用于改进燃烧涡轮调节能力的系统和方法技术方案

本公开涉及用于改进燃烧涡轮调节能力的系统和方法。燃烧涡轮控制系统被配置成在满足排放目标的同时在部分负载或无负载条件下操作燃烧涡轮系统(10)。该燃烧涡轮系统(10)包括燃烧涡轮、燃烧涡轮控制器和传感器、催化剂组件和/或其他相关设备。基于给定操作约束，诸如负载条件和排放法规，燃烧涡轮控制器可以执行对应的动作以按照排放法规控制废气中的特定气体浓度和/或气体质量流量。对应的动作可以包括：控制到燃烧器(16)的燃料和/或稀释剂注入来控制燃烧(例如，燃烧温度)以管理从燃烧器(16)离开的燃烧气体含量，控制压缩机排放阀以控制燃烧温度，控制催化剂组件以处理待释放到环境中的废气，或它们的组合。或它们的组合。或它们的组合。

【技术实现步骤摘要】
用于改进燃烧涡轮调节能力的系统和方法

技术介绍

[0001]本公开整体涉及操作具有宽泛的功率输出范围的燃烧涡轮。更具体地，本公开涉及在满足排放目标的同时在部分负载或无负载条件下操作燃烧涡轮。
[0002]燃烧涡轮燃烧压缩空气和燃料的混合物以产生燃烧气体。该燃烧气体可以流过一个或多个涡轮级以生成供负载(诸如发电机)使用的旋转能量。该燃烧气体可能包括各种燃烧副产物，诸如一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO2)等。这些副产物或排放物通常受到严格的监管。在一些情况下，以扩大的输出功率范围操作燃烧涡轮可以增加发电系统的操作灵活性和效率。然而，在维持燃烧涡轮的扩大输出功率范围的同时，用于满足排放目标的附加排放控制装置的成本可能变得过大。
[0003]本章节旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本技术的各个方面有关的领域的各个方面。据信此讨论有助于为读者提供有利于更好地理解本公开的各个方面的背景信息。因此，应当理解，这些陈述应该从这种角度来阅读，而非作为任何方式的承认。

技术实现思路

[0004]下文阐述了本文所公开的特定实施方案的概述。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简要概述，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括下文可能未阐述的多个方面。
[0005]在第一实施方案中，提供了一种方法。根据该方法，接收燃烧涡轮将在部分负载或无负载条件下操作的指示。响应于接收到该指示，该燃烧涡轮在该部分负载或无负载条件下操作，从而生成废气排放物。在该部分负载或无负载条件下采用增加该燃烧涡轮中的燃烧温度，以增加该废气排放物中的氮氧化物(NOx)的浓度并且降低该废气排放物中的一氧化碳(CO)的浓度，同时维持其中未增加该燃烧温度的最小负载条件的废气温度和废气排放物曲线。
[0006]在第二实施方案中，提供了一种系统。该系统包括燃烧涡轮、多个感测装置和控制器。该控制器被配置成执行动作以按照排放目标控制该排放气体中的气体浓度和气体质量流量。该动作包括接收该燃烧涡轮将在低于全负载的负载下操作的指示并且确定对应于低于该全负载的该负载的操作参数。该动作还包括使用该操作参数在低于该全负载的该负载下操作该燃烧涡轮。至少基于在低于该全负载的该负载下操作，增加该燃烧涡轮中的燃烧温度以增加第一排放气体类型的浓度并降低第二排放气体类型的浓度。该动作还包括动态提高用于处理排放气体以满足排放目标的催化剂组件中的催化作用以补偿在低于该全负载的负载下操作期间该增加的燃烧温度。
[0007]在第三实施方案中，提供了一种系统。该系统包括燃烧涡轮、多个感测装置、催化剂组件和控制器。该催化剂被配置成处理来自该燃烧涡轮的排放气体以满足排放目标。该控制器被配置成执行动作以按照排放目标控制该排放气体中的气体浓度和气体质量流量。该动作包括接收该燃烧涡轮将在部分负载或无负载条件下操作的指示并且至少部分地基于该指示确定对应于该部分负载或无负载条件的操作参数。该动作还包括使用该操作参数
在该部分负载或无负载条件下操作。至少部分地基于在该部分负载或无负载条件下操作，调节该燃烧涡轮的操作。该动作还包括动态提高该催化剂组件中的催化作用以在该部分负载或无负载条件下操作期间补偿该增加的燃烧温度。该动作还包括利用多个感测装置来测量该燃烧涡轮的性能相关参数。至少部分地基于该性能相关参数，在该部分负载或无负载条件下操作期间调节该燃烧涡轮的操作。
附图说明
[0008]当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的零件，其中：
[0009]图1是根据一个实施方案的被配置成为负载提供动力的燃烧涡轮发动机的框图；
[0010]图2示出了描绘根据一个实施方案的可用于操作图1的燃烧涡轮发动机的排放控制过程的流程图；
[0011]图3示出了描绘根据一个实施方案的可以使用来自各种感测和监测装置的测量结果作为反馈来操作图1的燃烧涡轮发动机的另选排放控制过程的流程图；
[0012]图4是根据一个实施方案的展示图2或图3的排放控制过程可以在一温度范围内维持低功率输出的归一化功率对比环境温度图；
[0013]图5是根据一个实施方案的展示图2或图3的排放控制过程可以在低负载操作下保持排气温度等于基线温度的归一化排气温度对比环境温度图；
[0014]图6是根据一个实施方案的展示图2或图3的排放控制过程可以在低负载操作下保持排气NOx质量流速等于基线NOx质量流速的归一化NOx流量对比环境温度图；并且
[0015]图7是根据一个实施方案的展示图2或图3的排放控制过程可以在低负载操作下保持排气CO质量流量等于或小于基线CO质量流量的归一化CO排气主流量对比环境温度图。
具体实施方式
[0016]下面将描述一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
[0017]当介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。此外，以下讨论中的任何数值示例旨在是非限制性的，因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。此外，短语A“基于”B旨在表示A至少部分地基于B。此外，术语“或”旨在作为包含性(例如，逻辑OR)而不是排他性的(例如，逻辑XOR)。换句话讲，短语A“或”B旨在表示A、B或A和B两者。
[0018]电厂中的燃烧涡轮发生器(ctg)在操作期间从其燃烧过程产生排放气体。该排放气体可含有毒性气体和污染物(诸如氮氧化物(NO
x
)、一氧化碳(CO)和未燃烧烃)，其被处理(例如，通过CTG的排气系统中的催化剂组件)以满足排放法规。在一些情况下，催化剂组件
是选择性催化还原(SCR)系统，其在特定浓度的排放物下最佳操作。基于给定操作约束(诸如负载条件和排放法规)，燃烧涡轮控制器可以执行对应的动作以按照排放法规控制排放气体中的某些气体浓度和/或气体质量流量。
[0019]本公开大体上涉及在满足环境法规规定下的排放目标的同时，在宽泛的功率输出范围(例如，部分负载和/或无负载)中操作燃烧涡轮。使用本文所公开的技术可以改善CTG的操作性能。在一个实施方案中，由于到SCR的入口NOx流量范围比具有SCR修改的方法更窄，因此可以在降低硬件成本、复杂性和增强CTG可靠性的情况下实现NOx排放物合规性，否则将用于后处理具有到SCR更宽的入口NOx流量范围的NOx条件。在一个实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：接收燃烧涡轮(10)将在部分负载或无负载条件下操作的指示；响应于接收到所述指示，在所述部分负载或无负载条件下操作所述燃烧涡轮(10)，从而生成废气排放物；以及在所述部分负载或无负载条件下增加所述燃烧涡轮(10)中的燃烧温度，以增加所述废气排放物中的氮氧化物(NOx)的浓度并且降低所述废气排放物中的一氧化碳(CO)的浓度，同时维持其中所述燃烧温度未增加的最小负载条件的废气温度和废气排放物曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述燃烧温度包括通过至少部分地关闭稀释剂阀来至少部分地减少到所述燃烧涡轮(10)的燃烧器中的稀释剂流。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包括处理器生成的信号、模拟信号、来自传感器的传感器信号、来自神经网络的人工智能推断、用户输入或其他合适的信号或输入。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述部分负载或无负载条件下增加所述燃烧温度包括增加所述燃烧涡轮(10)的燃烧器中的燃料与空气比。5.根据权利要求4所述的方法，其中增加所述燃料与空气比包括至少部分地打开燃料阀。6.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述燃烧温度包括调节多个燃料输送阀以引导燃料流(14)进入一个或多个燃料喷嘴以及进入所述燃烧涡轮(10)的燃烧器(16)。7.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述燃烧温度包括改变所述燃烧涡轮(10)中使用的不同燃料类型的混合物。8.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述燃烧温度包括至少部分地打开在所述燃烧涡轮(10)的压缩机(20)中的或在所述燃烧涡轮(10)的压缩机之间的一个或多个排放阀(21)。9.根据权利要求1所述的方法，包括动态提高用于处理所述废气排放物的催化剂组件(35)中的催化作用以补偿在所述部分负载或无负载条件期间所述废气排放物中氮氧化物(NOx)的增加的浓度；其中所述催化剂组件(35)包括一氧化碳催化剂、氮氧化物催化剂、未燃烧烃催化剂或其他合...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德南，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：