稳定的系统和方法的实施例相关联的喷燃器模式中的 操作；其中，
[0003] 图2为设置在燃烧器内的预混器的截面视图，其示出了发动机启动时的喷燃器模 式1操作。
[0004] 图3为设置在燃烧器内的多个预混器的端视图，其关于喷燃器模式1操作的图2 中所示的截面视图。
[0005] 图4为示出喷燃器模式2操作的设置在燃烧器内的预混器的截面视图。
[0006] 图5为设置在燃烧器内的多个预混器的端视图，其关于喷燃器模式2操作的图4 中所示的截面视图。
[0007] 图6为示出喷燃器模式3操作的设置在燃烧器内的预混器的截面视图。
[0008] 图7为设置在燃烧器内的多个预混器的端视图，其关于喷燃器模式3操作的图6 中所示的截面视图。
[0009] 图8为示出喷燃器模式4操作的设置在燃烧器内的预混器的截面视图。
[0010] 图9为设置在燃烧器内的多个预混器的端视图，其关于喷燃器模式4操作的图8 中所示的截面视图。
[0011] 图1〇示出了随功率和控制温度变化的现有技术的典型DLE分级。
[0012] 图11示出了随功率和控制温度变化的与用于火焰稳定的系统和方法的实施例相 关联的分级。
[0013] 图12示出了随平均轴功率和平均热效率变化的相比于用于火焰稳定的系统和方 法的实施例的图10的现有技术的系统。

【背景技术】
[0014] 在海洋和工业应用，尤其是机械传动应用中利用的燃气涡轮特征在于作为构件的 燃烧器，并且通常在部分功率下操作达延长的时间段。部分功率在本文中意思是在低于 100%负载下的操作。随着燃料价格的上涨，改进的部分功率效率是操作者非常期望的性 质。
[0015] 喷嘴设置在涡轮燃烧器内，该喷嘴用于将燃料引入到穿过燃烧器的空气流中。点 火器典型地用于引起所得的空气燃料混合物在燃烧器内焚烧。焚烧的空气燃料混合物发送 出燃烧器，并且穿过一个或更多个涡轮以提取功率，该功率驱动压缩系统，并且向操作者提 供有用功。
[0016] 干式低排放物（下文为DLE)燃烧器为依靠贫预混燃烧的燃气涡轮发动机构件，其 在体积火焰温度（下文为T flaJ窗口内操作，在该体积火焰温度窗口内，排放物在极限内。 Tfl_为由进入供燃料的燃烧器杯的空气和燃料的完全燃烧引起的计算出的绝热火焰温度。 在Tfl_的最大值下，氮氧化物（NOx)的排放物剧烈地增加。在Tfl_的最小值下（下文为 TflaMlin)，作为不合乎需要的燃烧副产物的一氧化碳（C0)的排放物增加。在本领域中，典型 的操作在于向机外排放压缩机空气，以便减少该不合乎需要的排放副产物。然而，机外排放 空气提取的此类现有技术的使用用于在期望的温度范围的窄带中保持局部T flanre，但其还降 低了局部功率效率，从而增加了燃料操作费用。
[0017] 因此，将解决的问题在于最大化DLE燃气涡轮的部分功能率效率特性，同时最小 化不合乎需要的排放物副产物。机外排放空气提取典型地在部分功率操作下使用，以通过 将燃烧器体积火焰温度保持在窄带中来保持DLE系统中的可接受排放物。此外，现有技术 中已经看到限制量的预混环和杯的分级。随着排放物法规变得更严格，体积火焰温度的可 接受窗口变得更加窄，并且难以实现。随着T fl_带变窄，发动机需要增加排放空气的使用 来保持在可接受的体积火焰温度的窗口中。
[0018] 避免排放技术（BAT)关于通过减少排放空气提取量来改进干式低排放物（DLE)发 动机的部分功率效率的方法。提供了实施例，其包括BAT来实现低功率状态下的扩散焰操 作、高功率状态下的预混焰操作，以及中间功率设定下的预混/扩散焰的组合，从而提供了 降低排放空气要求以改进性能同时满足严格的排放物要求的手段。加强的贫熄火（下文为 ELB0)是指如下构想：选定的特征允许在如在现有系统可遭受火焰完全"熄火"的损失的 边缘处看到的非常接近空气/燃料比的贫空气/燃料比和温度下操作。可变的ELB0是指 以优化贫操作的方式按期望改变燃料输送的能力。
[0019] 现有技术的DLE发动机中的燃料系统设计要求主要集中于全负载效率和排放物。 尽管是值得的目标并且人们开始满足本领域中不断增长的需要，但利用可变ELB0燃料的 实施例在从启动到全功率的较宽阔功率设定范围下提供了提高的效率和减少的排放物。备 选方案向大多数预混器提供了可变ELB0,以提高燃料系统的功能，并且优化全功率排放物 的减少，并且实现T fl_下的部分功率下调。
[0020] 为了改进传统DLE应用中的部分功率效率，主要途径在于添加周向分级模式，其 中燃烧器的若干杯关闭（即，不供燃料）。该途径将局部冷区引入在燃烧器中，从而增加了 C0排放物，并且需要附加的控制阀和附加的时间来映射（map)周向模式。
[0021] 本领域中的设计包括使用两个杯和三个杯的预混器。图示提供了用于利用预混器 中的三个杯的那些系统的A杯、B杯和C杯。减少对排放空气提取的需要的本领域中的其 它设计包括可变面积涡轮喷嘴（VATN)和排放再喷射（也称为旁通排放）回到动力涡轮中。 然而，这些现有技术的设计相对昂贵，已经经历有限的可靠性，并且相比于本实施例在技术 上复杂。
[0022] 进一步详细而言，现有技术的DLE发动机提取压缩机排放来提供机外排放空气提 取，作为保持燃烧器火焰温度高于下阈值的手段，低于该下阈值，C0和UHC排放物快速增 力口。下阈值称为初始贫熄火。


【发明内容】

[0023] 相比之下，提供了实施例，其通过改进火焰稳定来提供防止初始贫熄火的手段，从 而使燃烧器能够在较低火焰温度下以可接受的排放物操作。实施例允许燃烧器在部分功率 操作期间在较低的体积火焰温度下操作，从而减少或甚至消除低效机外排放空气提取的使 用。
[0024] 在解决该问题时，提供了实施例，其利用可变ELB0来作为预混器的特征，并且将 燃料直接喷射到燃烧室中。ELB0燃料的该使用通过产生小高温扩散焰来改进火焰稳定，该 小高温扩散焰用作通过一个或更多个预混器进入燃烧器的燃料空气混合物的点火源。相比 之下，大部分燃烧为贫预混的。一个或更多个预混器均可具有一个或更多个杯，其中实施例 包括具有两个杯A和B (如图1中所示）的那些；并且备选方案包括具有三个杯A，B和C (未 示出）的那些。提供了实施例和备选方案，它们增大了火焰温度（TflaiJ的范围，这允许在 可接受的排放物水平处或低于可接受的排放物水平的期望有效操作。该解决方案包括使用 可变且独立地控制的ELB0燃料，从而允许在整个操作范围内优化排放物，并且提供了特征 为控制/分级逻辑的控制系统以允许火焰在低功率状态下在操作中主要是扩散焰，而在高 功率状态下主要是预混操作。操作者清楚地认识到与部分功率热效率的仅一个百分点的改 进相关联的成本节省。因此，这些实施例对于所有操作者具有较高的值，其中来自提供的实 施例的使用的可测量的结果包括在相比于在类似条件下操作的已知技术的DLE燃气轮机 时的、部分功率热效率的高达3个百分点的改进。尽管增大了部分功率效率，但实施例还降 低了燃料系统成本和复杂性。附加的备选方案利用扩散焰并且从而降低燃烧声音。就此而 言，实施例用于通过减小暂时的声音来改进燃烧系统的持久性。相比于现有技术的分级DLE 燃烧器，实施例还提供了在部分功率操作期间保持更一致的离开轮廓和图案因素以及较低 的涡轮入口温度的能力。这导致了改进的热区段持久性、测量排出温度时的传感器准确性， 以及整个系统的可靠性。大体上，扩散燃料流允许良好的可操作性。预混燃料流允许良好 的排放物特性。组合的扩散和预混燃料流允许可操作性和排放物两者的优化。

【具体实施方式】
[0025] 参照图1，大体上，用于火焰稳定的系统10包括燃烧器15,燃烧器15具有带一个 或更多个预混杯的一个或更多个预混器20。一个或更多个预混杯与形成在其中的一个或更 多个可变ELB0通道流体连通。
[0026] 选择成仅出于实例目的而非意在限制而示出的实施例包括利用两个预混杯的那 些，其中一个或更多个预混杯包括ELB0特征，并且为A预混杯30和B预混杯40。未示出的 其它实施例利用各个预混器中的三个或更多个预混杯。备选方案包括其中一个或更多个预 混器总数为二十四（24)个预混器的那些。
[0027] 经由提供两个杯的预混器实施例的实例，可变ELB0通道22、A杯预混通道32和B 杯预混通道42设置和形成在各个预混器20内。可变的ELB0通道22用于A杯和B杯两者，但 提供了备选方案（未示出），其中单独的可变ELB0通道提供至各个杯。这些通道22, 32, 42 分别提供用于在燃烧器15中在预混器20的各个杯30, 40下游产生火焰34和44的燃料。如 期望的，燃料可仅通过可变ELB0通道22引入，从而产生火焰34, 44,扩散焰。燃料还可通过 预混通道32, 42引入，从而使火焰34, 44为预混焰。注意，图1中所示的火焰34, 44以如下 方式构想和示出，以便提供参考系，其关于燃烧器10内的位置，此类火焰34, 44的传播大体 上在杯30, 40的下游开始。当所有通道22, 32, 42用于将燃料引入到预混器20中并且进一 步引入到燃烧器15中用于燃烧时，则火焰34, 44为扩散焰和预混焰的组合。通过按期望可 选定地调整燃料流，或通过完全停止燃料流，在任何预混器20或其内的任何通道22, 32, 42 中，可以实现提高的操作效率，同时还保持低排放物。
[0028] 在涡轮操作中，声音为燃烧声音/动力，并且已知的是通常在DLE发动机中发现的 压力振荡。此类压力振荡按期望以多种方式控制；本文中提出的实施例通过使用一些扩散 燃料或ELB0来这样做。当以扩散燃料流（穿过可变ELB0通道22的流）操作时，附加益处 以减小此类压力振荡的形式可选定地提供至操作者。
[0029] 为了仅按需要使用，第一机外排放通道50和第二机外排放通道52提供成以便便 于排放空气提取。备选方案包括其中排放空气54从燃烧器外壳16 (见图1)或从压缩机 (未示出）的级间端口或在压缩机（未示出）之间的位置处提取的那些。机外排放大体上 用于DLE系统，以确保体积燃料温度（下文为T flaJ保持在可接受水平处。具有可变ELB0 的BAT技术允许Tflame降低，同时保持良好的排放物，并且因此延迟排放空气提取的开始，并 且从而提供改进的部分功率效率。
[0030] 如上文详细所述并且如图1中所示，包括在各个预混器20中的可变ELB0特征允 许随当前功率输出除以全负载功率额定值变化来加强部分功率操作。
[0031] 参照图2至9,示出了具有燃烧器15的系统10的代表视图，燃烧器15具有在发动 机操作的各种级处从低功率一直到全功率焚烧的燃料，以包括那两个极限之间的部分功率 设定。选定的喷燃器模式通过各个喷燃器模式的成对附图而在图2至9中看到，其中一个 预混器20的截面视图伴随端视图示出，端视图为具有通过选自以下的组流动的燃料的、所 有发动机的预混器的环形表示：扩散、预混或两者。此外，预混器20的任何子集可具有从以 上组得到的燃料流的任何选择。大体上，对于低功率，利用了扩散燃料流。对于高功率，利 用了预混燃料流。对于按期望的在这些极限之间的功率，选定的平衡为扩散燃料流和预混 燃料流两者的选择。尽管提供了示出四个喷燃器模式的实例，但容易理解的是，提供的实施 例的可变性质意味着存在设置在用于发动机启动的模式直至全功率下的模式之间的无限 数量的喷燃器模式。
[0032] Tflame mini_通过使用扩散焰稳定改进，该扩散焰稳定通过增加燃烧器15上的可变 ELB0(增强贫熄火）特征的使用来实现，其中燃料可选定地按期望发送穿过燃烧器15内的 一些或每一个预混器20杯30, 40。
[0033] 提供了实施例，其中发送穿过排放通道50, 52并且实现喷燃器模式之间的过渡所 需的机外排放减少了超过50%，并且在峰值发动机使用范围内被消除。
[0034] 作为不意在限制的实例并且参照至少图2至9,如本文中使用的分级意味着发动 机在喷燃器模式中操作，其中另外的细节如下。
[0035] 如图2和图3中所示，燃气涡轮发动机起动，并且燃料焚烧在燃烧器15内发生。 此时，发动机处于喷燃器模式1，对应于燃料为AELB0。尽管备选方案提供了仅穿过B杯的 燃料，但在该实例中，燃料仅流过A杯30的可变ELB0通道22。没有燃料发送穿过B杯40。 发动机开始在低功率下完全依靠通过可变ELB0通道22引入的燃料操作，结果在于，火焰34 为仅源自A杯30的扩散焰34。进一步详细而言，关于形成和设置在其中的通道22, 32, 42， 形成在燃烧器20中的通道放置成仅与A杯30流体连通。此外，在该喷燃器模式1中，如此 利用的唯一通道为通道22。B杯40 (和C杯，对于利用未示出的三个杯的实施例）仅具有 穿过它们的空气，并且没有火焰44存在。这是从启动到大约15%功率设定的状态。
[0036] 经由另外的实例并且参照图4和图5,在对功率的需求从大约15%增大到大约 50%并且在值的范围内的任何点处时，涡轮供有更多燃料来提供该功率，燃烧器15从仅为 低功率下的AELBO (仅A预混杯30扩散流）操作的喷燃器模式1过渡至为AELBO连同BELBO 的组合的喷燃器模式2。如需要地进一步详细而言，燃料流按期望添加至预混器，其中一些 燃料继续流过可变ELBO通道22,并且燃料如上文引入到任何数量的A预混杯30中，并且 现在还如需要地以沿周向分级方式引入到任何数量的B预混杯40 (和C杯，如果存在，未示 出）中，从而提供分级操作方式，其允许功率输出的增加，同时最大化操作效率，并且最小 化来自涡轮的非期望排放物的输出。在喷燃器模式2中，所得的火焰34, 44为分别源自A 杯30和B杯40的扩散焰34, 44
[0037] 参照图6和图7,在对功率的需求从大约50%增大至大约75%并且在该值的范 围内的任何点处，并且涡轮供有更多燃料来提供该功率时，燃烧器15从与低功率下的A ELBO (A杯30扩散流）和B ELBO (B杯40扩散流）操作相关联的喷燃器模式1和2过渡至 在较高功率设定下的喷燃器模式3 (部分贫预混操作），由此一些燃料继续流过可变ELB0 通道22,并且燃料还按期望引入到预混通道32, 42中的一些或所有中，在A杯和B杯（和C 杯，如果存在，未示出）中，从而提供分级操作方式，其允许功率输出的增加，同时最大化操 作效率，并且最小化来自涡轮的非期望排放物的输出。例如，图6和图7示出了 A预混+A ELBO+B ELB0燃料流的实例，其中A杯30已过渡到A杯预混通道32和A杯ELB0通道22两 者中的燃料流，其中所得的火焰34为扩散焰和预混焰的组合。来自B杯40的燃料为来自 可变ELB0通道22的扩散燃料流，其中所得的火焰44为扩散焰。按期望，在一些功率设定 下，一些预混器20完全没有供有燃料，并且仅空气穿过那些预混器20。
[0038] 对仅上文以补充方式描述，还可看到图7和图8示出了甚至更高的功率设定，但仍 低于全功率，其中燃料继续流过所有杯。然而，在杯A30仍在ELB0中时，燃料继续穿过杯A 中的可变ELBO通道22,其中杯A中的所得火焰34为扩散焰，在该阶段，燃料还通过B杯预 混通道42引入，从而使火焰44为预混焰。
[0039] 为了清楚，上文所述并且分别在图4到5和图6到7中示为喷燃器模式2和喷燃 器模式3的喷燃器模式并非在分级中相互排斥。换言之，按期望，操作者或控制系统可按期 望并且以任何顺序将系统10可选定地置于喷燃器模式2或喷燃器模式3中，使得控制参数 (诸如T flanre miniIM、排放量、功率输出等）选择成最大化效率，并且还最小化排放物。
[0040] 现在将我们的注意力转到在全功率下操作，图8和图9示出了在对功率的需求从 大约75 %增大到大约全功率并且在值的范围内的任何点处时的喷燃器模式4下的燃料流 情形，涡轮供有更多燃料来提供该功率，燃烧器15过渡至具有触动的所有通道22, 32, 42的 所有杯30, 40,从而使火焰34, 44主要为预混焰，具有或不具有少量扩散焰。
[0041] 总之并且关于出于图示目的提供且并非意在限制的实例，对于喷燃器模式等同的 图2到9、实施例和备选方案提供用于如下喷燃器模式中的分级操作：
[0042] 1. A ELB0(图 2 和图 3)
[0043] 2. A ELBO+B ELB0(图 4 和图 5)
[0044] (任何所需的情况允许其它喷燃器模式包括周向喷燃器模式）
[0045] 3. A ELBO+B ELB0+A PREMIXED (图 6 和图 7)
[0046] (任何所需的情况允许其它喷燃器模式包括周向喷燃器模式）
[0047] 4. A ELBO+B ELB0+A PREMIXED+B PREMIXED，其中 ELB0 在满负载状态下最小化至 接近零，以优化NOx排放物（图8和图9)
[0048] 一种用于火焰稳定的方法包括以下步骤：
[0049] 1)提供发动机，其具有用于燃料流的控制器（未示出），燃烧器15具有一个或更 多个预混器20,各个预混器20具有一个或更多个杯，例如而并未意在限制，A预混杯30和 B预混杯40、一个或预混器20形成并且设置在以下内：可变ELB0通道22、各个杯30, 40的 预混通道32, 42,此类通道22, 32, 42放置成与杯30, 40流体连通，其中可变ELB0通道22在 利用时提供用于在各个杯下游产生扩散焰的燃料，而预混通道32, 42在利用时提供用于在 各个杯下游产生预混焰的燃料。
[0050] 2)起动发动机，由此燃料在启动时以喷燃器模式1按AELB0(扩散）燃料提供，并 且保持喷燃器模式1，其中AELB0(扩散）燃料流通过高达大约15%部分功率的需求而导致 火焰34为扩散焰。
[0051] 3)当功率需求升高到一水平以上时，超过该水平，A ELB0杯将提供燃料流，允许 在期望的操作参数内操作，控制器使燃料流转移到喷燃器模式2,其中A ELB0(扩散）+B ELB0(扩散）燃料流导致火焰34, 44为扩散焰，并且通过大约15%到大约50%功率之间的 需求。
[0052] 4)当功率需求升高到A ELB0或A ELBO+B ELB0阈值以上时，控制器使燃料流转 移至喷燃器模式3,其中A ELBO+B ELB0 (扩散）+A PREMIXED燃料流导致火焰44仍为扩散 焰，并且火焰34从扩散焰过渡至预混焰，并且通过大约50%到大约75%功率之间的需求。
[0053] 5)当功率需求在喷燃器模式3中继续增大时，实施例提供了 B PREMIXED杯被触 动，从而使火焰44按期望从扩散焰过渡至预混焰，以便控制体积火焰温度。
[0054] 6)当功率需求升高至全功率设定时，控制器使燃料流转移至喷燃器模式4,其中A ELBO+B ELBO+A PREMIXED+B PREMIXED燃料流导致火焰34, 44为预混焰，并且通过大约75% 到100 %或全功率之间的需求。
[0055] 可看到的是，对于具有三个杯的实施例，喷燃器模式以组合提供，该组合允许燃 料流以A ELB0开始，并且逐渐高达全功率，其中A ELBO+B ELBO+C ELBO+A PREMIXED+B PREMIXED+C PREMIXED杯在全功率设定下促动用于喷燃器模式。同样地，中间的三个杯喷燃 器模式对应于上述喷燃器模式提供。
[0056] 此外，控制器分析因素，以包括功率需求、表达为Tfl_的控制温度，以及平均热效 率，并且调整通过喷燃器模式中的任一个的分级（包括无论如何以任何顺序的沿周向分 级）、按顺序遵循喷燃器模式、改变选定的喷燃器模式中的预混器的利用，或按需要跳过任 何喷燃器模式，以便保持期望水平的功率输出，同时最小化或消除机外的空气排放并且最 小化排放物。
[0057] 利用关于系统和方法10和相关联的燃料流和喷燃器模式论述的这些原理和细 节，我们现在可将我们的注意力转到特性的图解表示。
[0058] 图10单独提供为用以参照用于DLE的现有技术系统和与此类系统相关联的典型 DEL分级的手段。示出了沿图3的底部从左侧的较低水平地延伸至右侧的较高的功率的无 维图示。在涡轮入口处测量的控制温度示为沿附图的左垂直缘从较低（在该处其满足功 率）到较高。现有技术的实例是指三个杯操作，并且其在使用最大排放空气的各个四边形 的上左手区中。该情形将对于现有技术的两个杯系统为相同的。此外，在现有技术中，需要 排放空气的大量使用，其在一功率下增大涡轮入口温度，从而保持排放物，但牺牲发动机效 率。
[0059] 相比之下，图11设立成以类似方式显示数据，但现在用于系统和方法10的实施 例。如图12中所示，通过将图11与图10相比较，清楚的是，实施例提供了控制高负载下需 要的任何排放的量和减少或完全消除高负载下需要的任何排放的非常不同的方式。
[0060] 具体参照图11，在功率从图的上右手处的全功率减小时，你看到实施例的特征在 于如上文所述地可选定地选择喷燃器模式，使得保持可接受的控制温度，而不需要利用排 放通道和相关联的机外排放提取。该特征解释了关于图10的系统的排放物的标记的减少。 其提到了 NOx排放水平在接近满负载下通过较低量的可变ELB0来实现。提供了实施例，其 使用可变ELB0来改进火焰温度下调或贫熄火（下文为LB0)，以便最小化发动机中的排放提 取的使用，并且从而改进了部分功率效率。
[0061] 图12提供了表达为功率对平均热效率的百分比的平均轴功率的图解表示。用于 火焰稳定的系统的实施例包括其中没有排放在较高负载下使用的那些，并且它们遵循如指 示的曲线。相比之下，现有技术的系统（也参照图10)遵循描绘为从系统10实施例的无排 放线大体向下偏离的图表。与本文提出的实施例和备选方案相比，此类现有技术的系统必 须在功率减小时增大排放量，并且接受较高水平的排放物和减小的效率（相比于本文提出 的实施例和备选方案），见右手曲线，其在图12的图表上以大约0.8的最大额定功率从主曲 线离开。
【权利要求】
1. 一种用于火焰稳定的系统，所述系统包括具有一个或更多个预混器的燃烧器，各个 预混器具有一个或更多个预混杯，并且各个预混器形成并且设置在一个或更多个可变ELBO 通道内。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括放置成与所述杯流体连通的所述 一个或更多个可变ELBO通道，其中所述一个或更多个可变ELBO通道提供用于在各个杯下 游产生扩散焰的燃料，并且预混通道提供用于在各个杯下游产生预混焰的燃料。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括总数为二十四个预混器的所述一 个或更多个预混器。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个或更多个机外排放通道。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述一个或更多个机外排放通道为第一 机外排放通道和第二机外排放通道。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括选定的燃烧器轮廓和图案，其中所 述预混器具有选自扩散、预混、两者的组的燃料流，没有燃料流；并且预混器的任何子集可 具有从所述组得到的燃料流的任何选择。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述选定的燃烧器轮廓提供了通过所述 喷燃器模式中的任一个的分级，包括无论如何以任何顺序的沿周向分级、按顺序遵循喷燃 器模式、改变选定的喷燃器模式中的预混器的利用，或按需要跳过任何喷燃器模式。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述选定的燃烧器轮廓保持期望水平的 功率输出，同时最小化或消除机外空气排放和最小化排放物。
9. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述选定的燃烧器轮廓将平均轴功率保 持在从大约50%高达全功率的范围中，同时在保持此类功率设定时消除机外空气排放。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括为两个杯的一个或更多个预混 杯；A预混杯和B预混杯，并且所述一个或更多个可变ELBO通道为A预混杯预混通道和B预 混杯预混通道。
11. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括为三个杯的一个或更多个预混 杯；A预混杯、B预混杯和C预混杯；所述一个或更多个可变ELBO通道为A预混杯预混通道、 B预混杯预混通道，以及C预混杯预混通道。
12. -种用于火焰稳定的方法，包括以下步骤： a. 提供发动机，其具有用于燃料流的控制器、具有一个或更多个预混器的燃烧器，各个 预混器具有一个或更多个杯，所述一个或预混器形成并且设置在以下内：可变ELBO通道、 用于各个杯的预混通道，此类通道放置成与所述杯流体连通，其中所述可变ELBO通道在利 用时提供用于在各个杯下游产生扩散焰的燃料，并且所述预混通道在利用时提供用于在各 个杯下游产生预混焰的燃料； b. 起动所述发动机，由此燃料在启动时以喷燃器模式1按ELBO(扩散）燃料提供，并且 保持喷燃器模式1，其中AELB0(扩散）燃料流通过高达大约15%部分功率的需求而导致火 焰为扩散焰； c. 在功率需求升高到一水平以上时，超过所述水平，所述AELB0杯将提供燃料流，允许 在期望操作参数内操作，所述控制器将燃料流转移至喷燃器模式2,其中A ELBO (扩散）+B ELBO(扩散）燃料流导致火焰为扩散焰，并且通过大约15%到大约50%功率之间的需求； d. 在功率需求升高到所述A ELBO或所述A ELBO+B ELBO阈值以上时，所述控制器将燃 料流转移至喷燃器模式3,其中A ELBO+B ELB0 (扩散）+A PREMIXED燃料流导致由在所述B 杯中流动的燃料引起的火焰仍为扩散焰，并且由在所述A杯中流动的所述燃料引起的火焰 从扩散焰过渡至预混焰，并且通过大约50%到大约75%功率之间的需求； e. 在功率需求继续在喷燃器模式3中增大时，实施例提供了 B PREMIXED杯被触动，从 而将由在所述B杯中流动的所述燃料引起的火焰从扩散焰过渡至预混焰，以便控制体积火 焰温度； f. 在功率需求升高到全功率设定时，所述控制器将燃料流转移至喷燃器模式4,其中 AELB0+BELB0+APREMIXED+BPREMIXED燃料流导致火焰为预混焰，并且通过大约75%到 100 %或全功率之间的需求。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括选定的燃烧器轮廓和图案，其中 所述预混器具有选自扩散、预混、两者的组的燃料流，没有燃料流；并且预混器的任何子集 可具有从所述组得到的燃料流的任何选择。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器分析选自以下组的因素：功 率需求、为Tfl_的控制温度、平均热效率，并且调整通过喷燃器模式中的任一个的分级，包 括无论如何以任何顺序的沿周向分级、按顺序遵循喷燃器模式、改变选定的喷燃器模式中 的预混器的利用，或按需要跳过任何喷燃器模式，以便保持期望水平的功率输出，同时最小 化或消除机外空气排放并且最小化排放物。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，选定的燃烧器轮廓保持期望水平的功 率输出，同时最小化或消除机外空气排放和最小化排放物。
16. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述选定的燃烧器轮廓将平均轴功率 保持在从大约50%高达全功率的范围中，同时在保持此类功率设定时消除机外空气排放。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个杯为两个杯：A预混 杯和B预混杯。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括为两个杯的一个或更多个预混 杯；A预混杯和B预混杯；并且所述一个或更多个可变ELBO通道为A预混杯预混通道和B 预混杯预混通道。
19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个杯为三个杯：A预混 杯、B预混杯和C预混杯。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括为三个杯的一个或更多个预混 杯；A预混杯、B预混杯和C预混杯；并且所述一个或更多个可变ELBO通道为A预混杯预混 通道、B预混杯预混通道和C预混杯预混通道。
【文档编号】F23R3/28GK104114951SQ201280070184
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】M.D.杜尔宾, M.A.米勒, L.K.布拉克曼, D.A.林德 申请人:通用电气公司