具有烟道气体再循环的燃气涡轮发电设备中的气体组分控制的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于操作具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备(38)的方法。在该方法中，燃气涡轮的入口气体(3)和/或热工作气体和/或排出气体(8,19,20,21,24)的一个成分的设定点浓度(Cc)在第一部分中根据燃气涡轮(6)的操作状态根据控制环的设定点值、前馈控制信号和校正值的组合来确定。在第二步骤中，控制元件(11,29)的位置根据成分浓度中的设定点/实际偏差来调整。本发明还涉及一种用于执行该方法的燃气涡轮发电设备。
【专利说明】具有烟道气体再循环的燃气涡轮发电设备中的气体组分控制
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于操作具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备的方法，且涉及一种用于执行该方法的燃气涡轮发电设备。
【背景技术】
[0002]排出气体再循环为可基本上用于很宽范围的燃气涡轮中应用的技术。因此，例如，提出了排出气体再循环，以用于减少NOx排放(氮氧化物排放)或用于减少必须排放的排出气流。在燃气涡轮的排出气体再循环中，显著比例的排出气体从总排出气流转移，且通常在冷却和清洁之后，给送至燃气涡轮或压缩机的入口质量流，再循环的排出气体与新鲜空气混合，且该混合物然后给送至压缩机。
[0003]借助于排出气体再循环，可能有利的是增大排出气体中的二氧化碳浓度且因此降低具有二氧化碳移除的发电设备的功率损失和效率损失。
[0004]还已提出了排出气体再循环，其目标在于降低燃气涡轮的进入气体中的氧浓度，以便由此减少NOx排放。
[0005]例如，US 7536252 BI中描述了一种用于控制涡轮机的排出气体再循环流的方法，再循环流经由排出气体再循环系统再循环至涡轮机的入口。在此方法中，排出气流的一个成分的浓度通过改变排出气体再循环比来调整。在此，排出气体再循环比限定为流至涡轮机的入口流的再循环排出气体。
[0006]由于排出气体管线、废热锅炉、再循环管线和排出气体系统中的配件的较大体积，简单反馈控制系统慢且不准确。
【发明内容】
[0007]本公开的一个目的在于指出一种用于具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备的可靠操作的方法，其中操作介质的至少一个成分的含量受控制。本公开还涉及一种适用于执行该方法的燃气涡轮发电设备。
[0008]一种具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备包括燃气涡轮、余热回收蒸汽发生器和排出气体分流器，排出气体分流器将燃气涡轮发电设备的排出气体分成用于再循环至燃气涡轮的进入流中的第一排出气流，且分成用于释放至环境的第二排出气流，和排出气体再冷器。燃气涡轮自身包括通常具有可调整压缩机导叶的压缩机、一个或更多个燃烧室，和一个或更多个涡轮。排出气体分流器设计为用于控制第一排出气流的控制元件，或控制元件设在再循环管线中，再循环的排出气体穿过该再循环管线给送至燃气涡轮的压缩机。例如，用于控制再循环流的控制元件可为翻片(flap)或阀。然而，例如，其也可为可调整的送风机。
[0009]根据用于操作具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备的方法的一个实施例，燃气涡轮的入口气体和/或排出气体的一个成分的设定点浓度在第一步骤中根据燃气涡轮的操作状态来确定。在第二步骤中，控制元件的位置根据成分的浓度中的设定点/实际偏差来调整。在此，该一个成分的设定点浓度从用于燃气涡轮的燃烧室中的燃烧过程的相关操作变量的封闭的控制环的设定点值、设定点浓度的前馈控制值和设定点浓度的校正值来确定。
[0010]“入口气体”意图指燃烧之前在燃气涡轮过程中使用的气体。实际上，例如，压缩机入口气体可用作入口气体，且可借助于其气体组分来实施控制。如果没有流体(例如，用于中间冷却和功率增大的水)引入压缩机中，则压缩机中的气体组分不变。如果流体给送入，则气体组分中的变化可通过质量平衡来确定。作为压缩机入口气体的备选方案，例如，可使用从压缩机排放的冷却空气流或压缩机出口流的一个成分的浓度。
[0011]“出口气体”意图指燃烧之后在燃气涡轮过程中使用的气体。实际上，例如，排出气体可用作出口气体，且可借助于其气体组分来实施控制。如果没有流体(例如，来自减温器的泄漏流或经过燃烧过程转移的冷却空气)引入涡轮中，则涡轮中的气体组分中没有变化。如果流体给送入，则如果需要，气体组分中的变化可通过质量平衡来确定。作为排出气体的备选方案，例如，可使用燃烧室出口处的热气体的一个成分的浓度。
[0012]燃气涡轮的入口气体和/或出口气体的一个成分的浓度受控制，以便将与燃烧相关的至少一个操作变量保持在目标范围(例如，可允许的或最佳的范围)中。在一个实施例中，燃气涡轮的入口气体和/或出口气体的一个成分的设定点浓度在封闭的控制环中根据燃气涡轮负载控制、燃烧室脉动、NOx排放、未燃烃(UHC)、燃气涡轮的入口气体和/或出口气体中的一个成分的测量浓度或燃料中的碳与氢之比来确定。在此情况下，例如，一个成分为氧或二氧化碳。
[0013]除借助于再循环管线或导管中的翻片、阀或可调整送风机的直接控制之外，还可间接地控制再循环流。例如，控制元件，即例如阀、翻片或送风机，可设在排出气体分流器下游的排出气体管线中，借助于控制元件来影响排出气体分流器处的压力。再循环排出气流随排出气体分流器处的压力增加，且可借助于后者间接地受控制。
[0014]燃气涡轮的入口气体或出口气体的一个成分的浓度可借助于封闭的控制环来受控制。然而，由于进入管线、排出气体管线、再循环管线和废热锅炉的较大体积和停滞时间(dead time)，故该反馈控制较慢，相对不准确且需要较大的安全裕度。
[0015]控制一个成分的浓度的目标通常是使该浓度尽可能准确地接近如下设定点值，在该设定点值下，过程以特别有利的方式运行。
[0016]例如，在排出气体再循环以用于减少NOx的情况下，入口气体中的氧浓度或出口气体的剩余氧浓度应当尽可能准确地受控制。一方面，过大氧浓度意味着再循环的积极效果下降，g卩，高氧浓度允许局部剧烈燃烧，且导致温度峰值，且因此增大了来自燃气涡轮的NOx排放。另一方面，在过低氧浓度的情况下，存在不完全燃烧的风险，这导致高CO排放(一氧化碳)和UHC排放(未燃烃)。
[0017]在具有从排出气体移除C02 ( 二氧化碳)的过程中的排出气体再循环的情况下，一方面需要保持排出气体中的C02浓度尽可能高，以便允许有效的移除过程。另一方面，进入气体中的氧浓度随增大的C02浓度而下降，且这又可导致不完全燃烧。
[0018]因此，为了良好的过程，有利的是尽可能快速且准确地跟随设定点变量。为此，且取决于燃气涡轮的操作状态和取决于燃气涡轮的操作状态的瞬态变化，通过设定点变量的前馈控制值的形成来补充形成该设定点变量的控制环。前馈控制值为计算、模拟或测试的结果，且已经针对特定操作状态或瞬态变化确定。然而，实际上，本系统的状态偏离模型或理想化的计算，且因此，前馈控制通常不直接导致最佳结果。为了使前馈控制适于系统中的实际结果且改变其状态，还确定了第三值(设定点变量的校正值)。
[0019]成分的设定点浓度根据全部三个值来确定，即，控制环的设定点浓度、前馈控制的设定点浓度和设定点浓度的校正值。
[0020]通常，设定点浓度仅为控制环的设定点浓度、前馈控制的设定点浓度和设定点浓度的校正值之和。
[0021]然而，例如，设定点浓度还可作为平均或加权平均来确定。
[0022]在方法的另一个实施例中，控制元件的设定点值根据控制元件的封闭的控制环的设定点值、控制元件的设定点值的前馈控制值和控制元件的设定点值的校正值来确定。例如，控制元件的设定点值可为翻片或阀位置。当使用可调整送风机时，其可为此类送风机的转速或导叶位置。
[0023]在该方法的另一个实施例中，控制元件的设定点值在封闭的控制环中根据以下测量变量中的至少一者来确定:排出气体再循环比、压缩机的进入质量流、新鲜空气质量流、排出气体质量流、燃气涡轮的入口气体和/或出口气体中的一个成分的浓度。
[0024]在本发明的一个实施例中，前馈控制值和/或校正值储存为一个或更多个矩阵中的离散值，且在这些值之间执行内插。
[0025]然而，可预先确定设定点浓度的前馈控制的工作特性。为了适应实际系统及其操作状态，该工作特性可由设定点浓度的校正值来改变。
[0026]因此，可预先确定控制元件的设定点浓度的前馈控制的工作特性，且该工作特性可由设定点值的校正值来变换。
[0027]除简单变换之外，另一个实施例指定了设定点浓度和/或控制元件的设定点值的前馈控制的工作特性的斜率借助于设定点浓度的校正值和/或设定点值的校正值来改变。
[0028]在又一个实施例中，设定点浓度和/或控制元件的设定点值的前馈控制的工作特性的形状借助于设定点浓度的校正值和/或设定点值的校正值来改变。
[0029]在例如用于控制低NOx燃烧的方法的一个实施例中，燃气涡轮的入口气体、出口气体的氧浓度或燃气涡轮的入口气体的氧浓度和出口气体的氧浓度用作受控变量。
[0030]在例如当具有随后移除C02的操作时使用的方法的一个实施例中，燃气涡轮的入口气体、出口气体的C02浓度或燃气涡轮的入口气体的C02浓度和出口气体的C02浓度用作受控变量。
[0031]由于C02浓度与氧浓度近似成反比，故这些可实际上可互换使用或组合使用，以用于控制目的。
[0032]根据该方法的另一个实施例，排出气流穿过废热锅炉，其可用的热在废热锅炉中被移除。
[0033]根据该方法的一个实施例，还有可能的是用于释放到环境的第二排出气流给送至二氧化碳移除系统。在该二氧化碳移除系统中，二氧化碳与排出气体分离且被取走以用于进一步利用。二氧化碳含量低的排出气体释放至环境。
[0034]除该方法之外，本公开的主题包括具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备，其包括燃气涡轮，燃气涡轮具有用于测量燃气涡轮的入口气体和/或出口气体的一个成分的浓度的至少一个传感器；控制器；余热回收蒸汽发生器；和排出气体分流器，其将燃气涡轮发电设备的排出气体分成用于再循环到燃气涡轮的进入流中的第一排出气流且分成用于释放到环境的第二排出气流；和用于控制第一排出气流的控制元件；和排出气体再冷器。在此，燃气涡轮发电设备的特征在于控制器包括用于确定燃气涡轮的入口气体和/排出气体的一个成分的设定点浓度的三个控制器级。
[0035]根据一个实施例，控制器级如下:
1.用于设定点浓度的封闭的控制环，
2.用于设定点浓度的前馈控制，和
3.反馈回路，借助于该反馈回路，根据燃气涡轮发电设备的实际操作状态来校正前馈控制的设定点值。
[0036]在燃气涡轮发电设备的一个实施例中，燃气涡轮发电设备的控制器包括用于确定设定点浓度的块(block)，和用于确定控制元件的设定点位置的随后的块。在此，用于确定控制元件的设定点位置的块连接至用于确定设定点浓度的块的输出信号。此外，燃气涡轮发电设备包括燃气涡轮发电设备的操作参数的至少一个测量。此外，燃气涡轮发电设备可包括燃料组分的在线测量，且该测量连接至控制器。
[0037]在燃气涡轮发电设备的另一个实施例中，燃气涡轮发电设备包括燃烧室中的脉动测量，其连接至控制器。
[0038]为了良好的前馈控制，有利的是将尽可能广泛的操作状态矩阵储存在控制器中，从而覆盖整个操作范围和可能的瞬态变化。具体而言，应当预先确定各种环境状态的目标值，即，环境温度、环境压力、相对大气湿度、各种负载点，即，空转、部分负载和满负载。前馈控制还有利地取决于压缩机进入质量流或可调整的入口导叶，取决于热气体温度、涡轮入口温度或等同温度，取决于出口气体组分、再循环气体的组分和燃烧气体的组分。
[0039]为了控制瞬态变化，具体而言，应当考虑对负载梯度的依赖性，S卩，应当预先确定针对通常较慢的标准负载梯度、针对较快负载梯度、针对具有很高梯度的紧急释放、和针对部分和完全减载的值。此外，可预先确定针对频率支持的情况下的操作的值。
[0040]由于控制器将指定目标与燃气涡轮的实际状态比较，且借助于校正值来补偿差异，故有可能利用相对不准确的测量来实现快速准确控制，尤其是难以测量的进入和排出气流。
[0041]此外，指定目标与燃气涡轮的实际状态之间的连续比较允许老化效应的补偿，例如，因污染引起的压缩机进入流的减少。
[0042]全部阐释的优点不但可在对应的指定组合下利用，而且可以以其它组合或单独地使用，而不超过本发明的范围。例如，作为排出气体再循环到压缩机进入流中的替代，设备可具有用于新鲜空气的压缩机和用于再循环排出气体的压缩机，且新鲜气体或再循环气体可仅在压缩或部分压缩之后给送至适当的过程。
[0043]替代压缩机入口气体的测量，还可使用压缩机中或压缩机出口处的测量。气体的组分在压缩机中通常保持不变，只要没有物质(例如，用于中间冷却的水)引入压缩机中。如果除压缩机入口气体之外的附加流体给送至压缩机，则可借助于质量平衡来估计出口处的组分。[0044]本领域技术人员已知各种闭环控制器诸如双位控制器、比例控制器、一体的或IP控制器来用于实施一个成分的浓度的控制环和用于实施控制元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]本发明的优选实施例在下文中参照附图描述，附图仅用于图示，而不应被理解成限制性的。附图以举例方式示出:
图1为具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备的简图；
图2为具有燃气涡轮的燃气涡轮发电设备的简图，该燃气涡轮具有连续燃烧和排出气体再循环；
图3为具有燃气涡轮的燃气涡轮发电设备的简图，该燃气涡轮具有排出气体再循环和二氧化碳移除系统；
图4以示意性形式示出了控制环。
[0046]参考标号列表 I压缩机
2环境空气 3压缩机入口气体 4燃烧室，第一燃烧室 5燃料 6燃气涡轮 7涡轮
8燃气涡轮的热排出气体 9余热回收蒸汽发生器(HRSG)
10用于第二部分排出气流的排出气体送风机(去往二氧化碳移除系统或烟道)
11用于第一部分排出气流的排出气体送风机(排出气体再循环)
12旁通翻片或阀 13蒸汽涡轮 14冷凝器
15用于二氧化碳移除系统的蒸汽抽吸系统
16供水管线
17冷凝物再循环管线
18 二氧化碳移除系统
19来自余热回收蒸汽发生器的排出气体
20第二部分排出气流(去往二氧化碳移除系统的排出气体管线)
21第一部分排出气流(排出气体再循环)
22 二氧化碳含量低的排出气体
23排出气体再冷器(用于第二部分排出气流)
24去往烟道的排出气体旁通流 25第一发电机 26第二发电机 27排出气体再冷器(用于第一部分排出气流)
28去往控制元件(29，36)的信号线
29排出气体分流器
30流通蒸汽
31移除的二氧化碳
32烟道
33高压涡轮
34第二燃烧室
35低压涡轮
36控制元件
37信号线
38燃气涡轮发电设备 39控制器 40-49测量
50第一燃烧室中的脉动测量
51第二燃烧室中的脉动测量
C。一个气体成分的浓度的设定点值
Ccl控制环的一个气体成分的浓度的设定点
Cfflap 一个气体成分的设定点浓度的前馈控制值
Ccor 一个气体成分的设定点浓度的校正值
Rc控制元件的设定点值
Rcl封闭的控制环中的控制元件的设定点值
Rfflap控制元件的前馈控制值
Rcor控制元件的校正值。
【具体实施方式】
[0047]图1以示意性形式示出了根据本发明的燃气涡轮发电设备38的基本元件。燃气涡轮6包括压缩机1，且在其中压缩的燃烧空气给送至燃烧室4，且在该处与燃料5 —起使用来用于燃烧。热燃烧气体然后在涡轮7中膨胀。涡轮7中产生的有用能量然后借助于例如布置在同一轴上的第一发电机25转换成电能。
[0048]为了最佳使用仍保留在从涡轮7发出的热排出气体中的能量，所述排出气体在余热回收蒸汽发生器9 (HRSG)中使用来产生流通蒸汽30，以用于蒸汽涡轮13或用于其它系统。蒸汽涡轮13中产生的有用能量借助于例如布置在同一轴上的第二发电机26转换成电能。在该实例中，以具有冷凝器14和供水管线16的简化且仅示意性的形式代表蒸汽回路。各种压力级、供水泵等未示出，因为它们不是本发明的主题的一部分。
[0049]在余热回收蒸汽发生器9下游，来自余热回收蒸汽发生器9的排出气体在排出气体分流器29中分成第一部分排出气流21和第二部分排出气流20。第一部分排出气流21再循环到燃气涡轮6的进入管线中，且在该处与环境空气2混合。未再循环的第二部分排出气流20经由烟道32释放至环境。为了克服排出气体管线的压力损失且作为控制排出气流的分流的另一种手段，可以可选地提供排出气体送风机11或可调整的排出气体送风机11。
[0050]在具有再循环的操作中，再循环排出气流21冷却至略高于排出气体再冷器27中的环境温度(通常高5°C至20°C)，再冷器27可配备有冷凝器。用于再循环流21的增压器或排出气体送风机11可布置在该排出气体再冷器27下游。在混合物作为进入流经由压缩机入口 3给送至燃气涡轮6之前，再循环排出气流21与环境空气2混合。
[0051]在所示的实例中，排出气体分流器29体现为控制元件，其使得有可能控制再循环质量流或再循环比。关于排出气体分流器29的设定点位置和实际位置的与控制器39的数据交换经由信号线28发生。通过测量40，可确定吸入的环境空气2的入口状态，诸如温度、压力、湿度、质量流、空气组分，且具体而言为氧浓度或二氧化碳浓度。通过测量41，可确定去往压缩机I的入口气体3的入口状态，诸如温度、压力、湿度、质量流、气体组分，且具体而言为氧浓度或二氧化碳浓度。
[0052]通过测量42和43，可确定燃烧室4的入口和出口状态，诸如量、气体组分，且具体而言为氧浓度或二氧化碳浓度。
[0053]通过测量46至49，可确定燃气涡轮6的排出气体状态和燃气涡轮的各种排出气流中的状态，诸如量、气体组分，且具体而言为氧浓度或二氧化碳浓度。
[0054]此外，燃烧室脉动可通过测量50而确定。
[0055]测量值经由信号线37传输至控制器39。为了清楚起见，不显示其它常规信号线、传感器和控制元件，因为它们不影响本发明的本质。然而，取决于方法的实施例，需要它们以便例如借助于质量平衡或热平衡来检查或间接地确定测量值。
[0056]在第一步骤中，控制器根据测量值中的至少一个来确定燃气涡轮的入口气体3或排出气流8的至少一个成分的设定点浓度C。。在第二步骤中，控制器根据设定点浓度C。确定排出气体分流器29的位置的设定点值。
[0057]替代绝对设定点位置，控制器还可确定排出气体分流器29的位置的设定点值的变化，且借助于相对变化来实施控制。此外，在确定设定点位置时可考虑实际位置。
[0058]图1中的实例示出了具有单个燃烧室4的燃气涡轮6。本发明还可在不限于例如从EP0718470获知类型的具有连续燃烧的燃气涡轮的情况下使用。在图2中，示意性地示出了具有连续燃烧和排出气体再循环的燃气涡轮发电设备38的实例。在该燃气涡轮的情况中，第一燃烧室4后面跟着高压涡轮33。在第二燃烧室34中，更多燃料5供应至高压涡轮33的出口气体，其已经部分地膨胀，从而产生功，且燃烧。第二燃烧室34的热燃烧气体在低压涡轮35中进一步膨胀，从而产生功。废热和再循环的使用以类似于图1中的示范性实施例的方式实现。为了控制和切断再循环流，除排出气体分流器29外提供了控制元件36，其可为不可调整的设计。该控制元件36同样由信号线28连接到控制器39。
[0059]第一燃烧室4的入口和出口状态可通过测量42和43来确定，且第二燃烧室34的入口和出口状态可通过测量44和45确定。除用于第一燃烧室50的脉动测量之外，示出了用于第二燃烧室51的脉动测量。
[0060]基于图1，图3还示出了二氧化碳移除系统18。未再循环的第二部分排出气流20通常在排出气体再冷器23中进一步冷却，且给送至二氧化碳移除系统18。二氧化碳含量低的排出气体22从后者经由烟道32释放至环境。为了克服二氧化碳移除系统18和排出气体管线的压力损失，可提供排出气体送风机10。在二氧化碳移除系统18中被移除的二氧化碳31通常在压缩机(未示出)中压缩，且被取走来用于储存或进一步处理。二氧化碳移除系统18供有蒸汽，通常是经由蒸汽抽吸系统15从蒸汽涡轮13转移的中压或低压蒸汽。在二氧化碳移除系统18中释放能量之后，蒸汽反馈至蒸汽回路。在所示的实例中，蒸汽冷凝，且经由冷凝再循环管线17给送至给水。
[0061]第二部分排出气体20还可经由包括旁通翻片或阀12的排出气体旁路作为排出气体旁通流24直接地给送至烟道32。
[0062]除图1所示的示范性实施例外，图3中示出的实例的排出气体再循环系统还包括用于控制再循环流的单独的控制元件36。
[0063]图4以示意性形式示出了示范性控制环。燃气涡轮发电设备38的测量值40至51传输至控制器39。在第一块39a中，考虑测量值40至51，由封闭的控制环的气体成分的浓度的设定点值Cd、一个气体成分的设定点浓度的前馈控制值Cmap和一个气体成分的设定点浓度的校正值Ccot来确定一个气体成分的浓度的设定点值C。。
[0064]在第二块39b中，考虑测量值40至51和一个气体成分的浓度的设定点值C。，由封闭的控制环的控制元件的设定点值Rd、控制元件的设定点值的前馈控制值Rmap和控制元件的设定点值的校正值Rcot来确定控制元件的设定点值R。。
【权利要求】
1.一种用于操作具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备(38)的方法，所述燃气涡轮发电设备(38)包括燃气涡轮(6)、控制器(39)、余热回收蒸汽发生器(9)和排出气体分流器(29)，所述排出气体分流器(29)将所述燃气涡轮发电设备的排出气体(8，19)分成用于再循环至所述燃气涡轮(6)的进入流中的第一部分排出气流(21)且分成用于释放到环境的第二部分排出气流(20，24),和用于控制第一排出气流(21)的控制兀件(11,29)和排出气体再冷器(27)，其中 所述燃气涡轮的入口气体(3)和/或排出气体(8，19，20，21，24)的一个成分的设定点浓度(C。)在第一步骤中根据所述燃气涡轮(6)的操作状态来确定，所述控制元件(11，29)的位置在第二步骤中根据所述成分的浓度的设定点/实际偏差来调整， 其特征在于，所述一个成分的设定点浓度(C。)根据来自用于与所述燃气涡轮(6)中的燃烧相关的操作变量的控制环的一个气体成分的浓度的设定点值(CJ、所述气体成分的设定点浓度的前馈控制值(Cmap)和所述气体成分的设定点浓度的校正值(Ccot)来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮的入口气体(3)和/或排出气体(8，19，20，21，24)的一个成分的设定点浓度(Cj在封闭的控制环中根据与所述燃气涡轮(6)中的燃烧相关的以下操作变量中的一个或更多个来确定，即 燃烧室脉动、NOx排放、未燃烃(UHC)、所述燃气涡轮(6)的入口气体(3)和/或排出气体(8，19，20, 21，24)中的一个成分的测量浓度和/或燃料(5)中的碳与氢之比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制元件的设定点值(R。)根据用于所述控制元件(11，2 9)的封闭的控制环的设定点值(RJ、用于控制再循环的第一排出气流的所述控制元件的设定点值的前馈控制值(Rmap)和所述控制元件(11，29)的设定点值的校正值(RcJ来确定。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，所述控制元件(RJ的设定点值在封闭的控制环中根据以下中的一个或更多个来确定 排出气体再循环比、压缩机的入口流(3)、环境空气流(2)，和排出气流(8，19，20，21，24)。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其特征在于，所述设定点浓度的前馈控制值(Cmap)和所述控制元件的设定点值的前馈控制值(Rmap)中的至少一者和/或所述设定点浓度的校正值(Ccot)和所述控制元件的设定点值的校正值(Rcot)中的至少一者储存为矩阵中的离散值，且在这些值之间执行内插。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，所述设定点浓度的前馈控制(Cmap)和/或所述控制元件的设定点值的前馈控制(Rmap)的工作特性是预先确定的，且该工作特性通过所述设定点浓度的校正值(Ccot)和/或通过所述设定点值的校正值(Rcot)来变换。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设定点浓度的前馈控制(Cmap)和/或所述控制元件的设定点值的前馈控制(Rmap)的工作特性的斜率借助于所述设定点浓度的校正值(Ccot)和/或所述设定点值的校正值(Rcot)来改变。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述设定点浓度的前馈控制(Cmap)和/或所述控制元件的设定点值的前馈控制(Rmap)的工作特性的形状借助于所述设定点浓度的校正值(Ccot)和/或所述设定点值的校正值(Rcot)来改变。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其特征在于，所述设定点浓度的校正值(Ccor)和/或所述控制元件的设定点值的校正值(RcJ根据过去的控制偏差而形成。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮的入口气体(3)和/或排出气体(8，19，20，21，24)的C02浓度和/或氧浓度用作受控变量。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的方法，其特征在于，所述排出气流(8)穿过余热回收蒸汽发生器(9)，其中其可用的热被移除。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的方法，其特征在于，在释放到环境之前，第二排出气流(20)给送至二氧化碳移除系统(18)，二氧化碳含量低的排出气体(22)通过所述二氧化碳移除系统(18)释放至环境，并且取走二氧化碳(31)以用于进一步利用。
13.一种具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备(38)，所述燃气涡轮发电设备(38)包括燃气涡轮出)、控制器(39)、余热回收蒸汽发生器(9)和排出气体分流器(29)，所述排出气体分流器(29)将所述燃气涡轮发电设备(38)的排出气体(19)分成用于再循环至所述燃气涡轮出)的进入流中的第一排出气流(21)且分成用于释放到环境的第二排出气流(20)，和用于控制所述第一排出气流(21)的控制元件(11，29)、和排出气体再冷器(27)， 其中，提供了用于测量所述燃气涡轮的入口气体(3)和/或热工作气体和/或排出气体(8，19，20，21，24)的一个成分的浓度的至少一个传感器(40，41，...，49)， 其特征在于，所述控制 器(39)包括用于确定所述一个成分的设定点浓度(C。)的三个控制器级，其中，第一控制器级包括用于所述一个成分的设定点浓度(C。)的封闭的控制环，第二控制级包括用于所述一个成分的设定点浓度(C。)的前馈控制，并且第三控制级包括反馈回路，借助于所述反馈回路，根据所述燃气涡轮发电设备的实际操作状态来校正所述反馈控制的设定点值。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮发电设备(38)，其特征在于，所述控制器(39)包括用于确定设定点浓度(C。)的块和用于确定所述控制元件(11，29)的设定点位置(R。)的随后的块，其中，用于确定所述控制元件(11，29)的设定点位置(R。)的所述块连接至用于确定所述设定点浓度(C。)的所述块的输出信号，且包括所述燃气涡轮发电设备(38)的操作参数的至少一个测量(41，42，...，49)和/或所述燃料组分的在线测量，并且该测量连接至所述控制器(39)。
15.根据权利要求13或14所述的燃气涡轮发电设备(38)，其特征在于，它包括燃烧室(4，34)中的脉动测量(50，51)，所述脉动测量(50，51)连接至所述控制器(39)。
【文档编号】F02C6/18GK104011346SQ201280062922
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】M.赫维尔 申请人:阿尔斯通技术有限公司