用于燃气涡轮的操作方法和改造方法技术

用于改造燃气涡轮的方法包括：为第一燃烧区域(8)提供作为氢或含氢混合物的燃料的供应；为第二燃烧区域(13)提供作为氢或含氢混合物的燃料的供应；如果不存在，则为第一燃烧区域(8)提供水的供应；提供控制器，该控制器布置成用于接收指示在第二燃烧区域处的氢或含氢混合物和第一热气体的混合物的反应性的至少一个控制参数，并且基于所述至少一个控制参数来调节供应到第一燃烧区域的水的量。来调节供应到第一燃烧区域的水的量。来调节供应到第一燃烧区域的水的量。

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮的操作方法和改造方法
[0001]相关申请的交叉引用本专利申请要求2021年7月5日提交的欧洲专利申请no. 21183778.6的优先权，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种用于燃气涡轮的操作方法和改造方法。

技术介绍

[0003]燃气涡轮是用于发电的燃气涡轮，并且典型地连接到发电机，该发电机继而连接到电力网。
[0004]用于发电的发电设备包括连接到发电机的燃气涡轮。燃气涡轮被供应以空气和燃料，并将燃料的能量转化成在轴处可用的机械功率。该轴连接到发电机的轴，用于生成将被供应到电力网的电功率。
[0005]传统上，供应到燃气涡轮的燃料是天然气或油；在第一种情况下，仅天然气被供应到燃气涡轮，在第二种情况下，油和可能地水(油和水的乳状液)被供应到燃气涡轮。
[0006]市场要求燃气涡轮在未来用不同于天然气或油的燃料操作；特别是，燃气涡轮应当能够用氢(纯氢)或含氢混合物正确地操作。混合物中的氢量可较小或较大，例如，混合物可包含约10%或30%或50%或70%或80%或90%或95%或更多的氢，并且剩余部分可为天然气。
[0007]燃气涡轮已知具有燃烧系统，其包括第一燃烧区域和在第一燃烧区域下游的第二燃烧区域。在第一燃烧区域处，燃料与来自压缩机的压缩空气中所包含的氧燃烧，生成第一热气体，并且在第二燃烧区域处，燃料与仍存在于第一热气体中的氧燃烧，生成在涡轮中膨胀的第二热气体。
[0008]已经设计用于用天然气和/或油操作的燃烧系统无法能够用氢或含氢混合物正确地操作，因为在燃气涡轮的燃烧系统中氢的反应性比天然气或油高得多。这些操作问题特别是出现在具有预混燃烧或至少部分预混燃烧(即燃烧在很大程度上通过预混燃烧发生，而在较小程度上通过扩散燃烧发生)的燃气涡轮中。
[0009]高得多的反应性使得氢或含氢混合物一旦被供应到燃烧系统就比天然气或油燃烧得更快；结果是，由氢或含氢混合物生成的火焰比由天然气或油生成的火焰锚定得更上游，具有回火的风险。这种风险在第一燃烧区域处和在第二燃烧区域处都存在。

技术实现思路

[0010]本专利技术的一个方面包括提供一种用于燃气涡轮的操作方法和改造方法，通过所述方法，设计用于用天然气或油操作的燃气涡轮可在具有有限的回火风险的情况下用氢或含氢混合物操作。
[0011]通过提供根据所附权利要求的用于燃气涡轮的操作方法和改造方法来实现这些和另外的方面。
[0012]有利地，在第一燃烧区域处喷射水的情况下，可在第一和第二燃烧区域两者处同时抵消回火。
[0013]在第一燃烧区域处，氢或含氢混合物与来自压缩机的空气燃烧；在第一燃烧区域处也喷射水。在第一燃烧区域处喷射的这种水使第一燃烧区域(优选地在更靠近喷射器的区域处)冷却，从而抵消回火。
[0014]此外，由于水，与没有喷射水的情形相比，在第一燃烧区域处必须燃烧更多的燃料并且因此必须消耗更多的氧，因为由燃烧生成的热的一部分必须用于加热和蒸发水。
[0015]因此，在第一燃烧区域处喷射水导致生成包含较低百分比的氧的第一热气体，这既是因为在第一燃烧区域处消耗更大量的氧，也是因为水的存在不可避免地降低热气体中其它组分的百分比。
[0016]反应性(即燃料和热气体的混合物的反应速率)可例如参考燃料在第一热气体中的自动点火时间来测量，取决于混合物的组成且特别是燃料组成和混合物中的氧的量。因此，由于在第二燃烧区域处与燃料混合的第一热气体中氧百分比降低且水含量增加，在第一燃烧区域处喷射水导致反应性的降低和因此在第二燃烧区域处燃料的更长的自动点火时间。
[0017]由于在第一燃烧区域处喷射水而获得的这种较低的反应性抵消在第二燃烧区域处的回火。
附图说明
[0018]另外的特征和优点将从在附图中以非限制性示例的方式图示的用于燃气涡轮的操作方法和改造方法的优选但非排他性实施例的描述更加显而易见，其中：图1示意性地示出燃气涡轮；图2和图3示出燃烧系统的不同示例；图4示出在翻新后的燃气涡轮；图5示出调节的示例。
具体实施方式
[0019]参考附图，这些图示出了燃气涡轮1，其包括压缩机2、燃烧系统3、燃烧系统3下游的涡轮5和用于从涡轮5排出烟气的排气系统6。
[0020]燃烧系统3具有：第一燃烧区域8，在第一燃烧区域8处第一燃料9与由压缩机2供给的空气10燃烧，生成第一热气体12；第二燃烧区域13，在第二燃烧区域13处第二燃料14与第一热气体12中包含的氧燃烧，生成第二热气体15，该第二热气体15被供给到涡轮5。在涡轮5处，第二热气体15膨胀以收集机械功率。
[0021]在不同的示例中，第一燃烧区域8由第一燃烧器限定，并且第二燃烧区域13由第二燃烧器限定；图2示出了其中第一燃烧区域8限定在第一燃烧器中并且第二燃烧区域13限定在第二燃烧器中的示例。在第一燃烧器和第二燃烧器之间可提供或不提供附加部件(即，第一和第二燃烧器可直接连接，而在两者间没有附加部件)。在这方面，图2示出了其中在第一和第二燃烧器之间设置涡轮18以用于使通过它的第一热气体12部分地膨胀的示例。
[0022]备选地，第一燃烧区域8和第二燃烧区域13也可都限定在同一燃烧器中。图3示出
了燃烧器包含第一燃烧区域8和第二燃烧区域13两者的示例。例如，第一燃料9可在燃烧器的上游部分(参考通过燃烧器的气体流动方向)处被供给，并且第二燃料14可在燃烧器的中间部分或下游部分(参考通过燃烧器的气体流动方向)处被供给。在该图中，附图标记19标识在第一燃烧区域8和第二燃烧区域13处的火焰。
[0023]用于改造燃气涡轮1的方法包括为第一燃烧区域8且为第二燃烧区域13提供作为氢或含氢混合物的燃料的供应25。例如，可为每个燃烧区域8、13提供供应25，或者也可提供供给第一燃烧区域8和第二燃烧区域13两者的一个供应系统。
[0024]根据该方法，可为第一燃烧区域提供或不为其提供水的供应。在这方面，在已经存在水的供应的情况下，不存在提供水的供应的需求；例如，可存在水的供应，因为水用于功率增强(即，在燃烧器中供应水以增加由燃气涡轮生成的功率)，或者因为第一燃烧室由油和水的乳状液供应或可由油和水的乳状液供应。相反，在不存在水的供应的情况下，需要提供这种水的供应；例如，可通过在用于燃料的喷嘴或喷枪旁边提供喷嘴或喷枪来提供水的供应，因为在该位置处空间通常可用。
[0025]优选地，第一燃烧区域8和第二燃烧区域13设置有双燃料供应系统(在改造之前)。双燃料供应系统具有用于天然气的管线20和用于油和水的乳状液的管线21；管线21继而由用于油的管线22和用于水的管线23供给。因此，改造可利用双燃料供应系统。
[0026]在这种情形下，向第一燃烧区域8提供作为氢或含氢混合物的燃料的供应25包括将供应25连接到用于天然气的管线20。
[0027]此外，向第二燃烧区域13提供作为氢或含氢混合物的燃料的供应25优选地还包括将作为氢或含氢混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作燃气涡轮(1)的方法，所述燃气涡轮(1)至少包括：压缩机(2)；第一燃烧区域(8)，在所述第一燃烧区域(8)处，燃料与由所述压缩机(2)供给的空气燃烧，生成第一热气体；第二燃烧区域(13)，在所述第二燃烧区域(13)处，燃料与包含在所述第一热气体中的氧燃烧，生成第二热气体；涡轮(5)，在所述涡轮(5)处，所述第二热气体膨胀以收集机械功率，所述方法的特征在于
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向所述第一燃烧区域(8)供应以作为氢或含氢混合物的燃料，
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向所述第二燃烧区域(13)供应以作为氢或含氢混合物的燃料，
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向所述第一燃烧区域(8)供应以水，
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确定指示在所述第二燃烧区域(13)处氢或含氢混合物和第一热气体的混合物的反应性的至少一个控制参数，
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基于所述至少一个控制参数来调节供应到所述第一燃烧区域(8)的水的量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个控制参数包括在所述第二燃烧区域(13)处的氢或含氢混合物和第一热气体的混合物的温度和/或压力，和/或氢或含氢混合物纯度或组成，和/或第一热气体组成。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量和/或计算和/或模拟所述至少一个控制参数。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述第一燃烧区域(8)由双燃料供应系统供给，所述双燃料供应系统包括用于天然气的管线(20)和用于油和水的乳状液的管线(21)，其中，作为氢或含氢混合物的所述燃料经由所述用于天然气的管线(20)被供给，并且所述水经由所述用于乳状液的管线(21)被供给。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述第二燃烧区域(13)由双燃料供应系统供给，所述双燃料供应系统包括用于天然气的管线(20)和用于油和水的乳状液的管线(21)，其中，作为氢或含氢混合物的所述燃料经由所述用于天然气的管线(20)被供给。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述调节期间维持所述燃气涡轮输出功率基本上恒定。7.一种用于改造燃气涡轮的方法，所述燃气涡轮(1)至少包括：压缩机(2)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：