[发明专利]用于控制燃料分流至燃气轮机燃烧器的方法

说明书

技术领域

本主题主要涉及燃气轮机，并且更具体地涉及用于控制燃料分流至燃气轮机燃烧器的方法。

背景技术

工业和发电燃气轮机具有监测和控制其操作的轮机控制系统(控制器)。这些控制器管理燃气轮机的燃烧系统和轮机的其它操作方面。因此，控制器可执行调度(schedule)算法，该调度算法调整燃料流、燃烧器燃料分流(即，进入燃气轮机中的总燃料流在轮机各种燃料回路之间的分配)、入口导叶(IGV)的角度，以及其它控制输入，以便确保燃气轮机安全和有效地操作。此外，轮机控制器可接收测得的操作参数的输入值和期望的操作设置，它们结合调度算法一起确定用于实现所期望操作的控制参数的设置。由用于控制参数的调度算法所指定的值可促使轮机以期望状态操作，例如处于期望的输出水平和/或在限定的排放物限度内。

工业燃气轮机的部分负载操作通常涉及控制器调整总燃料流来实现所期望的部分负载水平，以及调整压缩机IGV来设置对于特定部分负载水平的燃气轮机循环匹配点(即，产生所期望的输出和加热速率，同时遵守操作边界)。此外，控制器调度对于燃烧器的燃料分流，以便保持所期望的燃烧模式(例如，部分负载总燃料流)，且在建立的操作边界内操作燃气轮机，例如对于燃烧动态特性(dynamics)的操作边界。在部分负载操作期间，燃烧器燃料分流可极大地影响有害排放物的产生，如一氧化碳(CO)和氧化氮(NOx)。因此，适当调度燃料分流对于将燃气轮机保持在排放物要求内通常很有必要。

燃烧器燃料分流通常根据标称燃料分流调度算法设置，这由计算出的燃烧基准温度(TTRF)来驱动。如通常公知的那样，TTRF的值使用各种测得的参数例如压缩机排放压力、涡轮排气温度、排出空气流量、环境温度和入口导叶角作为输入来计算。由于燃气轮机的动态操作状态，故轮机能够在任何给定TTRF值下以任何特定操作参数的较宽范围的值来操作。因此，为了确保部分负载下的排放物要求操作以及还避免声学动态特性和防止熄火，标称燃料分流调度必须结合关于各特定TTRF下的燃气轮机的操作状态/参数的某些假定。

例如，经常出现的情况为，调度燃烧器的燃料分流，以便燃气轮机在最坏情况条件下在操作期间满足排放物要求。因此，通常假定在部分负载操作期间，IGV在所有计算出的TTRF值下保持在相对敞开的位置(例如，成大于大约54度的角)。因此，通常采用相对较低的燃料空气比来优化燃料分流，且因此，燃料流以旨在防止熄火的标称分布在燃烧器内分配。然而，取决于环境条件和其它操作参数/条件，燃气轮机能够在任何特定TTRF下以较宽范围的IGV角在部分负载下操作。因此，当以较高的燃料空气比应用相同的燃料分流时(例如，当IGV角减小到低于54度时)，通常难以将燃气轮机保持在操作边界内。具体而言，在升高燃料空气比下的标称燃料分布可导致NOx排放、不期望的声学动态特性以及其它问题情况的增加。

因此，在该技术中将希望有控制燃料分流至燃气轮机燃烧器来解决变化的操作参数的方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可从该说明中清楚，或可通过实施本发明来理解到。

一方面，公开了用于控制燃料分流至燃气轮机的燃烧器的方法。该方法可主要包括确定燃气轮机的燃烧基准温度、测量燃气轮机的偏差参数、基于燃烧基准温度和偏差参数来确定至少一个燃料分流偏差值，以及基于至少一个燃料分流偏差值来调整燃气轮机的标称燃料分流调度。

另一方面，公开了其它的用于控制燃料分流至燃气轮机的燃烧器的方法。该方法可主要包括确定燃气轮机的燃烧基准温度、测量燃气轮机的入口导叶角、测量燃气轮机的至少一个副偏差参数、基于燃烧基准温度、入口导叶角和至少一个副偏差参数来确定至少一个燃料分流偏差值，以及基于至少一个燃料分流偏差值来调整燃气轮机的标称燃料分流调度。

又一方面，公开了控制燃料分流至燃气轮机燃烧器的附加方法。该方法可主要包括确定燃气轮机的燃烧基准温度；测量燃气轮机的偏差参数，其中该偏差参数为选自由入口导叶角、压缩机排放压力、压缩机压力比、压缩机排放温度、环境温度、压缩机入口空气质量流、气态燃料流和液体燃料流所构成的组的参数；基于燃烧基准温度和偏差参数来确定至少一个燃料分流偏差值；以及基于至少一个燃料分流偏差值来调整标称燃料分流调度。

参照以下说明和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好的理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，且结合说明一起用于阐述本发明的原理。

附图说明