操作具有分级和/或连续燃烧的燃气涡轮的方法_2

文档序号:9264580阅读:来源:国知局
燃烧器的组合可设置如下:
至少一个燃烧器构造为筒形构架,具有至少一个操作涡轮。
[0025]第一燃烧器和第二燃烧器两者构造为连续的筒-筒构架,具有至少一个操作涡轮。
[0026]第一燃烧器构造为环形燃烧室,并且第二燃烧器建造为筒形构造,具有至少一个操作涡轮。
[0027]第一燃烧器构造为筒形构架,并且第二燃烧器构造为环形燃烧室,具有至少一个操作涡轮。
[0028]第一燃烧器和第二燃烧器两者构造为环形燃烧室,具有至少一个操作涡轮。
[0029]第一燃烧器和第二燃烧器两者构造为环形燃烧室,具有中间操作涡轮。
[0030]除该方法之外,用于实施该方法的燃气涡轮为本发明的主题。取决于选择的方法或方法的组合,燃气涡轮的设计必须改变,并且/或者燃料分配系统和空气系统必须改变,以便确保方法的可行性。
[0031]尤其还有制造公差在操作期间导致不同的压力损失和流速。公差选择成使得它们在正常操作期间实际上对操作性能没有影响,尤其是在高局部负载和满载下。然而,在具有高空气比λ的局部负载下,燃烧器可在其中甚至小扰动可对CO排放有显著影响的情况下操作。
[0032]该过程可根据不同实施例来执行。第一实施例使用平均的测量排气温度ΤΑΤ2。
[0033]1.关于控制ΤΑΤ2的瞬变状态中的过程(低压涡轮的平均测量排气温度):
1.1燃气涡轮卸载,直到达到CO极限。
[0034]1.2第二燃烧器或第二级的独立焚烧器切断以减小负载。切断焚烧器导致燃料流重新分配至操作中的其余焚烧器,因此升高了局部热气体温度。此外,最高ΤΑΤ2读数与算术平均值之间的差异增大。利用恒定的燃料流,负载将保持大致恒定。
[0035]1.3利用平均ΤΑΤ2限制的计划或ΤΑΤ2限制的控制,使用测得的TAT_strike或从测得的TAT_strike到最大可允许TAT_strike的裕度,焚烧器操作之后的局部热气体温度控制至目标温度。例如,TAT2限制计划可基于相对负载或操作中的焚烧器的数量。由于TAT2限制的变化,故燃料质量流减小,并且因此功率降低。
[0036]1.4为了达到目标负载,实际负载最终利用入口导叶调整,并且导致如先前部分中所述的预计CO排放减少。当开启入口导叶时,TAT2降低。燃料流可再次增加来增大至目标负载的功率。
[0037]利用两个参数,TAT2限制计划或TAT2限制控制和切换的焚烧器的数量,CO排放和热气体温度限制可针对每个负载点调整。
[0038]第二实施例使用平均的测得的最大局部排气温度(TAT_strike)。
[0039]2.具有最大局部排气温度控制的过程:
2.1在燃气涡轮的低负载下,达到CO极限。
[0040]2.2第二燃烧器或燃烧级的焚烧器切断,以通过将之前喷射到切断的焚烧器的燃料重新分配至其余有效焚烧器来减少CO,从而恢复局部热气体温度。
[0041]2.3如果TAT2_strike (第二涡轮的局部测得最大排气温度)增大超过最大可允许值,则控制器通过降低平均TAT2设定点来减少燃料质量流。由于降低的燃料质量流,故功率降低。
[0042]2.4目标负载最终利用入口导叶来调整,并且导致如先前部分中所述的预计CO排放减少。当操作入口导叶时,TAT2降低。燃料流可再次增加来增大功率。
[0043]TAT2_strike可在切换焚烧器的情况下与TAT2极限的使用等同地使用。相比于公开的方法,TAT2极限对于现有技术中的较低负载保持恒定。操作中的焚烧器的数量用于控制CO排放,并且可针对每个负载点调整。
[0044]此外,根据本发明的操作方法涉及将焚烧器定位成切换,并且基于焚烧器的识别来限定,这在局部排放点的测量的监视下产生了最高的CO排放,以及来自第一或第二燃烧器的单出口温度读数。
[0045]本发明的优点如下:
对于给定CO排放极限,燃气涡轮的操作范围可延伸至较低负载点。
[0046]CO排放可在低负载点处减小至发电站空气容许极限。
[0047]增加的TAT_strike不引起寿命损失。
[0048]在该较低负载范围中没有关于操作时间或负载梯度的限制。
[0049]主要负责CO产生的焚烧器(例如,分流线焚烧器)可首先确定目标并且切断,给出了最大的益处。
[0050]该过程可在闭环中控制用于优化排放和寿命。
[0051]在负载变化时为了避免太频繁的焚烧器切换,焚烧器阀以一定滞后开启或切断。
[0052]与本发明相关联的优点如下:
CO排放尤其在较低部分负载状态下减小。因此,燃气涡轮发电站可以以增大的功率范围支持电网。此外,燃气涡轮可在如下时段期间在较低负载下停机,其中低功率输出由发电站操作者确定目标。
[0053]利用增大的负载范围,发电站通常将称为支持电网,因为负载灵活性在增加可再生功率的贡献的情况下变得更重要。
[0054]发电站可在低功率需求的时段中在较低负载下停机,导致了较低燃料消耗和总体降低的电力成本。
[0055]由减少的CO排放、较低停机点(因此较少燃料消耗和0)2产生)或两个优点的组合引起的环境益处。
[0056]消除昂贵的CO催化剂的可能性。因此,降低了第一成本。
[0057]在使用包括燃烧器筒之间的掺混空气切换/变化的设备时,另外的优点出现:
由源自第一燃烧器中的CO氧化的增大的量引起的进一步CO减少,连同上文所述的所有优点。
[0058]不同筒形燃烧器之间的周向温度梯度的减小。因此,涡轮入口轮廓改进,并且涡轮零件的寿命改进。
[0059]用于限定的CO和最大涡轮出口温度控制的控制逻辑随相对负载、操作中的焚烧器的数量或恒定参数像TAT_strike变化,形成本发明的组成部分。
【附图说明】
[0060]本发明在图1至3中基于示例性实施例示出:
图1示意性地示出了用于实施根据本发明的方法的具有连续燃烧的燃气涡轮;
图2示意性地示出了具有焚烧器的第二燃烧器的截面;
图3示意性地示出了具有焚烧器切换和温度和VIGV控制的操作构想。
【具体实施方式】
[0061]图1示意性地示出了用于实施根据本发明的方法的具有连续燃烧的燃气涡轮。其包括压缩机1、包括一定数量的焚烧器9和燃烧室4的第一燃烧器4’、第一涡轮7、包括一定数量的焚烧器9’和燃烧室15的第二燃烧室15’,以及第二涡轮12。典型地,其包括发电机19,发电机19在燃气涡轮的冷端处,即是说,在压缩机I处,并且联接于燃气涡轮的轴18。第一燃烧器4’和第二燃烧器15’可为环形构架或筒形构架,同时第一涡轮7是可选的。
[0062]筒形构架包括多个焚烧器,其中随后的筒以围绕涡轮轴的圆周的环形阵列布置,这允许了各个筒4,15的独立燃烧操作,并且这不在燃烧过程期间引起独立筒间的有害相互作用。
[0063]环形构架包括布置成围绕涡轮轴的圆周的环形阵列的多个焚烧器,具有便于不同焚烧器之间的交叉点火的随后的环形燃烧室4,15。
[0064]燃料、气体或油经由燃料供给部5引入到第一燃烧器4’的焚烧器4中,与在压缩机I中压缩的空气混合,并且在燃烧室4中燃烧。热气体6在随后的第一涡轮7中部分地膨胀,执行功。
[0065]一旦第二燃烧器在操作中,则附加燃料经由燃料供给部10添加至第二燃烧器15’的焚烧器9’中的部分地膨胀的气体8,并且在第二燃烧室15中燃烧。热气体11在随后的第二涡轮12中膨胀,执行功。排出气体13可有益地供给至联合循环发电站的废热锅炉或另一废热应用。
[0066]为了控制进入的质量流,压缩机I具有至少一排可变压缩机入口导叶14。
[0067]作为附加选择,为了能够提高进入空气2的温度,可提供防冰线26,压缩空气3中的一些可通过其添加至进入空气2。为了控制,提供了防冰控制阀25。这通常在具有环境空气中的相对高空气湿度的冷天进行,以便预防压缩机I结冰的风险。
[0068]在该实例中,压缩空气3中的一些作为高压冷却空气22流出,经由高压冷却空气冷却器35再冷却,并且作为冷却空气22供给至第一燃烧器4’ (未示出冷却空气线)和第一祸轮。
[0069]供给至高压涡轮7的高压冷却空气22的质量流可在实例中借助于高压冷却空气控制阀21来控制。
[0070]高压冷却空气22中的一些作为所谓的载体空气24供给至第二燃烧器15’的环形燃烧室15的焚烧器9’的焚烧器枪。载体空气24的质量流可借助于载体空气控制阀17来控制。
[0071]空气中的一些从压缩机I流出,部分地
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