[发明专利]调整燃气涡轮发动机的燃料供应线路的天然气温度的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于调整燃气涡轮发动机的燃料供应线路的天然气温度的方法，且涉及一种燃气涡轮发动机。

背景技术

联合循环发电设备具有燃气涡轮发动机和蒸汽涡轮发动机。燃气涡轮发动机可供有天然气，天然气被预热(即，在其注入燃气涡轮发动机的燃烧室中之前调整其温度)来优化效率；通常，通过使用来自于蒸汽循环的蒸汽或给水将天然气加热至最大可允许温度来实现预热。

与天然气成分有关的灵活性是那些联合循环发电设备的重要特征，联合循环发电厂由不同的天然气管线供应，由LNG码头(harbour)供应，或由附加地安装天然气处理设备的管线供应。

大体上，当改变天然气源时，天然气成分也变化。天然气成分的变化可引起燃烧过程的行为变化。例如，具有高惰性含量且因此具有低热值(lower heating value)的天然气需要增大的供应压力；这可导致气体反应性和混合质量(mixing quality)的变化。

出于此原因，测量供应至联合循环发电设备(特别是此类设备的燃气涡轮)的天然气的成分。

为了测量天然气的成分，已知不同的装置，即：

- 红外线分析仪，这些装置允许测量烃(hydro carbon)；此外，它们具有其反应相当快的优点；这是有用的，因为天然气供应(且因此天然气成分)可以以每周、每日或每小时的方式或甚至更快地变化(例如，如果在LNP设备中，较高的烃根据燃料供应状态而释放)。红外线分析仪具有的缺点在于它们不能测量天然气的氮含量(N2，N2量在天然气中可为相当大的)，因为该化合物不响应于红外辐射。

- 色谱分析仪，这些装置可测量烃含量，且还可测量天然气的氮(N2)含量。色谱分析仪的缺点在于它们的响应很慢，因为它可花费数分钟来用于它们分析天然气成分。这种较慢的响应可导致燃气涡轮发动机中的燃烧的不稳定。

如果计划气体线路的切换(通常大约5-30分钟)，则天然气成分的变化可较慢地发生，或如果非计划事件触发天然气的变化(通常大约30秒)，则它们可较快地发生。

发明内容

本公开的一个方面包括提供一种用于调整天然气的温度(预热温度)来优化可靠性和效率的方法。

有利地，为了在波动的气体成分的情况下的联合循环发电设备在最佳联合循环效率下的连续可靠操作，测量实际气体成分，且最大可允许燃料气体温度被限定且受控，以用于燃料供应线路或不同的燃料供应线路。

有利地，该方法允许燃气涡轮发动机操作的快速响应来改变天然气的成分。

这些及其它方面通过如下所述的方法和燃气涡轮发动机来获得。所述方法是一种用于调整燃气涡轮发动机的燃料供应线路的天然气温度的方法，所述方法包括：通过红外线分析来测量甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、二氧化碳(CO2)的天然气百分比含量，作为甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、二氧化碳(CO2)的测得百分比含量的对100的补数来计算氮(N2)百分比含量，计算表现天然气能含量的指数，基于所述指数调整天然气温度；其中，调整天然气温度包括：限定用于所述指数的多个范围，使一个最大温度与各个范围相关联，将天然气温度保持在低于或处于所述最大温度，所述最大温度对应于该计算的指数落入的范围。所述燃气涡轮发动机包括压缩机、第一燃烧室和涡轮，所述第一燃烧室具有燃料供应线路，所述燃料供应线路带有用于调整天然气温度的热交换器，所述燃气涡轮发动机还包括：至少一个传感器，其用于通过红外线分析来测量甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、二氧化碳(CO2)的天然气百分比含量、和控制器，其用于作为甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、二氧化碳(CO2)的测得百分比含量的对100的补数来计算氮(N2)的百分比含量，所述控制器还用于计算表现天然气能含量的指数，且基于其来驱动用于所述热交换器的促动器，以基于所述指数调整天然气温度；其中所述控制器设置成用于执行上述的方法。

附图说明

其它特征和优点将从在附图中作为非限制性实例示出的方法和燃气涡轮发动机的优选但非排他的实施例的描述中更清楚，在附图中：

图1和2为不同燃气涡轮发动机的示意图。

零件清单

1 燃气涡轮发动机

2 压缩机

3 燃烧室

4 涡轮

6 燃料供应线路

6a、6b 燃料供应线路

7 热交换器

9 传感器