用于控制利用排气再循环操作燃气涡轮机的燃烧过程的系统和方法与流程

文档序号:11141682阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种系统,包括:

燃料控制系统,其被配置成控制至一个或更多个燃烧室的燃料流;

氧化剂控制系统,其被配置成控制至所述一个或更多个燃烧室的每个燃烧室的氧化剂流,其中,所述氧化剂流被配置成与所述一个或更多个燃烧室内的所述燃料流至少部分反应以形成排气流;

排气系统,其被配置成将所述排气流的再循环流引导到所述一个或更多个燃烧室的每个燃烧室;以及

联接至所述燃料控制系统、所述氧化剂控制系统和所述排气系统的控制器,其中,所述控制器被配置成独立地控制燃料与氧化剂的比即FOR和排气与氧化剂的比即EGOR,所述FOR包括所述燃料流除以所述氧化剂流,以及所述EGOR包括所述再循环流除以所述氧化剂流。

2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或更多个燃烧室的每个燃烧室包括多个燃料喷嘴,以及所述燃料控制系统包括联接到所述多个燃料喷嘴的第一组燃料喷嘴的第一燃料微调阀,其中,所述燃料控制系统被配置成经由所述第一燃料微调阀调节至所述第一组燃料喷嘴的第一燃料流来控制所述FOR。

3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述燃料控制系统包括联接到所述多个燃料喷嘴的第二组燃料喷嘴的第二燃料微调阀,其中,所述燃料控制系统被配置成经由所述第二燃料微调阀调节至所述第二组燃料喷嘴的第二燃料流来控制所述FOR。

4.根据权利要求3所述的系统,包括联接至所述第一燃料微调阀的第一燃料供应,以及联接至所述第二燃料微调阀的第二燃料供应。

5.根据权利要求2所述的系统,其中,所述第一组燃料喷嘴包括一个或更多个内燃料喷嘴,以及第二组燃料喷嘴包括围绕所述一个或更多个内燃料喷嘴设置的多个外燃料喷嘴。

6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器被配置成至少部分基于在燃气涡轮发动机内的所述一个或更多个燃烧室的布置来差别控制至所述一个或更多个燃烧室的每个燃烧室的所述FOR。

7.根据权利要求1所述的系统,包括:

涡轮机,其被配置成从所述一个或更多个燃烧室接收所述排气流;以及

排气抽取系统,所述排气抽取系统被配置成从所述一个或更多个燃烧室抽取所述再循环流的第一部分,其中,所述排气抽取系统包括涡轮机旁通阀,所述涡轮机旁通阀被配置成调节所述第一部分的旁通流以绕过所述涡轮机并接合所述再循环流,其中,所述涡轮机旁通阀被联接到所述控制器,所述控制器被配置成至少部分基于所述涡轮机旁通阀的控制来控制所述EGOR,以及所述再循环流包括所述旁通流和通过所述涡轮机的所述排气流的第二部分。

8.根据权利要求7所述的系统,其中,所述排气抽取系统被配置成将来自所述一个或更多个燃烧室的所述再循环流的第三部分引导到排气供应系统以用于传送到碳氢化合物生产系统、管道、储罐或固碳系统或它们的任何组合。

9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述再循环流包括小于约每百万份体积的100份的氧。

10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器被配置成至少部分基于在所述系统上的负载来控制至所述一个或更多个燃烧室的所述氧化剂流。

11.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器被配置成至少部分基于所述一个或更多个燃烧室的预期当量比来控制至所述一个或更多个燃烧室的所述燃料流。

12.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器被配置成至少部分基于所述FOR、所述EGOR和对应于所述FOR和所述EGOR的燃烧室可操作性限制之间的关系来控制所述再循环流。

13.根据权利要求1所述的系统,包括具有所述一个或更多个燃烧室的燃气涡轮发动机、由来自所述一个或更多个燃烧室的所述排气流驱动的涡轮机和由所述涡轮机驱动的排气压缩机,其中,所述排气压缩机被配置成压缩所述排气流并将所述排气流传送至所述一个或更多个燃烧室,以及所述燃气涡轮发动机为化学计量排气再循环燃气涡轮发动机即SEGR燃气涡轮发动机。

14.一种系统,包括:

燃烧室,包括:

氧化剂入口,其被配置成接收氧化剂流;

多个燃料喷嘴,其中,所述多个燃料喷嘴的每个燃料喷嘴被配置成接收燃料流;

第一燃料微调阀,其被配置成控制至所述多个燃料喷嘴的至少一个燃料喷嘴的所述燃料流,其中,所述第一燃料微调阀至少部分基于燃料与氧化剂的比即FOR来控制;

再循环入口,所述再循环入口被配置成从再循环系统接收再循环流,其中,至少所述氧化剂流和所述燃料流被配置成在所述燃烧室内燃烧并形成排气流;以及

一个或更多个抽取端口,其被配置成将所述再循环流的第一部分抽取到抽取歧管;

涡轮机,所述涡轮机被配置成接收所述排气流和来自所述燃烧室和所述排气流的所述再循环流的第二部分以驱动负载,并将所述排气流的所述第二部分引导到所述再循环系统;以及

涡轮机旁通阀,所述涡轮机旁通阀被配置成将来自所述再循环流的所述第一部分的旁通流抽取到所述抽取歧管,其中,所述涡轮机旁通阀被配置成至少部分基于排气与氧化剂的比即EGOR将所述旁通流引导到所述再循环系统,其中,所述再循环流包括所述排气流的所述第二部分和所述旁通流,以及所述涡轮机旁通阀独立于所述第一燃料微调阀来控制。

15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述多个燃料喷嘴包括第一组一个或更多个内燃料喷嘴和围绕所述多个燃料喷嘴的所述一个或更多个内燃料喷嘴设置的第二组一个或更多个外燃料喷嘴,所述第一燃料微调阀被配置成控制至一个或更多个内燃料喷嘴的所述燃料流,以及所述燃烧室包括第二燃料微调阀,所述第二燃料微调阀被配置成控制至所述多个燃料喷嘴的所述第二组一个或更多个外燃料喷嘴的所述燃料流。

16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述第一燃料微调阀被流体联接至第一燃料供应,以及所述第二燃料微调阀被流体联接至不同于所述第一燃料供应的第二燃料供应。

17.根据权利要求14所述的系统,包括联接在所述燃烧室和所述涡轮机旁通阀之间的所述抽取歧管,其中,所述抽取歧管被配置成将所述再循环流的所述第一部分的第三部分引导到碳氢化合物生产系统、管道、储罐或固碳系统或它们的任何组合。

18.根据权利要求14所述的系统,包括所述再循环系统,其中,所述再循环系统包括具有多个入口导向叶片的排气压缩机,以及所述入口导向叶片至少部分基于所述EGOR来控制。

19.一种操作排气再循环燃气涡轮发动机即EGR燃气涡轮发动机的方法,包括:

至少部分基于预期当量比和在所述EGR燃气涡轮发动机上的负载来控制至燃烧室的燃料与氧化剂的比即FOR;

在所述燃烧室中燃烧燃料和氧化剂以形成排气;

将所述排气的再循环部分再循环到所述燃烧室;并且

至少部分基于对应于所述FOR的可操作性限制来控制排气与氧化剂的比即EGOR。

20.根据权利要求19所述的方法,其中,控制所述FOR包括调节至多个燃料喷嘴的一个或更多个燃料喷嘴的燃料流。

21.根据权利要求20所述的方法,其中,控制所述FOR包括,相对于所述多个燃料喷嘴的多个外燃料喷嘴,差别调节至所述多个燃料喷嘴的一个或更多个内燃料喷嘴的燃料流,其中,所述外燃料喷嘴围绕所述内燃料喷嘴设置。

22.根据权利要求19所述的方法,包括:

从所述燃烧室抽取所述排气的所述再循环部分的第一部分,其中,控制所述EGOR包括调节旁通阀以控制绕过所述EGR燃气涡轮发动机的涡轮机的所述第一部分的旁通部分;并且

将来自所述燃烧室的所述排气的所述再循环部分的第二部分传送至所述EGR燃气涡轮发动机的所述涡轮机,其中,所述再循环部分包括所述旁通部分和所述第二部分。

23.根据权利要求19所述的方法,包括:通过调节至所述EGR燃气涡轮发动机的排气压缩机的一个或更多个入口导向叶片,控制所述EGOR,其中,所述排气压缩机被配置成将所述排气的所述再循环部分引导到所述燃烧室。

24.根据权利要求19所述的方法,包括:在所述EGR燃气涡轮发动机的启动序列期间,独立地控制所述FOR或所述EGOR以使其小于可操作性限制。

25.根据权利要求19所述的方法,包括:在稳态运行期间,将所述FOR比控制为在约0.95至1.05之间的对应当量比。

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