[发明专利]在带有废气再循环的燃气轮机发电站中气体成分的调节

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调节带有废气再循环的燃气轮机的气体成分(Gaszusammensetzung)的方法和系统。

背景技术

废气的再循环是原理上可被用于在燃气轮机中的最不同的目的的一种技术。由此例如用于排放的控制、用于废气容积的减少、用于二氧化碳分离等等。在燃气轮机中的废气的再循环中，废气的主要部分被从总的废气流中分出且通常在冷却和清洁之后又被供应给涡轮机的输入质量流或涡轮机的增压器，其中，再循环的废气流被与新鲜的空气混合，且该混合物紧接着被供应给增压器。

有利地，通过废气再循环可提高在废气中的二氧化碳分压，以便减少带有二氧化碳分离的发电站(Kraftwerk)的功率损失和效率损失。另外，以减少在燃气轮机的进气中的氧气浓度的目的提出废气再循环，以便由此减少NO_X排放。

为了废气再循环，例如文件US 7536252B1描述了一种用于控制涡轮机的废气再循环流的方法，废气再循环流经由废气再循环系统被引回至涡轮机的进口。在该方法中，包含废气流在涡轮机的进口流处的比例的额定废气再循环比例被确定，且实际值被调整到额定值上。

由文件EP2248999已知一种带有废气再循环的发电站以及一种用于运行这样的发电站的方法，在其中取决于负荷地调节再循环率和再循环的废气所被再冷却到的温度。该已知的以及其它已知的公开利用再循环率，即再循环的废气与涡轮机的进气质量流的比率或再循环的废气在涡轮机的进气质量流处的比例。实际上，在所提到的方法中提出可靠地确定比例或比率的问题。不仅进气质量流而且再循环质量流仅能以较大的成本且不精确地来测量。

发明内容

本发明提出了该目的，即，说明一种用于可靠地运行带有废气再循环的燃气轮机发电站和调节废气再循环的方法。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的内容来实现。本发明的核心是一种方法，在其中燃气轮机过程的气流的至少一个组分的含量或浓度(物质的量浓度或质量浓度)被直接用于调节用于废气再循环的控制元件。

在该用于运行带有废气再循环的燃气轮机发电站的方法中，燃气轮机发电站包括燃气轮机、废热蒸汽发生器和将废气分成用于再循环到燃气轮机的进气流中的第一废气流和用于发出到环境中的第二废气流的废气分配器以及用于调节再循环流的调节元件，根据燃气轮机的运行状态来确定在再循环的废气的混入(Zumischung)之后在燃气轮机的废气流和/或进气流中的至少一个组分的额定浓度。另外，在废气流中和/或在进气流中的该至少一个组分的实际浓度被测量且根据额定-实际偏差调节用于调节再循环流的调节元件。

该方法的一设计方案特征在于，在废气流中的氧气浓度利用控制元件来调节。在此，在被再循环的第一废气流中的浓度、在被发出到环境处的第二废气流中的浓度或在再循环流的分支之前的废气流的浓度可被调节。

该方法的一替代的设计方案特征在于，在废气流中的一个中的二氧化碳浓度被调节。另外，二氧化碳浓度和氧气浓度的调节可被执行。

根据该方法的另一设计方案，在再循环的废气的混入之后在燃气轮机的进气流中的氧气浓度被调节。

该方法的一替代的设计方案特征在于，在再循环的废气的混入之后在燃气轮机的进气流中的二氧化碳浓度被调节。另外，在再循环的废气的混入之后在燃气轮机的进气流中的二氧化碳和氧气浓度的调节可被执行。

在设置有氧气浓度和二氧化碳浓度的调节的情况中，两个调节参数的加权是有利的，因为两个参数以仅仅一个调整量来影响。例如，氧气浓度和二氧化碳浓度可被相等地加权。在另一示例中，为了确保完全的燃烧，氧气浓度例如可如二氧化碳浓度两倍或三倍那么大地来加权。

原理上，氧气浓度和二氧化碳浓度彼此相关联。

当燃料成分、尤其燃料的氢含量改变或氧气被混入燃烧气时，两个参数的调节例如是有利的。

另外，提出了一种在再循环的废气的混入之后在燃气轮机的废气流中的氧气浓度和/或二氧化碳浓度与在燃气轮机的进气流中的浓度的调节的组合。对于该方法，两个调节参数的加权是有利的，因为两个或多个参数以仅仅一个调节量来影响。

在另一实施方案中该方法特征在于，根据燃气轮机发电站的功率来确定额定浓度。代替功率，也可利用对其它重要的运行参数或运行参数的组合(例如涡轮机进口温度(例如根据ISO 2314)、热气温度、涡轮机出口温度、压缩机出口压力或可调节的压缩机进口叶片的位置)的依赖性。另外，额定浓度可根据环境条件、尤其环境温度或压缩机进口温度来确定。在此，额定浓度例如是所提及的参数中的一个或组合的函数。