CN105074338A - 用于燃烧稳定性的辅助激光点火 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于燃气涡轮机的燃烧***。燃烧***包括具有端部分(101)和从该端部分(101)沿着燃烧室(100)的中心轴线(103)延伸的预燃烧部分(102)的燃烧室(100)，旋流器设备(110)，可选的引燃器设备(120)和发光装置(130)。旋流器设备(110)被安装到预燃烧部分(102)，使得主燃料(111)能够由或通过旋流器设备(110)注入到预燃烧部分(102)的内体积(104)中。使用主燃料(111)的主火焰(108)能够在内体积(104)以内产生。可选的引燃器设备(120)被安装到燃烧室(100)的端部分(101)，使得引燃燃料(121)能够由或通过引燃器设备(120)注入到预燃烧部分(102)的内体积(104)中，其中使用引燃燃料(121)的引燃火焰(122)能够在内体积(104)以内产生，以用于稳定主火焰(108)。发光装置(130)发射电磁辐射(131)到内体积(104)中，其中发光装置(130)被布置到燃烧室(100)，使得向引燃火焰(122)和/或主火焰(108)的能量输入能够由电磁辐射(131)生成，以用于稳定引燃火焰(122)和/或主火焰(108)，尤其减少引燃火焰所需的燃料并且因此减少排放。发光装置还可以被用来替代引燃火焰的功能并且被用来稳定主火焰而不是使用引燃火焰。

Description

用于燃烧稳定性的辅助激光点火
技术领域
本发明涉及一种用于燃气涡轮机的燃烧***和用于控制用于燃气涡轮机的燃烧***的方法。
背景技术
在用于燃气涡轮机的燃烧室中，一个目的是减少排放，诸如氮氧化物NOx和/或一氧化碳CO。在燃烧室内部的温度导致高CO和NOx排放。
为了减少排放，所谓的干式低排放(DLE)燃烧***被使用，其通常具有在扩散火焰模式下燃烧的辅助燃料流。辅助燃料流可以生成所谓的引燃火焰。这稳定了燃烧室中的主火焰。为了减少排放，引燃火焰必须被限制。
此外，一个目的是降低燃烧室中的温度，以便于减少NOx排放。这些较低的温度可以通过在主火焰中燃烧贫燃的燃料空气混合物来实现。贫燃的燃料空气混合物包括比用来完全燃烧所有的燃料所需更多的空气。贫燃的燃料空气混合物因此包括较低的火焰温度。然而，贫燃火焰可能非常不稳定并且当量比(燃料/空气混合物与被称为化学计量混合的用于在燃烧中完全使用所有氧和所有的燃料所需的燃料/空气混合的比率)中仅小的变化就可导致熄火。
干式低排放燃烧***包括主火焰，在该主火焰处燃烧非常贫燃的燃料混合物。在正常情况下，这将导致易受动力学影响的不稳定的火焰。因此DLE***使用引燃火焰。引燃火焰包括富燃的或更富燃的燃料混合物，其中富燃的或更富燃的引燃火焰比贫燃主火焰更稳定并且从这个热的稳定引燃火焰产生的热量和自由基稳定主火焰。然而，引燃火焰局部热，因此导致高NOx排放。
为了稳定燃烧室中的主火焰，进一步的能量源可以被使用以稳定主火焰。
US2006/0016169A公开了一种涡喷推进***。一种激光器***，包括：激光器阵列，用于向燃烧室的燃烧部提供电磁辐射，使得燃烧过程被加强。
US4,035,131公开了一种燃烧室，其包括控制装置，用于通过使用遍及整个燃料/氧化剂混合物被吸收的紫外线辐射来控制燃料/氧化剂混合物中的自保持的燃烧的点火。
US4,556,020公开了一种用于刺激特别是内燃机中的贫燃的混合物的燃烧的布置。光子能量源通过施加紫外光源被供给到火焰。
US2011/0214409A1公开了一种包括燃烧室的燃烧涡轮机。每个燃烧室设置有用于点火燃料/空气混合物的点火设备。该点火设备可以包括激光器点火***。
US5,640,841公开了一种针对低NOx燃烧涡轮机的等离子炬点火。等离子加热的燃料被喷射，以用于精确控制点火在燃烧筐中的贫燃的混合物，同时通过消除传统的涡轮机燃烧器的引燃火焰所需的空气而最小化NOx生成。
US4,052,139公开了一种用于改进反应的能量产率的装置。电磁辐射模拟电抗的分子，诸如在燃烧室中的燃料/氧混合物。
US4,230,448公开了一种油燃烧器，其包括具有微波能量源的燃烧室。微波能量源被连接到燃料供应管线以加热燃料并且在燃烧室中的燃烧区域中的燃料喷雾的喷嘴处施加电场。
发明内容
本发明的一个目的可以是提供具有稳定的火焰特性的燃烧室。
该目的由根据独立权利要求的用于燃气涡轮机的燃烧***和用于控制用于燃气涡轮机的燃烧***的方法解决。
根据本发明的第一方面，呈现了用于燃气涡轮机的燃烧***。燃烧***包括燃烧室、旋流器设备、可选的引燃器设备和发光装置。
燃烧室具有端部分和从该端部分沿着燃烧室的中心轴线延伸的预燃烧部分。
旋流器设备被安装到预燃烧部分，其中主燃料能够由或通过旋流器注入到预燃烧部分的内部体积中，使得使用主燃料的主火焰能够在内体积以内产生。
燃烧***可选地包括引燃器设备。本发明可使得引燃器设备与现有技术的方案相比变得多余。另一方面，在其它配置中可能有利的是附加地在燃烧***中具有引燃器设备。引燃器设备(如果存在)被安装到燃烧室的端部分，从而引燃燃料能够由或通过引燃器设备注入到预燃烧部分的内部体积中，使得使用引燃燃料的引燃火焰能够在内体积以内产生，以用于稳定主火焰。
在本申请的意义上的“可选的”是指“可选的引燃器”可能存在及工作，它可能存在但不工作，或者它甚至可能不存在或者不被安装因而显然也不能工作。
发光装置被适配用于将电磁辐射发射到内体积中，其中发光装置被布置到燃烧室，使得向引燃火焰和/或主火焰的能量输入能够由电磁辐射生成，以用于稳定引燃火焰和/或主火焰。
更精确的是，当能量输入仅被导向主火焰时，那么该配置可以有利地稳定主火焰。在该情况下，引燃燃料可能甚至不被要求生成稳定的主火焰。当能量输入仅被导向引燃火焰时，那么该配置可以有利地稳定引燃火焰。稳定的引燃火焰还可随后改进主火焰的稳定。在第三配置中，当能量输入被导向引燃火焰和主火焰时，两个火焰还可以被直接稳定。
根据本发明的进一步的方面，呈现了控制用于燃气涡轮机的燃烧***的方法。根据该方法，主燃料被旋流器注入到燃烧室的预燃烧部分的内体积中。旋流器设备被安装到从燃烧室的端部分沿着燃烧室的中心轴线延伸的预燃烧部分。
主燃料被点燃，使得主火焰被生成并在内体积以内燃烧。
引燃燃料(如果引燃器设备存在)由或通过引燃器设备被注入到预燃烧部分的内体积中，其中引燃器设备被安装到燃烧室的端部分。引燃燃料被点燃，使得引燃火焰被生成并在内体积以内燃烧。
通过从发光装置发射电磁辐射到内体积中从而生成向引燃火焰的能量输入，引燃火焰被稳定。
如已经指出的，该设计的进一步的实施例是稳定功能可以被导向主火焰。因而，激光被用来向主火焰提供能量输入。
燃烧室可以是环型的或者罐型的燃烧器。燃烧室可以是管状的并且可以具有圆柱形或椭圆形的截面。燃烧室包括主燃烧部分和预燃烧部分，旋流器设备被安装到预燃烧部分。沿着燃烧燃气在燃烧室的内体积以内的流动方向(该流动方向通常与中心轴线平行，或者在某些设计中流动方向倾斜于中心轴线)，预燃烧部分被定位在相对于主燃烧部分的上游。主火焰从预燃烧部分延伸到位于主燃烧部分的下游。引燃火焰(如果引燃器设备被安装)通常在预燃烧部分中燃烧并且可仅使得短的部分延伸到主燃烧部分中。引燃火焰被用来稳定主火焰。
燃烧室的中心轴线可以是燃烧室的并且特别是预燃烧部分的对称线。在另一个设计中，燃烧室的中心轴线可以与燃气涡轮机的中心线重合。在旋流器部分处，旋流器被安装到预燃烧部分并且围绕预燃烧部分中心轴线。
端部分是预燃烧部分的上游端部分并且形成燃烧室的上游端部分。特别地，端部分可以包括法线，其具有相对于预燃烧部分的中心轴线的平行分量。端部分可以被定义为引燃燃料进入(预)燃烧室处的部分。端部分可以例如由锥形燃烧室的尖端或者例如由圆柱形燃烧室的上游端形成。
端部分还可以是(预)燃烧室的端面并且形成燃烧室的上游端部分。
旋流器设备包括槽，由氧化剂/燃料混合物组成的主燃料通过该槽能够被多个旋流器流注入到预燃烧部分中。旋流器设备特别地可以是绕中心轴线围绕的径向旋流器。
流过旋流器的槽的主燃料的氧化剂/燃料混合物在相应的流以内进入到预燃烧部分中时通常相对于中心轴线被切线地引导。进而，氧化剂/燃料混合物在预燃烧室以内被引导，使得一个分量平行于预燃烧部分以内的中心轴线的轴线方向，直到氧化剂/燃料混合物进入燃烧室的主燃烧部分。主燃料的氧化剂/燃料混合物生成主火焰。
包括燃烧器面的引燃器设备可以被附接到接近旋流器设备的端部分。引燃器设备的引燃燃料注入器可以被布置到引燃器面以用于将引燃燃料注入到预燃烧部分中。引燃燃料通常沿着预燃烧室的中心轴线的轴向方向被注入。进而，燃烧器面可以特别地位于预燃烧部分的端部分以内。
引燃(如果引燃器设备被安装)被用于控制在其中燃烧主燃料的主火焰。注入的引燃燃料生成通常在预燃烧部分以内的预定义的火焰形状。主燃料流经由旋流器相对于燃烧器的中心轴线在大致切线方向上被引导进入燃烧器。注入的主燃料流和引燃燃料流可以包括液体燃料或者气体燃料。主燃料和引燃燃料在被注入之后大致沿着主燃烧部分的中心轴线流进预燃烧部分。主燃料和引燃燃料还可以相对于中心轴线略微倾斜地流动。引燃燃料在预燃烧部分中被点燃以形成引燃火焰。引燃火焰点燃主燃料以用于形成主火焰。
氧化剂例如可以是空气或者压缩空气。被旋流器或者引燃器注入的燃料可以是气态的(即燃料气体)或者液态的(即液态燃料)。主燃料可以是贫燃的氧化剂/燃料混合物。引燃燃料可以是富燃的氧化剂/燃料混合物。可替代地，引燃器可以包括分开的燃料注入器和空气注入器，使得引燃燃料是纯燃料并且氧化剂被空气注入器单独地注入。
为了减少排放，主燃料包括非常贫燃的燃料/氧化剂混合物。因此，温度和氮氧化物(NOx)和/或一氧化碳(CO)可以被减少。然而，主燃料的贫燃的混合物导致主火焰不稳定并且可导致不期望的火焰动态，即压力波动。作为第一选项，主火焰根据本发明通过使用发光装置被稳定，该发光装置例如是被引导到主火焰中的激光。作为第二选项，引燃火焰被生成以便于稳定主火焰。两个选项还可以被结合或者被独立实施。引燃燃料可以混合有氧化剂，使得富燃的引燃燃料混合物被生成。这导致富燃(大多或所有氧在燃烧期间在引燃火焰中被消耗)。因此，引燃火焰是稳定的，使得如果主火焰被熄灭或者几乎熄灭，主火焰可以被稳定的引燃火焰重新点燃。因此，实现了在燃烧室中的稳定的燃烧过程。
引燃燃料的富燃的燃料空气混合物也导致燃烧室的更高的排放。因此，目的还在于减少富燃的引燃燃料空气混合物而不生成在燃烧室中不稳定的燃烧过程。因此，通过本发明，发光装置被布置到燃烧室并且尤其被布置到预燃烧部分。发光装置发射电磁辐射到燃烧室的内体积中，并且当现在集中在之前提及的第二选项时，具体而言发射到引燃火焰的区域中，使得发光装置向引燃火焰提供能量输入。如果引导到燃烧的初始阶段，那么来自激光的能量被施加到进入的空气，具体而言被施加到氧。空气的能量水平的该增大增加了在反应的早期阶部分中化学成分OH的产出，而通常在该区域中OH的产出是缺乏的。燃烧的速率被在燃烧的早期阶段中的OH产出标称地设定，因此通过在该方法中增加其产出，燃烧的速度可以被增大。这导致增大的稳定性。
发光装置可以被适配为发射至少一个发光辐射束。具体而言，发光装置可以是激光装置，其被适配为发射被引导到引燃和/或主火焰中以用于将能量施加到引燃和/或主火焰中的至少一个激光束或束的阵列。发光装置可以发射发光辐射束，特别是激光束，其中波长在大约300nm至大约1500nm之间。
因此，通过电磁辐射，能量被施加到引燃燃料空气混合物和引燃火焰中，使得燃料和氧气的反应性被增大，从而获得更稳定的引燃火焰。特别地，电磁辐射的能量被施加到引燃火焰的空气中的氮。氮激发空气中的氧并且因而增大氧的反应性。这增大了与燃料的反应性，从而获得更稳定的引燃火焰。而且，在燃料与氧之间的燃烧的速度也在预燃烧部分的燃烧的早期阶段中被增大。电磁辐射可以被聚焦在引燃火焰的区域中，使得氧以及特别是空气也被施加有能量，从而氧与燃料的反应性也被增大。相同的原理也可以被应用到主火焰，使得激光控制被用来稳定主火焰而不是引燃火焰。这可能形成基于测量到的燃烧参数增大或减小能量输入以提供更多或更少的所需的稳定以维持主火焰的稳定性的主动控制***的部分。
具体而言，通过本发明的实施例的本方法，电磁辐射被聚焦在引燃火焰的区域中。因此，引燃燃料空气混合物的燃料部分(即引燃燃料/氧化剂混合物)可以被提供为较不富裕并因此更贫乏，因为即使利用较不富燃的引燃燃料混合物电磁辐射也保持稳定引燃火焰。因此，较不富燃的引燃燃料混合物导致排放减少而不会使得引燃火焰不稳定。
进而，因为电磁辐射可以被聚焦在引燃火焰中，能量输入可以被集中到引燃火焰，使得能量输入的无效率的扩散被减少。因此，通过将电磁辐射聚焦到引燃火焰，发光装置本身的能量结合也可以被减小。
总之，以上所述的发光装置的使用导致在燃烧室以内稳定的燃烧过程并具有减少的排放，其中用于发光装置的能量消耗也被减少。因此提供了具有减少的排放的非常有效的燃烧***。
根据本发明进一步的示例性实施例，燃烧室包括透明部分，其中发光装置被布置在燃烧室以外，使得发光装置的电磁辐射能够通过该透明部分被发射到内体积中，特别是被发射到引燃火焰中。因此，透明部分以这样的方式被形成：电磁辐射的波长可穿过透明部分而几乎不减小电磁辐射的能量。如果发光装置被安装到内体积以外，由于内体积中的热环境导致的损耗和污染可以被避免。因此，发光装置的寿命以及服务间隔被减少。
根据进一步的示例性实施例，发光装置被安装到预燃烧部分。特别地，发光装置可以被布置为使得电磁辐射能够通过端部分被发射到内体积中，但不排他地被限制为燃烧器的端部分。引燃火焰通常从端部分沿着下游方向并且特别地沿着中心轴线延伸。引燃燃料可以相对于中心轴线平行或倾斜地流动。因此，如果电磁辐射通过端部分被发射到内体积中，电磁辐射几乎排他地通过引燃火焰，使得电磁辐射的能量能够非常有效率地被施加到引燃火焰中。特别地，发光装置可以被安装到引燃器设备，或者经由其它适当的器件被安装到引燃器设备。
根据进一步的示例性实施例，发光装置包括光纤和被耦合到该光纤的光纤出口组件。该光纤出口组件被安装到燃烧室，使得例如为激光束的发光辐射束能够从光纤出口组件被发射到内体积中。
光纤出口组件可以将离开光纤的光转换成被聚焦到引燃火焰中的电磁辐射束。发光装置的光纤出口组件可以被安装到引燃器设备。光纤连接光纤出口组件与诸如发光源之类的发光源，其可以被布置为与燃烧室间隔开。
因此，在示例性实施例中，发光装置进一步包括例如为激光源的发光源，其被布置为与燃烧室间隔开，其中发光源被适配用于发射例如为激光束的电磁辐射到光纤中。因此，如果发光源被布置为与燃烧室间隔开，包括灵敏的技术装备的发光源并不被暴露于燃烧室中的燃烧过程的热温度。因此，发光装置的寿命以及特别是发光源的寿命可以被增加。
根据进一步的示例性实施例，发光装置包括多个激光发射器以用于发射多个电磁辐射束。
根据进一步的示例性实施例，发光装置包括控制单元以用于控制电磁辐射的至少一个参数。该参数可以是电磁辐射的强度、电磁辐射的聚焦、多个电磁辐射束的图样和/或(例如，脉冲的)电磁辐射束的时变。电磁辐射可以被连续地或者脉冲地发射。
因此，通过控制设备，电磁辐射的能量输入可以被非常有效率地控制。例如，在燃气涡轮机的最大功率下，主燃料和引燃燃料的巨大量被注入到燃烧室中以用于生成最大的功率。在工作条件下，主火焰非常稳定，使得需要较少由发光装置的能量输入以用于稳定主火焰。因此，电磁辐射的例如强度、焦距或时变性可以被控制设备简单地控制。因此，发光装置和总燃烧***可以被非常节能以及非常有效率地操作。
根据进一步的示例性实施例，发光装置包括光学成像设备。该光学成像设备以下面的方式被布置：电磁辐射包括将发射的光聚焦在内体积以内的主火焰和/或引燃火焰的聚焦部分。因此，例如在引燃火焰和发光源之间的区域中，电磁辐射挡在引燃火焰处时可以被较少地聚焦并且处于更分散的状况，电磁辐射被光学成像设备聚焦，使得在感兴趣的点处即在引燃火焰处的能量输入被增大。因此，通过使用光学成像设备，电磁辐射可以被更有效率地引导到引燃火焰。相同的配置还可以被用于主火焰。因此，光学成像设备例如可以包括一个或多个透镜。
通过本发明，与传统方法相比较，引燃燃料混合物可以被提供为更贫乏或甚至被完全移除。通过使用发光装置，引燃燃料注入也可以被减少并且处于燃气涡轮机的更稳定的工作状况，引燃燃料注入可以被减少到最小。在某工作状况下，仅当发光装置提供聚焦在内体积以内的电磁辐射时燃烧***可以工作而不通过引燃器设备注入引燃燃料。
必须要指出的是，本发明的实施例已经参考不同的主题进行了描述。特别地，一些实施例已经参考装置类型的权利要求进行了描述而其它实施例已经参考方法类型的权利要求进行了描述。然而，除非另外指出，本领域技术人员将从以上和以下说明书中收集到，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合，还有在涉及不同的主题的特征之间的、特别是在装置类型的权利要求的特征和方法类型的权利要求的特征之间的任意组合被认为由本申请公开。
附图说明
以上限定的方面和本发明进一步的方面从下文要描述的实施例的示例中是明显的，并参照实施例的示例进行解释。本发明将在下面参考实施例的示例进行更详细的描述，但本发明并不限于这些示例。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧***的示例性实施例，其中电磁辐射贯通预燃烧部分的侧壁；
图2示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧***的图解示图，其中电磁辐射通过端部分被注入；
图3示出了燃烧***的图解示图，其中发光装置包括根据本发明的示例性实施例的光纤；以及
图4示出了燃烧室的图解示图，其中发光装置包括根据本发明的示例性实施例的光学成像设备。
具体实施方式
附图中的图示是示意性，虽然描绘了平行的配置，它们也可以被认为代表其中燃烧室是倾斜于涡轮机的中心线轴线的特定的产品设计和定义。要注意的是，在不同附图中，相似或相同的元件被提供有相同的附图标记。
所有的以下示例将展示各实施例，其中光将聚焦在引燃火焰区。尽管如此，各配置可被适配为聚焦在主火焰区。
图1示出了用于燃气涡轮发动机的燃烧***。燃烧***包括燃烧室100。燃烧室100具有端部分101、从端部分101沿着燃烧室100的中心轴线103延伸的预燃烧部分102、以及从预燃烧部分102沿着中心轴线103延伸的主燃烧部分107。端部分101形成管状燃烧室100的上游端。
此外，旋流器设备110被安装到预燃烧部分102，使得主燃料111由旋流器设备110可注入到预燃烧部分102的内体积104中。主火焰108由内体积104以内的主燃料燃烧。
此外，在该配置中，引燃器设备120被安装到燃烧室100的端部分101，使得引燃燃料由或通过引燃器设备120可注入到预燃烧部分102的内体积104中。引燃火焰122在内体积104以内是可燃的，以用于稳定主火焰108。
此外，用于发射电磁辐射131到内体积104中的发光装置130被布置到燃烧室100。发光装置130被布置到燃烧室100，使得向引燃火焰122的能量输入能够由电磁辐射131生成，以用于稳定引燃火焰122。
图1示出了燃烧室100，其例如可以是罐式燃烧室。燃烧室可以包括管形状，其包括中心轴线103。预燃烧部分102可以包括比主燃烧部分107更小的直径。
旋流器设备110可以被安装到预燃烧部分102，使得旋流器设备110围绕中心轴线103包围预燃烧部分102。主燃料111通常可以沿着相对于中心轴线103的径向方向被注入。主燃料111可以在内体积104以内沿着下游方向流到主燃烧部分107中。
此外，引燃器设备120被概略地示出。引燃器设备120可以包括引燃燃料入口，以用于注入引燃燃料121或者包括燃料和诸如空气之类的氧化剂的引燃燃料混合物。此外，引燃器120可以包括单独的氧入口以用于注入氧123。在内体积104中，注入的引燃燃料是可燃的并且形成引燃火焰122。引燃火焰122燃烧主燃料，其形成主火焰108。
引燃燃料混合物是富燃的燃料/氧化剂混合物，因而非常稳定。主燃料是贫燃的燃料/氧化剂混合物，使得主火焰108不稳定但提供较少的排放。
为了稳定引燃火焰122，发光装置130发射电磁辐射131到预燃烧部分102的内体积104以内的能量输入部分132中。电磁辐射131例如激发能量输入区132以内的空气中的氮和/或氧，使得氧的反应性增大。因此，更高的反应性导致引燃燃料121更好地燃烧并且因此主燃料111更好地燃烧。
请留意能量输入区132仅被概略地指示为圆柱区域。可能有利的是将辐射直接聚焦到引燃火焰122中。随后，能量输入区132可以具有环形的形式。
在图1中，发光装置130相对于预燃烧部分102以下述方式被布置：电磁辐射131可沿着相对于中心轴线103的径向方向进入能量输入区132中。预燃烧部分102的侧壁可以包括窗，即透明部分105，电磁辐射131通过该窗可以透过而不被滤光或阻挡。可替代地，发光装置130还可以被布置在内体积104以内。
发光装置130可以被控制单元140控制以用于控制电磁辐射131(即激光束)的至少一个参数。特别地，多个电磁辐射131的强度、聚焦、图样以及例如为脉冲电磁辐射131的时变可以有控制设备140所控制。
此外，如可以从图1中所见，诸如镜之类的反射元件106可以被布置在内体积104以内，使得电磁辐射131可以被反射，从而由电磁辐射131的能量输入可以被增大。
可替代地，可以存在没有引燃器设备120的配置(未示出)。或者可以存在具有引燃器设备120但关断引燃燃料的配置。用于发射电磁辐射131的发光装置130可以随后发射其辐射进入主火焰108或者接近主火焰108。该配置是有利的，因为其允许直接稳定主火焰108而不具有引燃火焰122。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧***。在图2中示出的燃烧***包括与在图1中示出的燃烧***相似的特征。
可替代图1的是，发光装置130可以被布置并且安装至端部分101和/或安装至引燃器设备120，使得电磁辐射131可以从端部分101进入内体积104的能量输入区132。
因此，引燃器设备120可以包括透明部分105，使得电磁辐射103通常可以沿着中心轴线103进入能量输入区132。
当电磁辐射131并不恰好在中心轴线103发射而是具有偏离或以一定角度倾斜时可能是有利的。这可能对图示的引燃火焰122以及具有覆盖引燃火焰122的实际区域的其对应的能量输入区132’尤其是有利的。
因而必须理解的是，精确的配置必须与给定的燃烧器的给定火焰特性对准。但通常可以有一个实施例在燃烧器的前面(见图2)具有发光装置130或者在另一个实施例中在燃烧器的侧面(见图1)具有发光装置130。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧***，其中以更多细节示出发光装置130。发光装置130包括发光源301，其与燃烧室100间隔开，尤其是与预燃烧部分102和主燃烧部分107间隔开。
光纤出口组件303可以被附接至引燃器设备120以用于注入电磁辐射131(例如激光束)到内体积104中。光纤出口组件303由光纤304被连接到光纤输入组件302。发光源301(例如激光源)可以发射电磁辐射131(例如激光束)到光纤输入组件302，其将电磁辐射(例如激光束)提供到光纤304中。光纤输入组件302可以包括透镜***并且被适配用于准备从光源301发射的电磁辐射用于通过光纤304传输。光纤出口组件303可以进一步包括透镜***以用于生成期望的电磁辐射束，其从由光纤304提供的电磁辐射被发射到内体积104中。因此，通过如图3中所示的示例性实施例，发光源301可以被布置为与燃烧室100间隔开。
图4示出了具有与以上图1至图3中所示的相似的特征的燃烧***的示例性实施例。
附加地，光学成像设备401被示出。光学成像设备401可以***在发光装置130的发光源301与能量输入区132之间。光学成像设备401可以包括透镜***，使得电磁辐射131可以被聚焦，从而电磁辐射131的期望的聚焦部分可被定位在引燃火焰122中，并且因此可被定位在能量输入区132中。因此，能量输入可以被优化及控制。
发光源301可以发射多个平行的电磁辐射束131’(例如，平行的激光束)，其可以被光学成像设备401聚焦。光学成像设备401可以聚焦电磁辐射束131，使得电磁辐射131的聚焦401被生成在能量输入区132的中心。
根据本发明，发光装置130发射电磁辐射131到内体积104中，其中发光装置130被布置到燃烧室100，使得向引燃火焰122和/或主火焰108的能量输入能够由电磁辐射131生成，以用于稳定引燃火焰122和/或主火焰108，尤其减少引燃火焰所需的燃料并且因此减少排放。即使在图中未明确示出，但如前文所指出的，发光装置还可以被用来替代引燃火焰的功能并且被用来稳定主火焰而不是使用引燃火焰。
应当注意的是，术语“包括”并不排除其它要素或步骤，并且“一(a)”或“一个(an)”并不排除复数。此外，与不同的实施例相关联进行描述的要素可以被结合。还应当注意的是，在权利要求书中的附图标记不应当被理解为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种用于燃气涡轮机的燃烧***，所述燃烧***包括：
燃烧室(100)，具有端部分(101)和从所述端部分(101)沿着所述燃烧室(100)的中心轴线(103)延伸的预燃烧部分(102)，
旋流器设备(110)，其被安装到所述预燃烧部分(102)，使得主燃料(111)能够通过所述旋流器设备(110)注入到所述预燃烧部分(102)的内部体积(104)中，其中使用所述主燃料(111)的主火焰(108)能够在所述内体积(104)以内产生，
可选的引燃器设备(120)，其被安装到所述燃烧室(100)的所述端部分(101)，使得引燃燃料(121)能够由或通过所述引燃器设备(120)注入到所述预燃烧部分(102)的所述内体积(104)中，其中使用所述引燃燃料(121)的引燃火焰(122)能够在所述内体积(104)以内产生，以用于稳定所述主火焰(108)，以及
发光装置(130)，用于将电磁辐射(131)发射到所述内体积(104)中，其中所述发光装置(130)被布置到所述燃烧室(100)，使得向所述引燃火焰(122)和/或所述主火焰(108)的能量输入能够由所述电磁辐射(131)生成，以用于稳定所述引燃火焰(122)和/或所述主火焰(108)。
2.根据权利要求1所述的燃烧***，
其中所述燃烧室(100)进一步包括透明部分(105)，
其中所述发光装置(130)被布置在所述燃烧室(100)以外，使得所述发光装置(130)的所述电磁辐射(131)能够通过所述透明部分(105)发射到所述内体积(104)中。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)被安装到所述预燃烧部分(102)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)被布置为使得所述电磁辐射(131)能够通过所述端部分(101)发射到所述内体积(104)中。
5.根据权利要求4所述的燃烧***，
其中所述发光装置(130)被安装到所述引燃器设备(120)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)包括光纤(304)和被耦合至所述光纤(304)的光纤出口组件(303)，并且
其中所述光纤出口组件(303)被安装到所述燃烧室(100)，使得所述电磁辐射(131)能够从所述光纤出口组件(303)发射到所述内体积(104)中。
7.根据权利要求6所述的燃烧***，
其中所述发光装置(130)进一步包括发光源(301)，所述发光源(301)被布置为与所述燃烧室(100)间隔开，
其中所述发光源(301)被适配用于将所述电磁辐射(131)发射到所述光纤(304)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)进一步包括用于发射多个电磁辐射束(131)的多个电磁辐射发射器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)包括用于控制所述电磁辐射(131)的至少一个参数的控制单元(140)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧***，其中所述发光装置(130)进一步包括光学成像设备(401)，
其中所述光学成像设备(401)以下面的方式被布置：所述电磁辐射(131)包括将发射的光聚焦在所述内体积(104)以内的所述引燃火焰(122)和/或所述主火焰(108)的聚焦部分。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃烧***，
其中所述发光装置(130)包括用于发射所述电磁辐射(131)的激光装置，所述电磁辐射(131)包括激光束。
12.一种控制用于燃气涡轮机的燃烧***的方法，所述方法包括：
由旋流器设备(110)将主燃料(111)注入到燃烧室(100)的预燃烧部分(102)的内体积(104)中，其中所述旋流器设备(110)被安装到从所述燃烧室(100)的端部分(101)沿着所述燃烧室(100)的中心轴线(103)延伸的所述预燃烧部分(102)，
燃烧所述主燃料(111)，使得主火焰(108)在所述内体积(104)以内被生成，
由或通过可选的引燃器设备(120)可选地将引燃燃料(121)注入到所述预燃烧部分(102)的所述内体积(104)中，其中所述引燃器设备(120)被安装到所述燃烧室(100)的端部分(101)，
可选地燃烧所述引燃燃料(121)，使得引燃火焰(122)在所述内体积(104)以内被生成，以及
通过从发光装置(130)发射电磁辐射(131)到所述内体积(104)中以使得向所述引燃火焰(122)和/或所述主火焰(108)的能量输入被生成，稳定所述引燃火焰(122)和/或所述主火焰(108)。
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