[发明专利]用于控制燃气涡轮中的燃烧的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制燃气涡轮中的燃烧的方法和装置，更具体 地，涉及用于在存在气态燃料的情况下控制燃烧的方法和装置，该气 态燃料具有明显不同的沃泊指数(Wobbe index)并且可随时间变化。

背景技术

已知使用燃气轮机用于生产电能，该燃气轮机通常包括多相压缩 机、燃烧室和涡轮或膨胀器，在该多相压缩机中压缩从外部吸入的空 气，在该燃烧室中添加至压缩空气的气态燃料进行燃烧，在该涡轮或 膨胀器中来自燃烧室的气体被膨胀。然后，涡轮能够产生可用于促动 操作机器或用于供给发电机的机械能。

存在可用作燃气涡轮中的燃料的各种气体或气体混合物。因此， 每种气体或气体混合物能够在相同的燃烧室内部产生的发热量以及 因此产生的能量可显著地变化。用作燃料的气体或气体混合物的温度 也能够显著地影响燃气涡轮的性能。

已知使用称为“沃泊指数”的参数测量当气体或气体混合物在恒定 的供应压力下燃烧时由该气体或气体混合物所产生的热量。基于以下 公式，该沃泊指数等于气体的高位发热量(upper calorific value)(或低位 发热量)与相对于空气测量的气体的相对密度的平方根之间的比值，该 公式为：

Iw=PCTG*Gs]]>

其中：

I_W＝沃泊指数；

PC＝气体的发热量(高位发热量或低位发热量)；

T_G＝气体的温度；

G_S＝气体的相对密度(或比重(specific gravity))。

因此，由气体所产生的热量与沃泊指数以及用作燃料的气体从其 中排出的涡轮喷嘴的面积成正比。因此，沃泊指数为用于确定可用作 某种燃气涡轮中的燃料的不同气体的可互换性的重要参数。

大多数低排放的燃气轮机目前构造为利用在沃泊指数方面具有 较小差异的气态燃料进行操作。在相同涡轮中使用不同的燃料实际上 可导致不规则的燃烧过程，这可使涡轮本身产生故障，缩短燃烧系统 的构件的操作周期以及可能中断能量的产生，其中，该不同的燃料亦 即沃泊指数差距较大的燃料。

发明内容

因此，所公开的主题的一个有利特征是提供用于控制燃气涡轮的 燃烧的方法和装置，其能够有效地解决上述的缺点。

具体地，所公开的主题的另一个有利特征是提供用于控制燃气涡 轮的燃烧的方法和装置，其允许在不危及涡轮本身的性能以及维持燃 烧室的相同几何形状的情况下使用如下的气态燃料，该气态燃料具有 明显不同的沃泊指数以及因此具有明显不同的发热量，并且可随时间 变化。

本发明的又一个有利特征是提供用于控制燃气涡轮的燃烧的方 法和装置，其允许供给至涡轮本身的气态燃料的类型快速地变化。

本发明的又一个有利特征是提供用于控制燃气涡轮的燃烧的方 法和装置，其允许涡轮本身在混合两种不同的气态燃料的情况下也能 正确地运行，该两种不同的气态燃料具有不同的沃泊指数、成任意比 例且可随时间变化。

本发明的又一个有利特征是提供用于控制燃气涡轮的燃烧的方 法和装置，其允许涡轮本身处理由涡轮的所有连接所需的功率的突然 变化(降载)。

根据本发明的第一方面，用于控制燃气涡轮中的燃烧的方法包括 以下阶段：

通过一个或多个合适的仪器来测量气态燃料的温度、发热量和相 对密度，以便确定沃泊指数，该仪器是诸如热量计或气相色谱仪；

比较所测量的沃泊指数值与气态燃料的预定沃泊指数值；和

通过至少一个换热器30调节气态燃料的温度，以便达到预定沃 泊指数值。