操作燃氣渦輪機的燃燒器的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種操作燃氣渦輪機的燃燒器的方法，其中，燃氣渦輪機包括壓縮機、所述燃燒器、生成的燃燒氣體和渦輪機以及在所述燃燒器下游的至少兩個溫度測量裝置，以測量相應的燃燒氣體溫度，其中，所述壓縮機將含氧氣體遞送至燃燒器，其中，所述燃燒器包括至少兩個噴燃器和在所述至少兩個噴燃器下游的至少一個燃燒室，其中，所述至少兩個噴燃器中的至少兩個共同地接合到所述至少一個燃燒室中以從燃燒燃料和所述含氧氣體生成所述燃燒氣體，其中，提供了一個抽氣裝置，以抽出所述壓縮機下游和所述燃燒器上游的含氧氣體的至少一部分，其中，所述抽氣裝置包括閥，以控制將抽出的含氧氣體的部分，其中，所述方法包括由所述至少兩個溫度測量裝置監(jiān)測燃燒氣體溫度的步驟。
【背景技術】
[0002]在尤其是具有環(huán)形燃燒器的燃氣渦輪機上，可能發(fā)生的是，由于燃燒器中存在的多個噴燃器中的一個噴燃器熄火，如一氧化碳的不期望的排放物臨時增加至高于可接受的水平(通常持續(xù)若干分鐘或小時)。這樣的熄火可以在穩(wěn)定負載操作期間保持幾小時。這種排放物(尤其是一氧化碳排放物)的臨時增加可導致關于排放保證的合同協(xié)議的違背。
[0003]該問題到目前為止通過改變將氣體燃料遞送至相應的噴燃器的聯(lián)接件的孔口直徑來解決。與噴燃器熄火相關聯(lián)的孔口的直徑通常改變至具有較大直徑的孔口，以便將更多氣體燃料遞送至該噴燃器。該解決方案需要將燃氣渦輪機停機至少30分鐘。多數(shù)情況下，這樣的停機是不可接受的。此外，增加一個噴燃器的孔口直徑日后將熄火問題轉移到另一個噴燃器，并且因此沒有徹底解決問題。
[0004]另一個常規(guī)解決方案是在每個噴燃器聯(lián)接件上游的燃料供應管線中安裝手動閥，并且在燃氣渦輪機在操作的同時改變閥的打開位置。該解決方案不需要關閉燃氣渦輪機來解決問題，但需要有專業(yè)人員在現(xiàn)場操作手動氣體閥。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提出一種根據(jù)權利要求1的控制燃燒器的方法，以解決上述問題。各個從屬權利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪機通常包括:壓縮機，其用于壓縮優(yōu)選地空氣的含氧氣體；另外的下游燃燒器，其從待燃燒的燃料和壓縮的含氧氣體(如空氣)生成燃燒氣體；以及下游的渦輪機，其通過熱燃燒氣體通常向環(huán)境壓力的膨脹來驅動。
[0007]這樣的燃氣渦輪機在DE 102008044442 Al中有所描述。
[0008]通常，這樣的燃氣渦輪機包括在燃燒器下游的熱氣體路徑中的至少兩個溫度測量裝置，以測量在兩個不同位置的燃燒氣體溫度。通常，這兩個不同的位置在燃氣渦輪機的所述熱氣體路徑的一個軸向平面中，其中，軸向平面是指由渦輪機的燃氣渦輪機轉子限定的燃氣渦輪機的渦輪機軸線，該轉子通過熱氣體的膨脹來推動。兩個熱電偶類溫度測量裝置的位置設置在由燃燒器生成的燃燒氣體流的兩個不同的支路上。
[0009]本發(fā)明認識到，當若干噴燃器噴射氣體或氣體混合物以燃燒成普通燃燒室的火焰前鋒時，增加的排放物(尤其是一氧化碳排放物)常常由至少一個噴燃器的至少一個火焰前鋒的移置造成。如果火焰前鋒(如一個火焰區(qū))向下游移置得過遠，那么由于其在空氣源中的聯(lián)接和在火焰前鋒位置的壓降趨勢，相鄰噴燃器的其它火焰前鋒也移置。
[0010]本發(fā)明還認識到，這樣的不對稱在下游燃燒氣體路徑中的至少兩個溫度測量裝置之間造成溫差。
[0011]此外，本發(fā)明認識到，為了克服火焰移置的問題，有利的是增加包括具有移置的火焰的噴燃器在內的所有噴燃器的火焰溫度。這種溫度增加對于將移置的火焰區(qū)的火焰前鋒再次置于正確位置具有有益的影響。該效應能夠實現(xiàn)是因為，火焰越熱，燃燒得越快，并且因此更靈活，以移動到局部流速較高的區(qū)域中。
[0012]基本上，本發(fā)明認識到，由于燃燒器中的溫度增加，由下游排氣的溫差引發(fā)的空氣供應減少通過移置的火焰前鋒來移除單個噴燃器的阻塞。換句話講，當在燃燒器下游的不同的燃燒氣體支路之間檢測到溫差時，通過打開旁路閥來重置火焰前鋒位置。
[0013]雖然噴燃器操作和甚至可能地燃氣渦輪機的關閉的常規(guī)的手動調整是必要的，但本發(fā)明使得能夠通過自動控制抽氣閥位置來避免特別地一氧化碳的高排放。
[0014]這導致可用性的急劇增加和調試時間的減少，其中，燃氣渦輪機的操作變得更容易，并且也減少了排放。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的控制方法尤其可用于由多個噴燃器點火的環(huán)形燃燒室，所述噴燃器優(yōu)選地具有在4和32之間(尤其優(yōu)選地在10和20之間)的數(shù)目。在這樣的環(huán)形燃燒器中，相鄰噴燃器之間的影響是顯著的。
[0016]優(yōu)選地，將在燃燒器中燃燒的燃氣渦輪機的燃料為氣體，但也可以是液體燃料。
[0017]抽氣裝置優(yōu)選地是旁路系統(tǒng)的一部分，其在含氧氣體進入燃燒器之前從壓縮機的出口抽出壓縮的含氧氣體。這種抽氣裝置或旁路系統(tǒng)包括至少一個閥，以打開、部分地打開、節(jié)流或關閉所述旁路系統(tǒng)，這對部分負載操作尤其有用。如果將抽氣裝置變?yōu)榕月废到y(tǒng)，則將抽出的壓縮空氣重新噴入燃燒器下游的燃燒氣體路徑中，尤其是噴入燃氣渦輪機的渦輪機中。這樣，一定量的壓縮的含氧氣體被旁通至燃燒器并在渦輪機中膨脹。
[0018]溫度測量裝置優(yōu)選地位于渦輪機的排放裝置中，并且控制單元永久性地比較溫度測量裝置以檢測顯著的差值。這些溫度測量裝置位于熱氣體路徑的一個公共軸向平面中，以在相當?shù)奈恢锰帨y量熱氣體的不同支路，從而識別燃燒過程中的任何不對稱(在環(huán)形燃燒器的優(yōu)選應用的情況中，在周向方向上的不對稱)。如果至少一個溫度測量裝置顯著偏離相同的軸向測量平面中的其它測量裝置，那么高于某個閾值的偏差將導致根據(jù)本發(fā)明的控制措施。
[0019]另一優(yōu)選實施例提供了根據(jù)本發(fā)明的控制方法，其中，旁路或抽氣閥的開度的增加時間在5秒和180秒之間。優(yōu)選地，該時間在10秒和60秒之間，以克服在噴燃器中的至少一個下游的不期望的火焰前鋒移置。
【附圖說明】
[0020]在結合附圖考慮本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下描述的情況下，上述屬性、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，并且將更好地理解本發(fā)明，在附圖中: 圖1示意性地示出了將被控制的燃氣渦輪機的相關部分的二維描繪；
圖2示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的控制方法的步驟的流程圖；
圖3至6示出了若干相鄰的噴燃器的火焰前鋒位置的相關性的圖示。
【具體實施方式】
[0021]圖1示意性地示出了將通過根據(jù)本發(fā)明的方法控制的燃氣渦輪機GT的二維描繪。燃氣渦輪機GT的基本元件包括壓縮機CO、燃燒器CB和渦輪機TB。所述壓縮機CO壓縮優(yōu)選空氣的含氧氣體OCG，并將其向下游遞送至所述燃燒器CB，以與氣體燃料F混合并由多個噴燃器B1、B2、…、Bn燃燒。所述噴燃器B1、…、Bn分別通過未描繪的燃料管線接收燃料F，并且將所述燃料F沿著所述相應的噴燃器B1、B2、…、Bn的中心軸線CX噴入到所述相應的噴燃器B1、B2、…、Bn的第一腔體CV中。噴燃器B1、B2、…、Bn還包括旋流器SW。所述旋流器SW周向地定位在所述中心軸線CX周圍，并且將可選地與傾斜于所述中心軸線CX的燃料F混合的含氧氣體OSG噴入所述腔體CV中。
[0022]在所述含氧氣體OCG和燃料F的混合物流的下游，所述腔體CV進一步向主燃燒室MCC內張開。該主燃燒室MCC具有圍繞機器軸線X周向延伸的環(huán)形形狀。所述機器軸線X是燃氣渦輪機GT的渦輪機TB的燃氣渦輪機轉子R的旋轉軸線，其僅由圖2中的對稱性示出。壓縮機CO的轉子也圍繞該軸線X旋轉。
[0023]所述噴燃器B1、…、Bn在若干等距的周向位置處接合所述主燃燒室MCC。在正常操作期間，在離腔體CV進入更寬的主燃燒室MCC的出口一定距離處建立具有在每個腔體CV的每個噴燃器出口處向所述主燃燒室MCC的集中點的火焰前鋒FF。從從所述腔體CV進入所述主燃燒室MCC的燃料F和含氧氣體OCG的所述混合物主要在所述火焰前鋒FF進入將在所述燃氣渦輪機GT的所述渦輪機TB中膨脹的燃燒氣體CG的位置處燃燒。
[0024]尤其是在所述燃氣渦輪機GT的部分負載操作期間，含氧氣體OCG被所述燃燒器CB(如所述噴燃器B1、…、Bn)上游的抽氣裝置EX抽出。所述抽氣裝置EX設計為旁路BY，并且在旁路流BF進入所述主燃燒室MCC下游的所述燃燒氣體CG的流以在所述渦輪機TB中膨脹之前，所述旁路流BF經(jīng)過旁路閥BV。所述渦輪機TB包括排放裝置EXH，其配有若干溫度測量裝