[发明专利]控制器和方法

说明书

本发明描述了一种用于燃气轮机的控制器(50)。所述燃气轮机被布置为供应负荷L。所述燃气轮机包括燃料供应装置，该燃料供应装置被布置为以燃料流率FF来向燃烧装置供应燃料，其中所述燃料供应装置包括第一燃料供应装置和第二燃料供应装置。所述控制器(50)被布置为：确定分别在所述负荷L下的一个或者多个燃烧装置运行参数COP与在参考负荷LR下的相应参考燃烧装置运行参数COPR的一个或者多个比率R。所述控制器(50)还被布置为：至少部分地基于所述确定的一个或者多个比率R，来控制经由所述第一燃料供应装置所供应的所述燃料流率FF的比例P。本发明还描述了一种燃气轮机(600)和一种控制燃气轮机的方法。

技术领域

本发明总体上涉及用于燃气轮机的控制器，并且涉及包括这种控制器的燃气轮机以及控制这种燃气轮机的方法。

背景技术

在图1中示出了典型的燃气轮机布置的示例。燃气轮机在压气机级11后面的一端包括进气口10，在该压气机级11中，传入的空气被压缩，以便施加到一个或者多个燃烧装置12，该一个或者多个燃烧装置12绕着涡轮轴线13被周向分布。燃料在14处被引入到燃烧装置中，并且在燃烧装置中与离开压气机级11的压缩空气的一部分混合。在燃烧装置中，由燃烧产生的热气体被引导至一组涡轮叶片15，在该过程中，热气体由一组导向叶片16引导，并且涡轮叶片15和形成轴线13的轴由此而被转动。涡轮叶片15转而使压气机级11的叶片旋转，因此，一旦燃气轮机在运行中，燃气轮机自身就被施加压缩空气。

在图2A中示出了典型的燃烧装置的一部分。图2B示出了沿着图2A中示出的线III-III的截面。燃烧装置分为四个部分：前端部分20、旋流器部分21、燃烧器预燃室部分22和燃烧容积23。主燃料通过导管24并且借助于前端部分20被引入旋流器21中，而引燃燃料通过导管25进入燃烧器空间，导管25在其端部具有引燃燃料喷嘴29。主燃料流动和引燃燃料流动来源于燃料分流阀26，该燃料分流阀26被供给燃料供应27，燃料供应27表示针对燃烧装置的总燃料供应。主燃料流动通过一组主燃料喷嘴(或者喷射器)28进入旋流器，主燃料流动从旋流器开始被沿着旋流器叶片30引导，在该过程中与传入的压缩空气混合。燃料可以是气体燃料或者液体燃料。产生的空气/燃料混合物维持燃烧器火焰30。来自该火焰的热空气进入燃烧容积23。燃气轮机通常将包括若干这种燃烧装置，在这种情况下，主燃料流动分布和引燃燃料流动分布通常将如图3所示。由于环境问题，人们一直在努力减少燃气轮机的污染物排放。潜在的污染物排放包括：氮的氧化物(NO和NO₂，通常被称为NOx)、一氧化碳(CO)、未燃尽的碳氢化合物(UHC，通常被表达为等效的甲烷)、硫的氧化物(SO₂和SO₃)以及颗粒物(PM)。UHC通常包括挥发性有机化合物(VOC)，除了不助于臭氧形成的化合物(诸如甲烷和乙烷)之外，这些挥发性有机化合物(VOC)有助于形成地面大气臭氧。当燃烧天然气时，SO₂、UHC和PM的量通常被认为是可忽略的。然而，当在燃气轮机中燃烧天然气和/或燃油时，NOx排放和潜在的CO排放会很重要。

产生的NOx的量取决于燃烧温度和/或燃料空气比。当在较低的温度下和/或在较低的燃料空气比下发生燃烧时，NOx排放减少。减少NOx排放的常规方法包括：湿式低排放(WLE)，以及干式低排放(DLE)和干式低NOx(DLN)，在湿式低排放(WLE)中，喷射水喷射或者蒸汽，来降低燃料空气比；干式低排放(DLE)和干式低NOx(DLN)使用低氧预混燃烧的原理。DLE可以将NOx排放和CO排放减少到少于25ppmv或者甚至少于10ppmv，而DLN可以将NOx排放减少到少于25ppmv。

图4A根据针对典型的燃气轮机的负荷L示出了涡轮进口温度(TET)的曲线图。对于没有部分负荷排放要求(特别是CO)的这种典型的燃气轮机，可以使用术语“自然调低”，由此，针对受限的负荷，实现低排放，但是不采用任何控制技术来维持较高的调低控制温度(TCT)，诸如可变导向叶片(VGV)或者放气到排气(B2E)。图4A中的虚线描绘了当不采用部分负荷排放技术时，在TCT与负荷L之间的关系。