专利名称：用于对燃料的修正沃泊指数进行调节的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及被供应至燃气轮机的气体燃料，且更特别地，本发明 涉及一种利用蒸汽喷射系统来调节气体燃料的性质的方法和系统。
背景技术：
由于对天然气的需求持续猛增，因此管线天然气供应已经不能满足 对气体燃料的需求。为了弥补这种短缺，燃气轮机的经营者开始使用液
化天然气(LNG)作为另一种可选的气体燃料源。当液化天然气在燃气 轮机燃烧系统中进行燃烧时，液化天然气使用量的增加使得在由管线供 应的天然气与液化天然气之间的可互换性方面提出了问题。
液化天然气通常具有比天然气更高的热值(HHV)和沃泊数(将在 下文中进行描述)。可通过惰性物质如氮来稀释液化天然气以便将沃泊 数降低到管线天然气的沃泊数。然而，该工艺使得增加了成本且降低了 液化天然气的竟争力。因此，气体供应商旨在增加可允许的气体可交换 性的税率。然而，这会导致被供应给燃气轮机的经营者的气体燃料的性 质产生更宽范围的变化，这会明显影响燃气轮机燃烧系统的燃烧特性， 正如下面所描述地那样。
在对燃烧特性所受到的影响进行讨论之前，应当先定义下面两个燃 料参数即进入气体的沃泊数(WN: wobbe number )和被供应至涡轮机 的气体的修正沃泊指数(MWI: modified wobbe index) 。 WN被定义为
其中
HHV是气体燃料所具有的更高热值；且
SG是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物相对于空气的比重。 WN被用作在不改变硬件的情况下允许具有各种热值的气体燃料被 用于相同燃烧系统中的可交换指数。温度未被包括在该用于WN的公式 中，原因在于气体通常在大约地面温度条件下进行传输，且所述条件常 年几乎没有变化。
MWI被定义为<formula>formula see original document page 6</formula>
其中
LHV是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物所具有的更低热值；且 Tg是单位为华氏度(°F)的气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物的
与WN相比，MWI更准确地量度出在给定压力比条件下被传输通过 燃料喷嘴的能量。当气体燃料在被传输至燃气轮机之前受到加热时，MWI 与WN之间的这种区别变得非常重要。
在市场需求的驱动下，发电设备的经营者在每天的不同时间期间会 购买来自不同的局部管线的气体。如果介于两条管线之间的气体呈现出 明显不同的成分和热值，那么可能会在被定位于天然气管线与保持着液 化气的管线之间的发电设备附近形成"零点(null point)"。位于"零 点"之间的发电设备每天都会经历气体成分的多次变换。由于使用液化 天然气而导致在管线上出现的气体性质变化的突然增加会严重影响燃 烧系统的运转性能。由于通过调节燃烧系统来解决这种变化的方式是不 可行的，因此会导致燃烧器的运转超出了该燃烧器的容量，从而导致增 加了燃烧动力学且导致燃烧器的运转处在了排放柔量(emission compliance)范围之夕卜。
正如所述，如果气体供应具有不可接受的高WN，则一些气体供应 商通过喷射惰性物质如N2或C02来控制气体热值和WN。
目前已公知的系统存在多个问題。由于被喷射的惰性物质降低了气 体所具有的基于英国热量单位(Btu)的HHV值，因此被喷射的惰性物 质的量被最小化。当利用惰性物质来降低HHV时，可能会增加被传输气 体的成本。
出于前述原因，需要提供一种用来降低气体燃料的HHV的方法和系 统。该方法和系统应该允许在较宽范围内调节MWI,而不需要对气体燃 料进行明显的温度调节。该方法和系统应该提供一种用于降低LHV和所 产生的MWI的稀释剂。该方法和系统应该不需要附加的燃料分离器和燃 料过热器。与前述系统相比，该方法和系统应该不会明显增加单位能量 的被传输气体的成本。
根据本发明的 一 个实施例，提供了 一种利用至少 一 个蒸汽喷射系统
来调节燃料的修正沃泊指数(MWI)的方法，所述方法包括以下步骤
提供包括至少一个蒸汽喷射系统的燃气轮机，其中所述至少一个蒸汽喷 射系统将蒸汽喷射进入位于燃烧系统上游的至少一条燃料供应管线内 以便调节至少一种燃料的所述MWI;确定所述至少一种燃料的所述MWI 是否处在预定范围之外；并且利用所述至少一个蒸汽喷射系统以便以第 一流速自动喷射蒸汽从而调节所述至少一种燃料的所述MWI。
根据本发明的另 一可选实施例，提供了 一种利用至少一个蒸汽喷射 系统来调节燃料的修正沃泊指数(MWI)的方法，所述方法包括以下步 骤提供包括至少一个蒸汽喷射系统的燃气轮机，其中所述至少一个蒸 汽喷射系统将蒸汽喷射进入位于燃烧系统上游的至少一条燃料供应管 线内以便调节至少一种燃料的所述MWI;确定所述至少一种燃料的所述 匿I是否处在预定范围之外；利用所述至少一个蒸汽喷射系统以便以第 一流速自动喷射蒸汽从而调节所述至少一种燃料的所述MWI;在所述至 少一个蒸汽喷射系统已经以所述第一流速喷射蒸汽之后确定所述至少 一种燃料的所述MWI;并且如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至 少一种燃料的所述MWI处在所述范围之外，则以第二流速喷射蒸汽；或 者如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至少一种燃料的所述MWI处 在所述范围之内则保持以所述第一流速进行蒸汽喷射。
根据另 一可选实施例，提供了 一种利用至少 一个蒸汽喷射系统来调 节燃料的修正沃泊指数(MWI)的系统，所述系统包括包括至少一个 蒸汽喷射系统的燃气轮机，其中所述至少一个蒸汽喷射系统包括至少一 个控制阀和至少一个截止阀；其中所述至少一个蒸汽喷射系统将蒸汽喷 射进入位于燃烧系统上游的至少一条燃料供应管线内以便调节至少一 种燃料的所述MWI;用于确定所述至少一种燃料的所述MWI是否处在预 定范围之外的手段；用于利用所述至少一个蒸汽喷射系统以便以第一流 速自动喷射蒸汽的手段；和如果需要则用来以第二流速喷射蒸汽的手 段；或者用于保持以所述第一流速进行蒸汽喷射的手段；其中所述至少 一个蒸汽喷射系统将蒸汽喷射进入至少一个热交换器内以便调节至少 一种燃料的所述MWI。
图l是示出了本发明的一个实施例进行运转所处的环境的示意图2是示出了根据本发明的一个实施例的利用蒸汽喷射来调节燃 料的MWI的系统的一个示例的示意图3是示出了根据本发明的另一可选实施例的利用蒸汽喷射来调 节燃料的MWI的系统的一个示例的示意图4是示出了根据本发明的又一可选实施例的利用蒸汽喷射来调 节燃料的MWI的系统的一个示例的示意图5是示出了根据本发明的一个实施例的利用蒸汽喷射来调节燃 料的MWI的方法的一个示例的流程图6是根据本发明的一个实施例的用于预测燃气轮机的排放的一 种典型系统的框图。
具体实施例方式
下面结合附图对优选实施例进行详细描述，附图中示出了本发明的 多个特定实施例。具有不同结构和运行状况的其它实施例并未偏离本发 明的范围。
本发明的一个实施例采取一种应用和工艺的形式，所述应用和工艺 可将从热回收蒸汽发生器(HRSG)、复合循环发电设备中的蒸汽轮机、 或者其它来源中抽取出的过热蒸汽喷射进入位于燃烧系统上游的气体 燃料内以便调节所述燃料的修正沃泊指数(MWI)。
本发明的一个实施例可应用于单个热交换器或者多个热交换器。
本发明的一个实施例带来了相对于被供应的气体燃料的MWI而言 拓宽了燃烧器的可运转性界限范围的技术效应。如下文中所述，根据应 用场合，蒸汽喷射点可以是以下情况中的任一情况位于燃料供应装置 的下游且位于第一热交换器如燃料气体加热器的笫一部分与第二部分 之间；位于第一热交换器与第二热交换器之间；或者位于第一和第二热 交换器下游且位于燃气轮机燃烧系统之前。
本发明可在气体燃料进入燃烧系统之前将相对少量的过热蒸汽喷 射进入气体燃料供应管线内。蒸汽/气体比可在约1:100至约30:100的 范围内；这可确保过热蒸汽不会在气体燃料管线中产生冷凝。
本发明的一个实施例可被用来控制多个工业部件的MWI，所述多个 工业部件可能需要气体燃料。例如，但并非限制性地，本发明可应用于 重型燃气轮机；航改(aero-derivative)燃气轮机；或锅炉。
现在参见附图，其中多个附图标记在所有的图中表示相似的元件， 图l是示出了本发明的一个实施例进行运转所处环境的示意图。图l示 出了发电设备场所100，所述发电设备场所包括涡轮机110;热回收蒸 汽发生器(HRSG) 120;和发电机130。
燃气轮机110包括具有转子轴140的轴流式压缩机135。空气在145 处进入压缩机的入口、受到轴流式压缩机135的压缩并且随后被排放至 燃烧系统150，燃料如天然气在所述燃烧系统中进行燃烧以便提供驱动 涡轮155的高能燃烧气体。在涡轮机155中，热气体的能量被转换成功， 所述功中的一些功被用来通过轴140驱动压缩机135，且剩余的功可用 作借助于转子轴160来驱动负栽如发电机130以便产生电力的有用功。 热回收蒸汽发生器120可接收来自涡轮机155的排出物165。
根据本发明的至少一个实施例，热回收蒸汽发生器120可在供应路 径180中将热水提供给至少一个热交换器170以便在被供应的燃料175 进入燃烧系统150之前对所述被供应的燃料进行加热。返回路径185可 允许由热交换器170排出的温水被热回收蒸汽发生器120的至少一个锅 炉供给泵(未示出)接收。
燃气轮机110可包括至少一个控制系统或类似系统(未示出)，所 述至少一个控制系统或类似系统可确定被供应的气体燃料175的MWI。 该控制系统可接收与燃料175的性质相关的数据，以便用来确定MWI。
图2是示出了根据本发明的一个实施例的利用蒸汽喷射来调节气 体燃料175的MWI的系统200的一个示例的示意图。如图所示，系统200 可与图1所示的发电设备场所IOO整合在一起。系统200包括至少一个 蒸汽喷射系统205;所述至少一个蒸汽喷射系统可包括截止阀215、控 制阀210和蒸汽路径220。
图2所示的本发明的实施例可包括四条主要流径用于燃料的路径 175;供应路径180;返回路径185;和蒸汽路径220。
进入气体供应装置190可起初接收来自气体供应器的燃料175。如 图2所示，燃料175可在进入气体供应装置190下游流至第一热交换器 170。第一热交换器170可在所述燃料进入燃烧系统150之前接收燃料
并调节燃料175。第一热交换器170可通常被称作性能加热器或类似物， 所述性能加热器主要用来提高被供应燃料175的温度。在流动通过笫一 热交换器170之后，燃料175可流至燃烧系统150。
第一热交换器170的一个实施例可包括第一部分172和第二部分 174。燃料175通常在环境地面温度下从气体供应器中被接收出来。为 了提高发电设备场所100的总性能，可提高燃料175的温度。燃料的温 度可例如，但不限于，被提高至介于约350至约500华氏温度之间的范 围。温度的升高量可根据例如，但不限于，燃气轮机的类型(框架尺寸 或类似因素)和构型(燃烧系统类型)而产生改变。
第二部分174可接收供应路径180，所述供应路径可最初从例如， 但不限于，热回收蒸汽发生器120中流出。该供应路径180可主要用来 提高燃料175的温度。供应路径180可以是热水，正如所述，且具有其 它性质，这确保了在热交换过程中传递足够的能量从而将燃料175的温
度提高所需温度量，如上所述。
第一部分172可包括返回路径185，所述返回路径可允许由热交换 器170排出的温水被热回收蒸汽发生器120的至少一个锅炉供给泵(未 示出)接收，正如所述。
在气体供应装置190和第一部分172的下游和第二部分174的上 游，用于燃料175的路径的一部分可接收蒸汽喷射系统205的蒸汽路径 220。
蒸汽路径220也可最初从例如，但不限于，热回收蒸汽发生器120 中流出.蒸汽喷射系统205可主要用来供应过热蒸汽以便用于调节燃料 175的MWI (如下所述)。蒸汽路径220可从热回收蒸汽发生器120的 下游流至控制阀210。控制阀210可具有能够在与蒸汽喷射系统205相 关联的运行条件下发挥作用的那种类型。控制阀210可在允许进行准确 流控制的线性范围内运行。例如，但不限于，控制阀210可允许将过热 蒸汽的流速限制在介于通过蒸汽喷射系统205的最大流速的5-10X之间 的范围内。
蒸汽路径220可随后在控制阀210的下游流至截止阀215，所述截 止阀可具有能够在与蒸汽喷射系统205相关联的运行条件下发挥作用的 那种类型。
蒸汽路径220可随后在截止阀215的下游流至第一热交换器170的
笫二部分174，其中蒸汽可被引入并与燃料175混合。
图3和图4示出了蒸汽喷射系统205的其它可选实施例。如下所述 和图示，这些其它可选实施例包括多个热交换器和蒸汽路径200的变化 构型。对图3和图4的讨论将集中于与图2所示实施例的不同。
图3是示出了根据本发明的另一可选实施例的利用蒸汽喷射来调 节燃料的MWI的系统200的示例的示意图。图3示出了具有第二热交换 器225的发电设备场所100。当第一热交换器170可仅对燃料175进行 预热时，可需要设置第二热交换器225。第二热交换器225可与第一热 交换器170串列地或者以相似方式相连。如图4所示，通过第一热交换 器170对燃料175进行预热。
燃料175可在进入气体供应装置190处起源，所述气体供应装置可 以是处在发电设备场所100上的初始从气体供应器中接收燃料175的位 置。如图3所示，燃料175可在进入气体供应装置190的下游流至第一 热交换器170，所述第一热交换器可开始将燃料175的温度提高至所需 最终温度。在流动通过第一热交换器170之后，燃料175可接下来被第 二热交换器225接收。第二热交换器225也可使燃料175的温度处于所 需温度。在流动通过第二热交换器225之后，燃料175可流至燃烧系统 150。
如图3所示，第二热交换器225的一部分可接收供应路径180，所 述供应路径可起初从例如，但不限于，热回收蒸汽发生器120流出。供 应路径180可离开笫二热交换器225的另一部分且允许热水进入第一热 交换器170的一部分。返回路径185可随后允许由热交换器170排出的 温水被热回收蒸汽发生器120的至少一个锅炉供给泵(未示出)接收， 正如所讨论地那样。供应路径180可主要用来提高燃料175的温度，如 上所述。
在第一热交换器的下游且在第二热交换器225的上游，蒸汽路径 220可被连接至使得燃料175在其中流动的管道，从而允许燃料175与 过热蒸汽进行混合。在进入第二热交换器220之前将过热蒸汽引入燃料 175内可在更大程度上控制燃料175的MWI值。
正如文中所述，蒸汽路径220可起初从例如，但不限于，热回收蒸 汽发生器120中流出。蒸汽路径220可在热回收蒸汽发生器的下游 流至控制阀210。控制阀210可具有能够在与蒸汽喷射系统205相关联
的运行条件下发挥作用的类型。控制阀210可在线性范围内运行从而允 许进行准确控流，如前所述。
蒸汽路径220可随后在控制阀210的下游流至截止阀215，所述截 止阀可具有能够在与蒸汽喷射系统205相关联的运行条件下发挥作用的 类型。
图4是示出了根据本发明的又一可选实施例的利用蒸汽喷射来调 节燃料的MWI的系统200的示例的示意图。如图所示，图4所示的系统 200和蒸汽喷射系统205的构型可被认为与图3所示情况相似。
图4所示的本发明的实施例与图3相比的主要差别在于位置，在所 述位置处蒸汽路径220可与燃料175相连。如图所示，该位置可位于第 一热交换器170和笫二热交换器225的下游。
当发电设备场所100的构型不允许蒸汽路径220如图3所示被连接 至位于第一热交换器170与笫二热交换器225之间的燃料175时，图4 所示的蒸汽喷射系统205的构型可能是有用的。
本发明的一个实施例可采取软件应用和工艺的形式，该软件应用和 工艺利用蒸汽喷射系统205来调节燃料175的MWI。
应该意识到本发明可被实施为方法、系统或计算机程序产品。因 此，本发明可采取完全硬件的实施例的形式、完全软件的实施例(包括 固件、常驻软件、微码等)的形式或将硬件和软件方面结合起来的实施 例的形式，所有这些通常在此被称作"电路"、"模块"或"系统"。 此外，本发明可采取位于计算机可用的存储介质上的计算机程序产品的 形式，所述计算机可用的存储介质具有在该介质中实施的计算机可用的 程序编码。
可利用任何适当的计算机可读的介质。计算机可用或计算机可读的 介质可例如为，但不限于，电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、 设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更特定的示例(非穷举性列 表)包括以下示例具有一条或多条配线的电连接装置、便携计算机磁 盘、硬盘、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只 读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携光盘只读存储器(CD-ROM)、 光学存储装置、传输介质如那些支持国际互联网或内联网的传输介质、 或者磁存储装置。应该注意到该计算机可用或计算机可读的介质可甚 至为纸或另一种适当介质，程序被印刷在所述纸或另一种适当介质上，
获该程序，随后在有必要的情况下以适当方式对所述程序进行编译、解 释或以适当方式进行其它处理，且随后将该程序存储在计算机存储器 中。在本文的语境中，计算机可用或计算机可读的介质可以是可包含、 存储、通信、传播、或传送程序以便由指令执行系统、设备或装置来使 用或者与所述指令执行系统、设备或装置相结合地使用的任何介质。
用于实施本发明的运行的计算机程序编码可用目标编程语言如
Java7、 Smalltalk或0++或类似语言来编写。然而，用于实施本发明的 运行的计算机程序编码还可用常规的过程编程语言如"C"编程语言或 相似语言来编写。程序编码可被完全实施于用户的计算机上、被部分地 实施于用户的计算机上、作为独立软件包、部分地实施于用户的计算机 上且部分地实施于远程计算机上或者被完全实施于远程计算机上。在后 一种情况下，远程计算机可通过局域网(LAN)或广域网(WAN)被连接 至用户的计算机，或者可实现与外部计算机的连接(例如借助于国际互 联网而利用国际互联网服务提供商来实现)。
下面结合根据本发明的实施例的方法、设备(系统)和计算机程序 产品的流程图和/或框图对本发明进行描述。应该理解，可通过计算机 程序指令实施流程图和/或框图的每个框以及流程图和/框图中的框的 组合。这些计算机程序指令可被提供给公共目的计算机的处理器、专用 计算机的处理器或其它可编程数据处理设备以便产生机器，从而使得借
助于计算机的处理器或其它可编程数据处理设备而执行的指令形成了 用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的手 段。
这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读的存储器中，所述指
令可引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式发挥作用，从而 使得通过被存储在计算机可读存储器中的指令产生了制品，所述制品包 括实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令 手段。计算机程序指令还可被加栽到计算机或其它可编程数据处理设备 上以便导致在计算机或其它可编程设备上实施一系列运行步骤从而产 生被计算机实施的工艺，从而使得在计算机或其它可编程设备上执行的 指令提供了用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能 /动作的步骤。
本发明可包括控制系统或类似系统，所述控制系统或类似系统被构
造成对从气体供应器供应至发电设备场所100的进入燃料175的MWI进 行自动或连续监控。另一种可选方式是，控制系统可被构造成需要用户 进行动作以便启动蒸汽喷射系统205的运行。本发明的控制系统的实施 例可用作独立式系统。另一种可选方式是，控制系统可作为模块或类似 结构被整合在更宽范围的系统，如涡轮控制系统或设备控制系统，内。
图5是示出了根据本发明的一个实施例的利用蒸汽喷射系统205来 调节燃料的MWI的方法500的示例的流程图。
在步骤510中，方法500可监控燃料175的MWI。正如所讨论地那 样，燃料175的MWI可能由于发电设备场所100接收具有可变性质的燃 料175而产生波动。正如所讨论地那样，MWI被定义为
<formula>formula see original document page 14</formula>
变量可被定义为
LHV是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物所具有的更低热值； SG是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物相对于空气的比重；且 Tg是单位为华氏度(。F)的气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物的 温度。
方法500可从控制系统接收与用于MWI的公式内的变量相关的数 据，并随后利用上述公式确定MWI。
在步骤520中，方法500可确定在步骤510中确定的MWI值是否处 在所需运行范围之外。本发明可允许用户设定用于MWI的所需范围和可 接受的死区。这一点例如，但不限于，在燃烧系统150包括可在MWI的 不同范围下运行的更换喷嘴的情况下可能是有用的。此处，本发明可允 许用户改变MWI运行范围。在本发明的其它可选实施例中，燃烧系统150 的原始设备制造商(OEM)可需要由该原始设备制造商来固定并设定MWI 范围。如果方法500确定出匿I处在所需范围和可接受的死区之外，则 方法500可行进至步骤530,否则方法500可返回至步骤510。
在步骤530中，方法可确定是否满足了至少一个蒸汽喷射系统205 的容许情况。本发明的一个实施例可允许用户构建至少一个蒸汽喷射容 许情况。该至少一个蒸汽喷射容许情况可包括以下容许情况中的一种容 许情况燃气轮机110通过气体燃料运行；气体燃料175的温度介于约
350华氏温度至约500华氏温度之间；燃气轮机110在进行温度控制的 情况下运行；蒸汽温度和压力在发电设备场所IOO所特有的范围内运行； 过热的蒸汽已经对蒸汽路径220进行了预热；保持过热温度高于饱和蒸 汽温度约50华氏温度；蒸汽喷射系统205的流速被限制于最大气体燃 料流速的30%。如果满足了蒸汽喷射容许情况，则方法500可行进至步 骤540;否则方法500可返回至步骤510。
在步骤540中，方法500可起动蒸汽喷射系统205而使其运行。本 发明的一个实施例可促使用户起动蒸汽喷射系统205而使其运行。在本 发明的另 一可选实施例中，在步骤530中已经满足了蒸汽喷射容许情况 以后，方法500可以是自起动的。如果蒸汽喷射系统205 #^动，则方 法500可行进至步骤550;否则方法500可返回至步骤510。
在步骤550中，方法500可开始运行蒸汽喷射系统205。用户可对 方法500进行预构建以便在满足了步骤540之后进行自动起动，如果， 例如，蒸汽喷射系统205的运行是在远程实施的话，则用户可需要这种 可选方案。另一种可选方式是，方法500可被预构建成需要用户进行动 作来启动蒸汽喷射系统205。用户进行的动作可以为，但不限于，在显 示器上选择"蒸汽喷射系统启动"按钮或类似按钮，蒸汽喷射系统205 可在所述显示器上受到控制。
在步骤560中，方法500可确定MWI值是否低于所需运行范围和死 区。方法500可确定自蒸汽喷射系统205启动运行以来对燃料1"的MWI 产生的效应。在步骤560中，方法500可确定用来与如前所述的步骤520 中的所需MWI范围进行对比的新的MWI。在步骤560中，方法500还可 确定MWI是否高于所需范围和死区。如果方法500确定MWI仍高于所需 范围，则方法500可行进至步骤570,否则方法500可行进至步骤580,
在步骤570中，方法500可提高蒸汽喷射系统205的流速以便降低 MWI。用户可增加控制阀215的冲程以便提高蒸汽喷射系统205的流速。 在本发明的另一可选实施例中，控制系统可自动增加控制阀215的冲程。 在方法500在步骤570中提高蒸汽喷射系统205的流速之后，方法500 可返回至步骤510。
在步骤580中，方法500可降低蒸汽喷射系统205的流速以便增加 MWI。此处，用户可根据需要调节控制阀215的冲程以便降低蒸汽喷射 系统205的流速。在本发明的另一可选实施例中，控制系统可自动调节
控制阀215的冲程以便降低MWI。在方法500在步骤580中降低蒸汽喷 射系统205的流速之后，方法500可返回至步骤510。
现在参见图6，图6是根据本发明的一个实施例的用于调节燃料的 磨I的典型系统600的步骤图。方法500的元素可在系统600中被实施 且由所述系统实施。系统600可包括一个或多个用户或客户通信装置 602或相似系统或装置(图6中示出了两个这种系统或装置)。每个通 信装置602可例如为，但不限于，计算机系统、个人数字助理、蜂窝式 电话或能够发送和接收电子信息的相似装置。
通信装置602可包括系统存储器604或局部文件系统。系统存储器 604可包括例如，但不限于，只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。 只读存储器可包括基本输入/输出系统(BIOS)。基本输入/输出系统可 包含帮助在通信装置602的元件或部件之间传递信息的基本例行程序。 系统存储器604可包含运行系统606以便控制通信装置602的整体运行。 系统存储器604还可包括浏览器608或网页浏览器。系统存储器604还 可包括数据结构510或计算机可执行的编码以便调节燃料的MWI，可以 是相似的或者包括图5所示方法500中的元素。
系统存储器604可进一步包括模板高速緩冲存储器(template cache memory) 612,所述模板高速緩冲存储器可与图5中的方法500 相结合地使用以便调节燃料的MWI。
通信装置602还可包括处理器或处理单元614以便控制通信装置 602的其它部件的运行。运行系统606、浏览器608、数据结构610可通 过处理器614而运行。处理器614可通过系统总线616被联接至存储器 系统604和通信装置602的其它部件。
通信装置602还可包括多个输入装置(I/O)、输出装置或组合的 输入/输出装置618。每个输入/输出装置618可通过输入/输出接口 (图 6中未示出)被联接至系统总线616。输入和输出装置或组合的I/O装 置618允许用户操作通信装置602或者与所述通信装置通过接口连接。 并且允许用户控制浏览器608和数据结构610的运行以便存取、操作和 控制软件从而调节燃料的MWI。 I/O装置618可包括键盘和计算机指点 装置或类似装置以便实施在此讨论的运行。
1/0装置618还可包括，例如，但不限于，磁盘驱动器、光、机械、 磁、或红外输入/输出装置、调制解调器或相似装置。1/0装置618可被
用来对介质620进行存取。介质620可包含、存储、通信或传送计算机 可读或计算机可执行的指令或其它信息以便被系统使用或与系统相结 合地使用，所述系统例如为通信装置602。
通信装置602还可包括其它装置或被连接至所述其它装置，所述其 它装置例如为显示器或监控器622。监控器622可被用来允许用户与通 信装置602通过接口连接。
通信装置602还可包括硬盘驱动器624。硬盘驱动器624可通过硬 盘驱动器接口 (图6中未示出)被联接至系统总线616。硬盘驱动器624 还可形成局部文件系统或系统存储器604的一部分。程序、软件和数据 可在系统存储器604与硬盘驱动器624之间被传递和交换以便操作通信 装置602。
通信装置602可与远程服务器626连通且可借助于网络628对其它 服务器或者与通信装置602相似的其它通信装置进行存取。系统总线 616可通过网络接口 630被联接至网络628。网络接口 630可以是调制 解调器、以太网卡、路由器、网关或相似接口以便联接至网络628。这 种联接可以是有线或无线连接。网络628可以是国际互联网、专用网络、 内联网或相似网络。
服务器626还可包括系统存储器632，所述系统存储器可包括文件 系统、只读存储器、随机存取存储器和类似装置。系统存储器632可包 括与通信装置602中的运行系统606相似的运行系统634。系统存储器 632还可包括用于调节燃料的MWI的数据结构636。数据结构636可包 括与结合方法500描述的那些运行相似的运行以便调节燃料的MWI。服 务器系统存储器632还可包括其它文件638、应用程序、模块和相似物。
服务器626还可包括处理器642或处理单元以便控制服务器626中 的其它装置的运行。服务器626还可包括I/O装置644。 I/O装置644 可与通信装置602的I/O装置618相似。服务器626可进一步包括其它 装置646，如监控器或类似装置，以便将接口与1/0装置644 —起提供 给服务器626。服务器626还可包括硬盘驱动器648。系统总线650可 将服务器626的不同部件连接起来。网络接口 652可借助于系统总线650 将服务器626联接至网络628。
附图中的流程图和步骤图示出了根据本发明的各个实施例的系统、 方法和计算机程序产品的可能实施方式的构造、功能和运行。就这方面
而言，流程图或步骤图中的每个步骤可代表编码的模块、段或部分，所 述编码包括用于实施特定的一个或多个逻辑功能的一条或多条可执行
的指令。还应该注意的是在一些其它可选的实施方式中，步骤中所述 的功能可按不同于图中所示次序的次序发生。例如，图中所示的相继实 施的两个步骤可实际上大体上同时地被执行，或所述步骤可有时以相反 的次序被执行，这取决于所涉及的功能。还应该注意到步骤图和/或 流程图中的每个步骤，以及步骤图和/或流程图中的步骤的组合，可通
过基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实施，所述基 于专用硬件的系统实施特定功能或动作。
本文所使用的术语仅旨在实现描述特定实施例的目的且并不旨在 限制本发明，正如本文所使用的，单数形式"a" 、 "an"和"the"旨 在同时包括复数形式，除非文中明确表明并非如此。应该进一步理解 当在本说明书中使用术语"包括(comprises )"和/或"包括 (comprising)"时，这些术语表明存在所述特征、整数、步骤、运行、 元件和/或部件，但并未排除存在或附加了一个或多个其它特征、整数、 步骤、运行、元件、部件和/或其组群。
尽管已经在本文中对特定实施例进行了示出和描述，但应该意识 到被认为实现了相同目的的任何布置可用来代替所示的特定实施例且 本发明在其它环境中具有其它应用。该应用旨在覆盖本发明的任何适配 形式或变型。以下的权利要求书决不旨在将本发明的范围限于本文所述 的特定实施例。
附图标记列表 发电设备场所100 燃气轮机110
热回收蒸汽发生器(HRSG) 120
发电机130
压缩机135
转子轴140
燃烧系统150
涡轮机部段155
转子轴160
排出物165 热交换器170 第一部分172 第二部分174 燃料175 供应路径180 返回路径185 气体供应装置190 系统200
蒸汽喷射系统205 控制阀210 截止阀215 蒸汽路径220 第二热交换器225 系统600 通信装置602 系统存储器604 运行系统606 浏览器608 数据结构610 高速緩冲存储器612 处理单元614 系统总线616 输入/输出装置618 介质620 监控器622 硬盘驱动器624 服务器626 网络628 网络接口 630 存储器632 运行系统634
数据结构636 其它文件638 处理器642 I/O装置644 其它装置646 硬盘驱动器648 系统总线650 网络接口 65权利要求
1、一种利用至少一个蒸汽喷射系统来调节燃料(175)的修正沃泊指数(MWI)的方法，所述方法包括以下步骤提供包括至少一个蒸汽喷射系统(205)的燃气轮机(110)，其中所述至少一个蒸汽喷射系统(205)将蒸汽喷射进入位于燃烧系统(150)上游的至少一条燃料供应管线(190)内以便调节至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数；确定所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数是否处在预定范围之外(510、520)；并且利用所述至少一个蒸汽喷射系统(205)以便以第一流速自动喷射蒸汽从而调节所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数(540、550)。
2、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 在所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )已经以所述第一流速喷射蒸汽之后确定所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数(560 );并 且如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至少一种燃料(175)的 所述修正沃泊指数处在所述范围之外，则以第二流速喷射蒸汽(560、 570、 580 );或者如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至少一种燃料(175)的 所述修正沃泊指数处在所述范围之内则保持以所述第 一流速进行蒸汽 喷射(560、 570、 580 )。
3、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括确定是否保持了至少 一种蒸汽喷射系统容许情况(530 )。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中所述至少一个蒸汽喷射系统 容许情况(530 )包括以下容许情况中的至少一种容许情况燃气轮机(110)通过气体燃料运行；气体燃料的温度介于约350华氏温度至约500华氏温度之间； 燃气轮机(110)在进行温度控制的情况下运行； 蒸汽喷射系统(205 )的蒸汽温度和蒸汽压力在所需运行范围内； 过热的蒸汽已经对蒸汽喷射系统(205 )的蒸汽流路(220 )进行了 预热；将被喷射的蒸汽保持在高于蒸汽饱和温度约50华氏温度的温度下；和蒸汽喷射系统的流速被限制于气体燃料流速的约1%至约30%的范 围内。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个蒸汽喷射系统 (205 )包括至少一个控制阀(210)和至少一个截止阀(215)，且其中所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )的运行包括 改变所述至少一个控制阀(210)的冲程；和 改变所述至少一个截止阀(215)的冲程。
6、 一种利用至少一个蒸汽喷射系统(205 )来调节燃料(175)的 修正沃泊指数(MWI)的方法，所述方法包括以下步骤提供包括至少一个蒸汽喷射系统(205 )的燃气轮机(110)，其中 所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )将蒸汽喷射进入位于燃烧系统(150 ) 上游的至少一条燃料供应管线(190)内以便调节至少一种燃料(175) 的所述修正沃泊指数；确定所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数是否处在预定 范围之外(520 );利用所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )以便以第一流速自动喷射 蒸汽从而调节所述至少一种燃料(175 )的所述修正沃泊指数(540、 550 );在所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )已经以所述笫一流速喷射蒸 汽之后确定所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数(560 );并 且如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至少一种燃料(175)的 所述修正沃泊指数处在所述范围之外，则以第二流速喷射蒸汽(560、 570、 580 );或者如果在以所述第一流速喷射蒸汽之后所述至少一种燃料(175)的 所述修正沃泊指数处在所述范围之内则保持以所述第一流速进行蒸汽 喷射(560、 570、 580 )。
7、 一种利用至少一个蒸汽喷射系统(205 )来调节燃料(175)的 修正沃泊指数(MWI)的系统，所述系统包括包括至少一个蒸汽喷射系统(205 )的燃气轮机(110)，其中所述 至少一个蒸汽喷射系统(205 )包括至少一个控制阀(210)和至少一个 截止阀(215);其中所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )将蒸汽喷射进入位于燃烧系统(150)上游的至少一条燃料供应管线(190)内以便调 节至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数；用于确定所述至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数是否处在 预定范围之外的手段；用于利用所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )以便以第一流速自动 喷射蒸汽的手段；和如果需要则用来以笫二流速喷射蒸汽的手段；或者用于保持以所述第一流速进行蒸汽喷射的手段；其中所述至少一个蒸汽喷射系统(205 )将蒸汽喷射进入至少一个 热交换器(170)内以便调节至少一种燃料(175)的所述修正沃泊指数。
8、 根据权利要求7所述的系统，进一步包括热交换器(170)，其 中所述热交换器(170)包括第一部分(172)和笫二部分(174)且其 中蒸汽被喷射在所述热交换器(170)的所述第一部分(172)与所述第 二部分(174)之间且被喷射在燃料供应装置(190)的下游。
9、 根据权利要求7所述的系统，进一步包括第一热交换器(170) 和第二热交换器(225 )，其中蒸汽被喷射在所述第一热交换器U70) 与所述第二热交换器(225 )之间。
10、 根据权利要求7所述的系统，进一步包括第一热交换器(170) 和第二热交换器(225 )，其中蒸汽被喷射在所述第一热交换器(170) 和所述第二热交换器(225 )的下游且被喷射在所述燃烧系统(150)的 上游。
全文摘要
一种用于调节燃料(175)的修正沃泊指数的方法和系统。多种可能需要气体燃料(175)的工业部件，例如但不限于重型燃气轮机(110)；航改燃气轮机(110)或锅炉，可利用所述方法和系统。所述方法和系统可提供包括至少一个蒸汽喷射系统(205)的工业部件，所述至少一个蒸汽喷射系统(205)将蒸汽喷射进入位于燃烧系统(150)上游的至少一条燃料供应管线(190)内以便调节至少一种燃料(175)的修正沃泊指数。所述方法和系统还可确定所述至少一种燃料(175)的修正沃泊指数是否处在预定范围外；并且利用所述至少一个蒸汽喷射系统(205)以一定流速自动喷射蒸汽从而调节所述至少一种燃料(175)的修正沃泊指数。
文档编号F23R3/28GK101392916SQ20081016092
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者C·威尔克斯, 骏 马 申请人:通用电气公司