[发明专利]发电站及控制方法

说明书

技术领域

本发明的主题一般地涉及发电站领域，更具体地涉及控制化学计量排出气体再循环涡轮机系统的方法。

背景技术

各种类型的燃气涡轮机系统是已知的并且用于在发电站中进行发电。通常，燃气涡轮机系统包括用于压缩空气流的涡轮机压缩机、以及用燃料与压缩空气混合并点燃该混合物以产生排出气体的涡轮机燃烧器。排出气体然后可以膨胀而经过涡轮机，从而引起涡轮机旋转，这转而可以经由涡轮机轴连接到涡轮机发电机以进行发电。传统上，燃气涡轮机在燃烧过程中使用过量空气来控制涡轮机温度并管理不期望的排放。这经常导致排气流具有大量的过量氧气。

相应地，需要使用可以在排气流不具有大量的过量氧气的情况下进行操作的涡轮机系统的发电站布置。此外，期望发电站布置提供通过对排出气体的处理来进一步减少排放和/或回收二氧化碳、氮和水的气流的选择。

发明内容

在一方面，提供用于控制化学计量排出气体再循环发电站布置的方法。利用至少一个主空气压缩机将环境空气压缩成压缩环境气体流。将具有压缩环境气体流率的压缩环境气体流的至少第一部分传输至涡轮机燃烧器，该涡轮机燃烧器流体连接至该至少一个主空气压缩机。将具有燃料流的流率的燃料流传输至涡轮机燃烧器以与压缩环境气体流的至少第一部分以及与再循环低氧含量气体流的至少第一部分混合，以形成可燃烧混合物。在涡轮机燃烧器中使可燃烧混合物燃烧，从而形成再循环低氧含量气体流，并驱动经由涡轮机轴连接至涡轮机压缩机的涡轮机。使用再循环回路使得再循环低氧含量气体流的至少第一部分从涡轮机再循环到涡轮机压缩机。调节压缩环境气体流率和燃料流的流率，以实现基本化学计量燃烧。排出压缩环境气体流的至少第一部分的过量部分(如果存在的话)。使用抽气导管来抽取再循环低氧含量气体流的至少第二部分，该抽气导管流体连接至涡轮机压缩机。

进一步的，所述方法还包括将二次流传输经过二次流路径，所述二次流路径将所述再循环低氧含量气体流的至少第三部分从所述涡轮机压缩机传输至所述涡轮机以对所述涡轮机进行冷却和密封、并之后进入所述再循环回路中。

进一步的，调节所述压缩环境气体流率的步骤包括调节所述至少一个主空气压缩机的多个进口导向叶片。

进一步的，所述方法还包括将所述压缩环境气体流的至少第一部分传输至增压压缩机，其中，所述增压压缩机构造成压缩并传输所述压缩环境气体流的至少第一部分至所述涡轮机燃烧器。

进一步的，调节所述压缩环境气体流率的步骤包括调节所述增压压缩机的速度或多个进口导向叶片。

进一步的，调节所述燃料流的流率的步骤包括调节一个或多个气体控制阀。

进一步的，调节所述压缩环境气体流率的步骤包括调节与所述至少一个主空气压缩机流体连通的可变排放阀，以将所述压缩环境气体流的至少第一部分的一部分排出至大气。

进一步的，抽取步骤包括调节与所述抽气导管流体连通的抽气阀，以维持所述发电站布置的质量平衡为恒定。

在另一方面，提供用于控制化学计量排出气体再循环发电站的至少一个主行列(train)的方法。利用至少一个主空气压缩机将环境空气压缩成压缩环境气体流。将具有主压缩环境气体流率的压缩环境气体流的至少第一部分传输至主涡轮机燃烧器，该主涡轮机燃烧器流体连接至该至少一个主空气压缩机。将具有主燃料流的流率的主燃料流传输至主涡轮机燃烧器以与压缩环境气体流的至少第一部分以及与主再循环低氧含量气体流的至少第一部分混合，以形成主可燃烧混合物。在主涡轮机燃烧器中使主可燃烧混合物燃烧，从而形成主再循环低氧含量气体流，并驱动经由主涡轮机轴连接至主涡轮机压缩机的主涡轮机。使用主再循环回路使得主再循环低氧含量气体流的至少第一部分从主涡轮机再循环到主涡轮机压缩机。调节主压缩环境气体流率和主燃料流的流率，以实现基本化学计量燃烧。排出压缩环境气体流的至少第一部分的过量部分(如果存在的话)。使用主抽气导管来抽取主再循环低氧含量气体流的至少第二部分，该主抽气导管流体连接至主涡轮机压缩机。

进一步的，所述方法还包括将主二次流传输经过主二次流路径，其中，所述主二次流路径将所述主再循环低氧含量气体流的至少第三部分从所述主涡轮机压缩机传输至所述主涡轮机以对所述主涡轮机进行冷却和密封、并之后进入所述主再循环回路中。

进一步的，调节所述压缩环境气体流率的步骤包括调节所述至少一个主空气压缩机的多个进口导向叶片。