專(zhuān)利名稱(chēng)：用于燃?xì)鉁u輪機(jī)控制的可變抽吸的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)大體涉及用于控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方法。本申請(qǐng)具體但不限于涉及用于通過(guò)改變從渦輪壓縮機(jī)的壓縮氣體的抽吸來(lái)控制作為整體氣化聯(lián)合循環(huán)(integrated gasification combined-cycle)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的一部分的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)中，利用氣體分離單元將O2供應(yīng)至氣化器，該氣化器然后局部地產(chǎn)生用作燃?xì)鉁u輪機(jī)中燃料的燃燒氣體。通常將壓縮氣體從主氣體壓縮機(jī)及/或通過(guò)從燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)的排出部的抽吸而供應(yīng)至氣體分離單元。當(dāng)前，從渦輪壓縮機(jī)排出部抽吸的壓縮氣體量占?jí)嚎s機(jī)流量的百分比大約固定，并僅取決于氣體分離單元的外部要求的需求。
在這種系統(tǒng)中，用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行的目的在于在使效能最大化的同時(shí)滿(mǎn)足需求負(fù)載水平。這包括允許燃?xì)鉁u輪機(jī)單元在改變環(huán)境條件下以需求最大水平負(fù)載運(yùn)行而不超過(guò)最大負(fù)載水平，同時(shí)還不超出渦輪機(jī)的運(yùn)行邊界條件。運(yùn)行邊界條件例如包括在渦輪機(jī)或燃燒室部件內(nèi)的最大允許溫度。超出這些溫度會(huì)導(dǎo)致對(duì)渦輪機(jī)部件的損壞或?qū)е略龃蟮呐艢馑?。另一運(yùn)行邊界條件包括最大壓縮機(jī)壓縮比。超出該極限會(huì)導(dǎo)致該單元喘振，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)渦輪機(jī)極嚴(yán)重的損壞。此外，渦輪機(jī)可具有最大馬赫數(shù)，其表示當(dāng)氣體離開(kāi)渦輪機(jī)時(shí)燃燒氣體的最大流率。超出該最大流率會(huì)損壞渦輪機(jī)部件。
因此在業(yè)界，對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制以在滿(mǎn)足運(yùn)行需求的同時(shí)改進(jìn)效能是非常重要的目標(biāo)。渦輪機(jī)操作者使用了一些公知方法在試圖滿(mǎn)足上述目的的同時(shí)來(lái)控制或限制渦輪機(jī)的負(fù)載。這些公知方法包括控制入口抽氣熱量、壓縮機(jī)的入口導(dǎo)引輪葉、以及/或渦輪機(jī)燃料供應(yīng)。
入口抽氣熱量允許渦輪機(jī)操作者抽出渦輪壓縮機(jī)的排氣并將該抽出氣體循環(huán)返回至壓縮機(jī)入口。因?yàn)橐恍嚎s機(jī)氣流被循環(huán)至入口，故該方法減小了通過(guò)壓縮機(jī)(其通過(guò)渦輪機(jī)擴(kuò)展)的氣流量，這減小了渦輪機(jī)的輸出。這種對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)負(fù)載控制的方法也可通過(guò)將較冷的環(huán)境空氣與熱壓縮機(jī)排氣的抽氣部分混合來(lái)升高壓縮機(jī)入口空氣的入口溫度。溫度的上升減小了氣體密度，并由此降低了到燃?xì)鉁u輪機(jī)的質(zhì)量流量。盡管可使用該方法以允許燃?xì)鉁u輪機(jī)單元在不同的環(huán)境條件下以最大水平負(fù)載運(yùn)行(同時(shí)還不超出運(yùn)行邊界條件)，但因?yàn)槠浣档土巳細(xì)鉁u輪機(jī)的熱效率，其成本較高。
關(guān)閉入口導(dǎo)引輪葉(其控制到渦輪壓縮機(jī)的氣流)是另一種減小渦輪機(jī)的質(zhì)量流量的通用方法，因此可使用其來(lái)控制或限制渦輪機(jī)負(fù)載。關(guān)閉入口導(dǎo)引輪葉可抑制空氣通過(guò)到達(dá)壓縮機(jī)，并由此降低了進(jìn)入壓縮機(jī)的空氣量。也可使用該方法以允許燃?xì)鉁u輪機(jī)單元在不同的環(huán)境條件下以最大水平負(fù)載運(yùn)行(同時(shí)還不超出運(yùn)行邊界條件)，但因?yàn)閴嚎s機(jī)遠(yuǎn)離其最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行，故其也降低了燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱效率。
最后，也可通過(guò)降低到燃燒室的燃料流量來(lái)控制或限制渦輪機(jī)負(fù)載。這將減小渦輪機(jī)的燃燒溫度以及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。在環(huán)境溫度降低的情況下，這種方法可允許渦輪機(jī)維持最大水平負(fù)載。但是，如界業(yè)所公知，燃燒溫度的降低會(huì)降低燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
因此這些公知的控制方法會(huì)不利地影響燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。此外，這些控制方法均未利用作為IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的一部分的特定部件以允許系統(tǒng)更有效地運(yùn)行。因此，需要更有效的方法來(lái)控制用在IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)中的燃?xì)鉁u輪機(jī)的負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
因此本申請(qǐng)描述了一種控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載的方法，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是包括空氣分離單元的整體氣化聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的一部分，所述方法可包括以下步驟(1)抽吸一定量的由渦輪壓縮機(jī)壓縮的壓縮空氣；(2)將所述抽吸的一定量的壓縮空氣供應(yīng)至所述空氣分離單元；以及(3)根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量。
在一些實(shí)施例中，該方法還可包括向所述空氣分離單元供應(yīng)來(lái)自主空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣供應(yīng)的步驟?？梢愿鶕?jù)從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量的步驟。壓縮空氣的組合供應(yīng)可包括通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量以及從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量。所述壓縮空氣的組合供應(yīng)可以是滿(mǎn)足所述空氣分離單元需求的壓縮空氣的組合供應(yīng)的壓縮空氣的供應(yīng)。
在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量的步驟可以包括當(dāng)增大從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣量時(shí)通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)減小供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量的步驟。通過(guò)主空氣壓縮機(jī)減小的供應(yīng)至空氣分離單元的壓縮空氣的量可以大體等于從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的增大的量。所述根據(jù)從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量的步驟可以包括當(dāng)減小從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣量時(shí)通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)增大供應(yīng)至所述空氣分離單元的壓縮空氣的量的步驟。通過(guò)主空氣壓縮機(jī)增大的供應(yīng)至空氣分離單元的壓縮空氣的量可以大體等于從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的減小的量。
在一些實(shí)施例中，所述方法還可包括根據(jù)環(huán)境溫度改變從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量的步驟。所述根據(jù)環(huán)境溫度改變從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量的步驟可包括當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)增大從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量。所述根據(jù)環(huán)境溫度改變從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量的步驟可包括當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)減小從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量。
在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟包括以下步驟(1)測(cè)量所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載；以及(2)將所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述需求負(fù)載進(jìn)行比較。可以根據(jù)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述需求負(fù)載的比較來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量。所述方法可包括如果所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載大于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述需求負(fù)載，則增大從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟。此外，所述方法還可包括如果所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載小于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述需求負(fù)載，則減小從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟。
本申請(qǐng)還描述了一種用于控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載的系統(tǒng)，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是整體氣化聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的一部分，所述系統(tǒng)包括(1)包括對(duì)空氣進(jìn)行壓縮的渦輪壓縮機(jī)的空氣分離單元；(2)用于從渦輪壓縮機(jī)抽吸一定量壓縮空氣的裝置以及用于將抽吸的一定量的壓縮空氣供應(yīng)至空氣分離單元的裝置；以及(3)用于根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的裝置。
在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可包括用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪機(jī)的實(shí)際負(fù)載的裝置。根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的裝置可包括用于將燃?xì)鉁u輪機(jī)的實(shí)際負(fù)載與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載進(jìn)行比較的裝置以及用于根據(jù)燃?xì)鉁u輪機(jī)的實(shí)際負(fù)載與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載的比較來(lái)改變從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量的裝置。用于根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)抽吸的所述壓縮空氣的量的裝置可包括PID控制器。
在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可包括向空氣分離單元供應(yīng)來(lái)自主空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣供應(yīng)的主空氣壓縮機(jī)。該系統(tǒng)還包括用于通過(guò)主空氣壓縮機(jī)改變供應(yīng)至空氣分離單元的壓縮空氣的量的裝置。可以根據(jù)從渦輪壓縮機(jī)抽吸的壓縮空氣的量來(lái)改變通過(guò)主空氣壓縮機(jī)而供應(yīng)至空氣分離單元的壓縮空氣的量。


圖1是可用于本申請(qǐng)的某些實(shí)施例的示例性渦輪機(jī)的示意性平面圖。
圖2是可用于本申請(qǐng)的某些實(shí)施例的示例性整體氣化聯(lián)合循環(huán)(“IGCC”)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的示意性平面圖。
圖3(a)、3(b)及3(c)包括一些相關(guān)曲線(xiàn)圖，示出了示例性IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的結(jié)果，其中改變了來(lái)自渦輪壓縮機(jī)的壓縮空氣的抽吸水平，由此在不同的環(huán)境條件下可有效地維持渦輪機(jī)的最大負(fù)載。
圖4(a)及4(b)包括兩個(gè)曲線(xiàn)圖，示出了可如何改變?nèi)紵?06內(nèi)部的溫度，使得當(dāng)渦輪機(jī)100在不同的環(huán)境條件下以恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)不超過(guò)離開(kāi)燃燒室的氣體的最大允許溫度。
圖5(a)及5(b)包括兩個(gè)曲線(xiàn)圖，示出了可如何改變?nèi)肟趯?dǎo)引輪葉的設(shè)置，使得當(dāng)渦輪機(jī)100在不同的環(huán)境條件下以恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)不超過(guò)最大排放馬赫數(shù)。
圖6是示出了可用于設(shè)定渦輪機(jī)的排氣溫度的示意性控制過(guò)程的流程圖。
圖7是示出了可用于計(jì)算用于渦輪機(jī)的入口導(dǎo)引輪葉(即，入口導(dǎo)引輪葉的取向角度)的設(shè)定點(diǎn)的示意性控制過(guò)程的流程圖。
圖8是示出了用于計(jì)算渦輪壓縮機(jī)抽吸設(shè)定點(diǎn)(即，被抽吸并供應(yīng)至氣體分離單元的來(lái)自渦輪壓縮機(jī)的壓縮空氣的量或百分比)的示意性控制過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考附圖，其中在一些視圖中不同的數(shù)字代表類(lèi)似的部件，圖1示出了可用于本申請(qǐng)的某些實(shí)施例的示意性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意性視圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括串聯(lián)連接的渦輪壓縮機(jī)104、燃燒室106、以及渦輪機(jī)108。渦輪壓縮機(jī)104及渦輪機(jī)108可通過(guò)軸110耦合，該軸110也可耦合渦輪機(jī)108并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(未示出)。盡管在這里示出并說(shuō)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100僅為示意性，但在某些實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可以是7FB發(fā)動(dòng)機(jī)，其可從通用電氣公司商購(gòu)獲得。因此，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100并不限于圖1所示并在這里描述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可以是任何類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。例如(但并非限制)，在替代實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可以是多軸燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有兩根軸，用于分別驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(未示出)及渦輪壓縮機(jī)104。
在工作時(shí)，空氣(如箭頭112所示)可通過(guò)渦輪壓縮機(jī)104流入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100并被壓縮。然后可將壓縮空氣輸送至燃燒室106，在燃燒室106內(nèi)壓縮空氣可與燃料混合并被點(diǎn)燃。來(lái)自燃燒室106的膨脹熱氣體可驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)108并可通過(guò)排氣擴(kuò)壓器114離開(kāi)(如箭頭113所示)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100。此外，在一些實(shí)施例中，可將來(lái)自渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的排氣供應(yīng)至熱回收蒸氣發(fā)生器(未示出)，其產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)(未示出)的蒸氣。
圖2是可用于本申請(qǐng)的某些實(shí)施例的示意性整體氣化聯(lián)合循環(huán)(“IGCC”)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解本申請(qǐng)并不限于使用于IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200，其可應(yīng)用于包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其他系統(tǒng)。IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200可包括上述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100。IGCC系統(tǒng)200還可包括主空氣壓縮機(jī)202、與主空氣壓縮機(jī)202及渦輪壓縮機(jī)104流體連通耦合的空氣分離單元204、與空氣分離單元204流體連通耦合的氣化器206、與氣化器206流體連通耦合的燃燒室106、以及渦輪機(jī)108。圖2中的箭頭表示流動(dòng)方向。
在通常運(yùn)行中，可包括業(yè)界已知的一個(gè)或更多壓縮機(jī)的主壓縮機(jī)202可壓縮環(huán)境空氣(由箭頭207表示其流動(dòng))。來(lái)自主壓縮機(jī)202的壓縮空氣可輸送至空氣分離單元204。可將來(lái)自渦輪壓縮機(jī)104的壓縮空氣抽吸并供應(yīng)到空氣分離單元204。可通過(guò)將壓縮空氣從渦輪壓縮機(jī)104加入管路并將抽吸壓縮空氣輸送至空氣分離單元204來(lái)完成從渦輪壓縮機(jī)104的壓縮空氣抽吸?？蓪⒅T如蝶形閥或其他類(lèi)似閥的閥(未示出)裝在管路內(nèi)以控制從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量。本領(lǐng)域的普通描述人員將理解也可利用其他方法及系統(tǒng)來(lái)從渦輪壓縮機(jī)104抽吸一定量的壓縮空氣并將其輸送至空氣分離單元204。因此，空氣分離單元204可從主壓縮機(jī)202并從自渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣接收實(shí)現(xiàn)其功能所需的壓縮空氣的供應(yīng)。
根據(jù)界業(yè)公知的方法，空氣分離單元204然后可利用壓縮空氣的供應(yīng)來(lái)產(chǎn)生氣化器206使用的氧氣。具體而言，空氣分離單元204可將壓縮空氣分離為獨(dú)立的氧氣流(其流動(dòng)由路徑208表示)及氣體副產(chǎn)品，有時(shí)稱(chēng)為“處理氣體”。由空氣分離單元204產(chǎn)生的處理氣體可包括氮?dú)?在這里將稱(chēng)為“氮處理氣體”)。氮處理氣體還可包括諸如氧氣、氬氣等其他氣體。在一些實(shí)施例中，氮處理氣體可包括約95％至約100％的氮?dú)狻?br> 來(lái)自空氣分離單元204的氧氣流可輸送至氣化器206，用于局部地產(chǎn)生燃燒氣體(稱(chēng)為“合成氣”)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100使用該合成氣作為燃料。在一些公知的IGCC系統(tǒng)中，可將至少一些氮處理氣體流及空氣分離單元204的副產(chǎn)品排放至大氣(由路徑210表示其流動(dòng))。在一些公知的ICGG系統(tǒng)中，可將其他一些氮處理氣流(由路徑211表示其流動(dòng))供應(yīng)至氮驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)208，然后供應(yīng)進(jìn)入燃燒室106以便于對(duì)渦輪機(jī)108的排氣控制。
根據(jù)業(yè)界公知的方法，氣化器206可將燃料(由路徑212表示其流動(dòng))、由空氣分離單元204供應(yīng)的氧氣(由路徑208表示其流動(dòng))、蒸氣(由路徑213表示其流動(dòng))、及/或石灰石(未示出其流動(dòng))的混合物轉(zhuǎn)化為由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100作為燃料使用的合成氣的輸出。盡管氣化器206可使用其他類(lèi)型的燃料，但在一些公知IGCC系統(tǒng)中，氣化器206可使用煤粉末、石油焦炭、殘油、油乳劑、焦油沙(tarsand)、及/或其他類(lèi)似燃料。在一些公知的IGCC系統(tǒng)中，由氣化器206產(chǎn)生的合成氣會(huì)包括二氧化碳、硫磺或其他不希望存在的污染物。如業(yè)界所知，可通過(guò)清潔裝置216(也被稱(chēng)為酸去除系統(tǒng))來(lái)清潔由氣化器206產(chǎn)生的合成氣(由路徑214表示其流動(dòng))以在輸送至燃燒室106用于燃燒之前去除這些污染物的一些或全部。
來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的動(dòng)力輸出可驅(qū)動(dòng)將電能供應(yīng)至電力網(wǎng)(未示出)的發(fā)電機(jī)(未示出)。可將來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的排氣供應(yīng)至產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)蒸氣渦輪機(jī)(未示出)的蒸氣的熱回收蒸氣發(fā)生器(未示出)。由蒸氣渦輪機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力可驅(qū)動(dòng)向電力網(wǎng)供應(yīng)電能的發(fā)電機(jī)(未示出)。在一些公知的IGCC系統(tǒng)中，也可將來(lái)自熱回收蒸氣發(fā)生器的蒸氣供應(yīng)至用于產(chǎn)生合成氣的氣化器206。
作為本申請(qǐng)的實(shí)施例的一部分，可以改變從渦輪壓縮機(jī)104抽吸并供應(yīng)至空氣分離單元204的壓縮空氣的量作為控制IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200并/或滿(mǎn)足渦輪機(jī)100的運(yùn)行極限的方法。例如，圖3示出了這種渦輪機(jī)100控制及運(yùn)行的示意性結(jié)果。圖3包括示出燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意性運(yùn)行的數(shù)個(gè)相關(guān)視圖，其中改變從渦輪壓縮機(jī)抽吸壓縮空氣的水平，由此在不同環(huán)境條件下可有效地維持(并不超過(guò))用于渦輪機(jī)的最大負(fù)載。圖3(a)示出了示意性結(jié)果，其示出了(即，抽吸并供應(yīng)至空氣分離單元204的來(lái)自渦輪壓縮機(jī)104的壓縮空氣的百分比)對(duì)環(huán)境溫度的百分比。圖3(b)示出了示意性結(jié)果，其示出了當(dāng)抽吸百分比改變時(shí)相對(duì)于環(huán)境溫度的壓縮機(jī)容限。壓縮機(jī)容限可反映渦輪壓縮機(jī)104的測(cè)量壓縮比與壓縮機(jī)可以以給定流率運(yùn)行且渦輪壓縮機(jī)104不會(huì)產(chǎn)生喘振的最大壓縮比之間的差異。最小壓縮機(jī)運(yùn)行極限線(xiàn)302可反映在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行期間系統(tǒng)操作者所允許的最小可接受壓縮機(jī)容限。圖3(c)示出了示意性結(jié)果，其示出了當(dāng)抽吸百分比改變時(shí)相對(duì)于環(huán)境溫度的渦輪機(jī)輸出(即，負(fù)載)。最大基本負(fù)載水平線(xiàn)303可反映用于渦輪機(jī)100的最大允許負(fù)載。
如圖3(a)、3(b)及3(c)所示，隨著環(huán)境溫度的降低抽吸百分比可增大，由此不會(huì)超出最大基本負(fù)載水平及用于渦輪機(jī)100的其他可運(yùn)行性極限。注意，以下描述的附圖包含僅為示意性的數(shù)據(jù)，其僅意在示出利用本申請(qǐng)的方法及系統(tǒng)的通常的燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行。在不同的條件下，對(duì)于系統(tǒng)而言相關(guān)于這些附圖的范圍及數(shù)據(jù)可存在很大的不同。如圖3(a)所示，在約70(21℃)的環(huán)境溫度下，抽吸百分比可約為5％(點(diǎn)304)。隨著環(huán)境溫度下降至約50(10℃)，抽吸百分比可增大至約7％(點(diǎn)306)。如圖3(b)所示，對(duì)于約70(21℃)的運(yùn)行極限線(xiàn)(“OLL”)及約5％的抽吸百分比而言，壓縮機(jī)比率容限約為0.3(點(diǎn)308)。對(duì)于約50(10℃)的OLL及約7％的抽吸百分比而言，壓縮機(jī)比率容限約為0.45(點(diǎn)310)。圖3(c)示出在70(21℃)(點(diǎn)312)及50(10℃)(點(diǎn)314)兩者處可在不同的環(huán)境條件下維持最大基本負(fù)載水平(即，隨著溫度從70降低至50(從21℃至10℃)，渦輪機(jī)100的負(fù)載維持在最大基本負(fù)載水平線(xiàn)303。
圖3(a)、3(b)及3(c)中示出的結(jié)果示出了改變從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量可帶來(lái)的一些運(yùn)行上的優(yōu)點(diǎn)。首先，對(duì)來(lái)自渦輪壓縮機(jī)的壓縮空氣的可變抽吸可提供額外可變控制，由此允許在渦輪機(jī)100運(yùn)行期間滿(mǎn)足運(yùn)行邊界條件。如上述圖3所示的示例，環(huán)境溫度從70降低至50(從21℃至10℃)，但是可以維持最大基本負(fù)載水平(點(diǎn)312及314)并可以維持可接受壓縮機(jī)容限(實(shí)際上水平從0.30增大至0.45，見(jiàn)點(diǎn)308及310)。此外，可變抽吸可允許在不同環(huán)境條件下用于渦輪機(jī)100的最大基本負(fù)載水平。如業(yè)界公知，假設(shè)其他運(yùn)行因素保持不變，則環(huán)境溫度的降低將引起渦輪機(jī)輸出的增大。因此，進(jìn)一步以圖3為示例，如果當(dāng)渦輪機(jī)100已經(jīng)在最大基本負(fù)載水平工作時(shí)環(huán)境溫度從70降低至50(從21℃至10℃)，則渦輪機(jī)操作者不得不開(kāi)始某些控制措施以使渦輪機(jī)100維持(且不超過(guò))最大基本負(fù)載水平。如業(yè)界所公知，這些控制措施可包括排出入口熱量(即，排放渦輪壓縮機(jī)104的排氣并將排出空氣循環(huán)返回至壓縮機(jī)入口)、關(guān)閉入口導(dǎo)引輪葉、并/或減小渦輪機(jī)燃料供應(yīng)(即，降低渦輪機(jī)入口溫度)。但是，如所討論的，這些控制措施降低了燃?xì)鉁u輪機(jī)100的熱效率，并且不如增大從渦輪壓縮機(jī)104的抽吸百分比效率高。圖3(a)、3(b)及3(c)示出了改變抽吸水平可成功地在不同環(huán)境條件下防止燃?xì)鉁u輪機(jī)100超過(guò)其最大基本負(fù)載水平。
其次，增大從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的供應(yīng)可減小從主空氣壓縮機(jī)202所需的壓縮空氣的等效量，以向空氣分離單元204供應(yīng)壓縮空氣所需的量。這可減少對(duì)主空氣壓縮機(jī)202的使用，由此通過(guò)降低該部件的能量消耗可增大系統(tǒng)的總體效率。此外，減少對(duì)主空氣壓縮機(jī)202的使用可減小相關(guān)聯(lián)的維護(hù)成本。由此，不同于控制渦輪機(jī)100的負(fù)載的其他公知方法，改變到空氣分離單元204的壓縮空氣的抽吸水平使得通過(guò)增大從渦輪壓縮機(jī)104供應(yīng)到空氣分離單元204的壓縮空氣的供應(yīng)可有效地使用控制措施(即，這減少了主空氣壓縮機(jī)202的輸出需求并減小了該部件的能量消耗)。
另一方面，如果從渦輪壓縮機(jī)104的抽吸百分比在上述示例中保持不變(即，當(dāng)環(huán)境溫度從70(21℃)降低至50(10℃)時(shí)保持在約4％的水平)，則為了限制渦輪機(jī)輸出，渦輪機(jī)100的操作者將需要開(kāi)始諸如排放入口熱量、關(guān)閉入口導(dǎo)引輪葉、并/或減小渦輪機(jī)燃料供應(yīng)這些動(dòng)作。此外，需要整體系統(tǒng)通過(guò)主空氣壓縮機(jī)202在4％至7％之間的抽吸水平補(bǔ)償從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量，這將進(jìn)一步降低整體系統(tǒng)的效率。
如圖3(a)、3(b)及3(c)所示，大體上，隨著環(huán)境溫度上升，抽吸百分比會(huì)降低，由此渦輪機(jī)輸出保持在最大基本負(fù)載水平線(xiàn)303(即，如果抽吸百分比未減小且其他運(yùn)行因素保持不變，則隨著環(huán)境溫度的升高渦輪機(jī)輸出將降低)。在某些點(diǎn)處，隨著環(huán)境溫度的持續(xù)上升，即使抽吸壓縮空氣的百分比進(jìn)一步降低，渦輪機(jī)100在滿(mǎn)足運(yùn)行邊界條件的同時(shí)，可能也不再能夠滿(mǎn)足最大基本負(fù)載水平線(xiàn)303的負(fù)載需求。盡管在不同條件下對(duì)于不同系統(tǒng)其可發(fā)生在其他溫度，在圖3中其發(fā)生在約80(27℃)。在該點(diǎn)，可能不能再減小抽吸百分比，由此可以保持最大基本負(fù)載水平線(xiàn)303而不違反渦輪機(jī)100的運(yùn)行極限。直至該點(diǎn)，可在不同環(huán)境條件下以有效地方式將渦輪機(jī)輸出(即，負(fù)載)控制在最大需求水平。
圖4(a)及4(b)包括兩個(gè)附圖，示出了燃燒室106內(nèi)的溫度可如何改變，由此當(dāng)渦輪機(jī)100在不同環(huán)境溫度下在恒定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)不超過(guò)離開(kāi)燃燒室的氣體的最大允許溫度。在這些附圖中，“Tfire”表示離開(kāi)燃燒室106內(nèi)第一級(jí)噴嘴的氣體溫度，而“T3.9”表示離開(kāi)燃燒室106的氣體的溫度。如所示出的，隨著環(huán)境溫度的降低，可降低Tfire使得不超過(guò)由最大T3.9線(xiàn)402所表示的最大允許T3.9溫度。最初，當(dāng)環(huán)境溫度從約100降低至60(從38℃至16℃)時(shí)，可將Tfire保持在對(duì)應(yīng)于由最大Tfire線(xiàn)404所表示的最大允許Tfire溫度。此外，隨著環(huán)境溫度從100降低至60(從38℃至16℃)，T3.9溫度可增大直至其到達(dá)點(diǎn)406處的最大T3.9線(xiàn)。隨著環(huán)境溫度降低超過(guò)60(16℃)(且如上所述同時(shí)保持負(fù)載不變)，可減小Tfire使得不違反最大T3.9線(xiàn)402。例如，在40(4℃)的環(huán)境溫度，可減小Tfire至最大Tfire線(xiàn)404(點(diǎn)408)之下，使得T3.9溫度不超過(guò)最大T3.9線(xiàn)402(點(diǎn)410)。
可利用可變抽吸(即，改變從渦輪壓縮機(jī)104的壓縮空氣的抽吸量用于供應(yīng)至空氣分離單元204)來(lái)確保觀察到諸如最大T3.9線(xiàn)402及最大Tfire線(xiàn)404的運(yùn)行極限并最大化系統(tǒng)效率。例如，如果伴隨用于限制渦輪機(jī)負(fù)載水平的基本控制減小燃料流量，則并未將用于Tfire及T3.9的溫度最大化至其各個(gè)極限。另一方面，因?yàn)檩^高的系統(tǒng)溫度與增大的系統(tǒng)效率之間直接的關(guān)系，故為了保持最大Tfire/T3.9，改變抽吸更有效率。因此，可在環(huán)境溫度降低期間改變抽吸，使得在不超過(guò)最大負(fù)載水平的同時(shí)可保持最大Tfire/T3.9溫度。
圖5(a)及5(b)包括兩個(gè)附圖，示出了如何改變對(duì)入口導(dǎo)引輪葉的設(shè)定，使得當(dāng)渦輪機(jī)100在不同環(huán)境條件下以恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)不超過(guò)離開(kāi)渦輪機(jī)100的流體的最大速度。在該附圖中，“IGV”表示對(duì)入口導(dǎo)引輪葉的設(shè)定(即，取向角)，而“Axial Exit MN”表示當(dāng)流體離開(kāi)渦輪機(jī)時(shí)速度，其也被稱(chēng)為渦輪機(jī)馬赫數(shù)。如所示出的，隨著環(huán)境溫度升高超過(guò)約80(27℃)，可以減小入口導(dǎo)引輪葉的取向角(即，進(jìn)一步“關(guān)閉”入口導(dǎo)引輪葉)，使得不超過(guò)由最大馬赫數(shù)線(xiàn)502所表示的最大允許離開(kāi)流體速度。例如，從60至40(從16℃至4℃)，IGV取向角從約83℃(見(jiàn)點(diǎn)504)降低至81℃(見(jiàn)點(diǎn)506)，使得將離開(kāi)流體速度保持在最大馬赫數(shù)線(xiàn)502處或之下(見(jiàn)點(diǎn)508及510)。
可利用可變抽吸來(lái)確保觀察到諸如最大馬赫數(shù)線(xiàn)502的運(yùn)行極限，同時(shí)能夠最大化系統(tǒng)效率超過(guò)其他公知的控制措施(例如控制入口導(dǎo)引輪葉的設(shè)定)。例如，增大從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的百分比可減小通過(guò)渦輪機(jī)104可膨脹的壓縮機(jī)氣流量，由此當(dāng)流體離開(kāi)渦輪機(jī)時(shí)可降低流體的速度。因此，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，通過(guò)改變(在當(dāng)前情況下為增大)從渦輪壓縮機(jī)104的抽吸水平，可以降低對(duì)通過(guò)入口導(dǎo)引輪葉減小到渦輪壓縮機(jī)104的氣流的需求。如上所述，因?yàn)槌似渌?，可將抽吸空氣的增大的量供?yīng)至空氣分離單元204，由此降低對(duì)主空氣壓縮機(jī)202的需求并提高整體系統(tǒng)效率，故為了保持諸如當(dāng)流體離開(kāi)渦輪機(jī)100時(shí)流體的最大允許速度的運(yùn)行極限，改變抽吸比關(guān)閉入口導(dǎo)引輪葉更有效。
因此，在IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200運(yùn)行期間，可以改變從渦輪壓縮機(jī)104抽吸用于供應(yīng)至空氣分離單元204的壓縮空氣的量以控制渦輪機(jī)100的負(fù)載并確保保持渦輪機(jī)100的運(yùn)行邊界條件使得系統(tǒng)效率最大化。此外，來(lái)自渦輪壓縮機(jī)104的增大的抽吸壓縮空氣的供應(yīng)可降低主空氣壓縮機(jī)202的能量消耗，由此改善IGCC系統(tǒng)200的整體效率?？赏ㄟ^(guò)數(shù)種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪機(jī)100的上述控制，其包括(但不限于)在圖6-圖8中示出的控制過(guò)程。
圖6是流程圖，示出了可用來(lái)設(shè)定渦輪機(jī)100的排氣溫度(“Texh”)的示意性控制過(guò)程。在框602中，可以對(duì)渦輪壓縮機(jī)104進(jìn)行壓縮比測(cè)量。在604，可利用壓縮比測(cè)量來(lái)計(jì)算部分負(fù)載條件的Texh(即，小于約96％的基本負(fù)載的運(yùn)行條件)。然后基于開(kāi)關(guān)608的狀態(tài)可將計(jì)算得到的部分負(fù)載Texh傳遞至“最小選擇”框606。如果判定渦輪機(jī)100工作在部分負(fù)載條件下，則可以關(guān)閉開(kāi)關(guān)608，由此允許計(jì)算得到的部分負(fù)載Texh通過(guò)到達(dá)最小選擇框606。另一方面，如果判定渦輪機(jī)100未工作在部分負(fù)載條件下，則可將開(kāi)關(guān)608置于打開(kāi)狀態(tài)，由此不會(huì)將部分負(fù)載Texh傳輸至最小選擇框606。
在框610，可根據(jù)測(cè)量壓縮機(jī)壓縮比602以及公知的燃燒室離開(kāi)溫度極限612來(lái)完成對(duì)另一Texh設(shè)定點(diǎn)的計(jì)算，該公知的燃燒室離開(kāi)溫度極限612由用于燃燒室106的最大允許離開(kāi)溫度來(lái)表示。然后可將從框610計(jì)算得到的溫度Texh輸入至最小選擇框606。最小選擇框606然后從兩個(gè)輸入(即，在來(lái)自框604(假設(shè)開(kāi)關(guān)608處于關(guān)閉位置)及框610的輸入之前)選擇最小Texh設(shè)定點(diǎn)。
第二最小選擇(最小選擇框613)可從通過(guò)最小選擇框606供應(yīng)至其的輸入以及來(lái)自框614的輸入選擇最小計(jì)算Texh設(shè)定點(diǎn)。在框614，可根據(jù)框602的壓縮機(jī)壓縮比以及公知的渦輪機(jī)入口最大溫度616(即，于渦輪機(jī)入口處的最大允許溫度)來(lái)進(jìn)行Texh設(shè)定點(diǎn)計(jì)算?？蛇x擇進(jìn)入最小選擇框613的這兩個(gè)輸入的最小者，而結(jié)果可變?yōu)門(mén)exh設(shè)定點(diǎn)618。
圖7是流程圖，示出了可用來(lái)計(jì)算用于入口導(dǎo)引輪葉的設(shè)定點(diǎn)的示意性控制過(guò)程，其可確定渦輪機(jī)100的入口導(dǎo)引輪葉的取向角。在框702，可根據(jù)Texh 704的檢測(cè)值、渦輪機(jī)排氣706的壓力的檢測(cè)值、以及公知的最大允許渦輪機(jī)排氣流率707來(lái)計(jì)算目標(biāo)渦輪機(jī)排氣流率。然后可將于框702計(jì)算的目標(biāo)渦輪機(jī)排氣流率與以下數(shù)據(jù)一同輸入框708測(cè)量環(huán)境溫度710、測(cè)量環(huán)境氣壓712、以及測(cè)量燃料流率714。通過(guò)該信息，可根據(jù)業(yè)界公知的方法來(lái)計(jì)算目標(biāo)導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)。
然后可將于框708計(jì)算的值輸入最小選擇框716。最小選擇框716可從以下選擇入口導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)值1)于框708計(jì)算得到的入口導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)；通過(guò)業(yè)界公知的方法計(jì)算得到的部分負(fù)載入口導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)；以及公知的最大允許入口導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)720。然后選擇于最小選擇框716處的判定最小值作為入口導(dǎo)引輪葉設(shè)定點(diǎn)722。
圖8是流程圖，示出了用于計(jì)算渦輪壓縮機(jī)104抽吸設(shè)定點(diǎn)(即，被抽吸并供應(yīng)至空氣分離單元204的來(lái)自渦輪壓縮機(jī)104的壓縮空氣的量或百分比)的示意性控制過(guò)程。在框802，可以計(jì)算測(cè)量渦輪機(jī)負(fù)載804與目標(biāo)渦輪機(jī)負(fù)載806之間的差。可通過(guò)業(yè)界公知的裝置及系統(tǒng)(包括精密能量分析儀、瓦特-小時(shí)儀或其他類(lèi)似的裝置及系統(tǒng))來(lái)測(cè)量渦輪機(jī)負(fù)載。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可通過(guò)裝置、控制器及系統(tǒng)(包括可編程邏輯控制器或其他類(lèi)似的裝置、控制器及系統(tǒng))來(lái)將測(cè)量得到的渦輪機(jī)負(fù)載804與目標(biāo)渦輪機(jī)負(fù)載806進(jìn)行比較(并計(jì)算差)。然后可將計(jì)算得到的差輸入負(fù)載PID控制器808或其他類(lèi)似的裝置，并可以計(jì)算抽吸設(shè)定點(diǎn)810(即，應(yīng)當(dāng)從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量)。然后可將抽吸設(shè)定點(diǎn)810應(yīng)用于諸如蝶形閥的閥或其他類(lèi)似的渦輪壓縮機(jī)104內(nèi)的裝置或渦輪壓縮機(jī)104與空氣分離單元204之間的管路，使得從渦輪壓縮機(jī)104抽吸需要的壓縮空氣的量。然后可將從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣經(jīng)由上述管路及閥供應(yīng)至空氣分離單元204。
如上所述，可通過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的計(jì)算機(jī)化工廠運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)并控制從渦輪壓縮機(jī)104抽吸可變量的壓縮空氣并將抽吸的壓縮空氣供應(yīng)至空氣分離單元204以控制渦輪機(jī)負(fù)載的整體過(guò)程。運(yùn)行系統(tǒng)可包括任何合適的強(qiáng)力固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置。運(yùn)行系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)，但這僅是合適的強(qiáng)力控制系統(tǒng)的示例，其落入本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。例如(并非限制)，操作系統(tǒng)可包括至少一個(gè)硅控整流器(SCR)、半導(dǎo)體閘流管、MOS控制半導(dǎo)體閘流管(MCT)以及絕緣門(mén)雙極晶體管。還可應(yīng)用該操作系統(tǒng)作為諸如ASIC的單一特定用途集成電路，其具有用于整體系統(tǒng)級(jí)控制的主要或中央處理器部分、以及用于在中央處理器部分的控制下進(jìn)行各種不同具體結(jié)合、功能及其他處理的獨(dú)立部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的是，還可利用諸如硬布線(xiàn)電子或邏輯電路(包括諸如PLD、PAL、PLA等獨(dú)立器件電路或可編程邏輯裝置)的各種獨(dú)立功用或可編程集成或其他電子電路或裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)該操作系統(tǒng)。還可單獨(dú)或與一種或更多種外圍數(shù)據(jù)及信號(hào)處理裝置一起利用諸如微處理器或微控制器的合適的可編程通用計(jì)算機(jī)或諸如CPU或MPU的其他處理器裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)該操作系統(tǒng)。總而言之，可以利用任何其上有限態(tài)機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯流程圖200的裝置或類(lèi)似裝置作為該操作系統(tǒng)。如所示出的，對(duì)于最大數(shù)據(jù)/信號(hào)處理能力及速度而言，分布式處理構(gòu)造是優(yōu)選的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，操作系統(tǒng)還可控制IGCC動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)200的閥及其他機(jī)械系統(tǒng)的操作(即，打開(kāi)、關(guān)閉、或其他設(shè)定)，并接收來(lái)自傳輸相關(guān)于系統(tǒng)控制的信息的傳感器的輸出。
總而言之，如果測(cè)量渦輪機(jī)負(fù)載大于目標(biāo)渦輪機(jī)負(fù)載，則可以增大從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量。類(lèi)似的，如果測(cè)量渦輪機(jī)負(fù)載小于目標(biāo)渦輪機(jī)負(fù)載，則可以減小從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量。此外，如果增大從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量，則由主空氣壓縮機(jī)202進(jìn)行的壓縮空氣的供應(yīng)可減小約相同的量(由此由空氣分離單元204接收的總的供應(yīng)量大體保持不變)。另一方面，如果減小從渦輪壓縮機(jī)104抽吸的壓縮空氣的量，則由主空氣壓縮機(jī)202進(jìn)行的壓縮空氣的供應(yīng)可增大約相同的量。
如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可以利用其他控制過(guò)程、方法及系統(tǒng)來(lái)改變抽吸水平由此有效地控制渦輪機(jī)負(fù)載。應(yīng)當(dāng)清楚的是，以上技術(shù)僅涉及本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，可以進(jìn)行各種改變及修改而不脫離由以下權(quán)利要求及其等同物界定的本申請(qǐng)的精神及范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的負(fù)載的方法，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)是包括空氣分離單元(204)的整體氣化聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)(200)的一部分，所述方法包括以下步驟抽吸一定量的由渦輪壓縮機(jī)(104)壓縮的壓縮空氣；將所述抽吸的一定量的壓縮空氣供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)；以及根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括向所述空氣分離單元(204)供應(yīng)來(lái)自主空氣壓縮機(jī)(202)的壓縮空氣的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括根據(jù)從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣量的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中壓縮空氣的組合供應(yīng)包括通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣的量以及從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣的量；并且其中所述壓縮空氣的組合供應(yīng)包括滿(mǎn)足所述空氣分離單元(204)需求的壓縮空氣的總供應(yīng)的壓縮空氣的供應(yīng)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述根據(jù)從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣的量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣的量的步驟包括當(dāng)增大從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣的量時(shí)通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)減小供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣的量的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述根據(jù)從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣的量通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)來(lái)改變供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣的量的步驟包括當(dāng)減小從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的壓縮空氣的量時(shí)通過(guò)所述主空氣壓縮機(jī)(202)增大供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)的壓縮空氣的量的步驟。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述根據(jù)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟包括以下步驟測(cè)量所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的實(shí)際負(fù)載；以及將所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的所述需求負(fù)載進(jìn)行比較。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中根據(jù)所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載與所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的所述需求負(fù)載的比較來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括如果所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載大于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的所述需求負(fù)載，則增大從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括如果所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的所述實(shí)際負(fù)載小于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的所述需求負(fù)載，則減小從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量的步驟。
全文摘要
一種控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的負(fù)載的方法，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)是包括空氣分離單元(204)的整體氣化聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)(200)的一部分，所述方法包括以下步驟(1)抽吸一定量的由渦輪壓縮機(jī)(104)壓縮的壓縮空氣；(2)將所述抽吸的一定量的壓縮空氣供應(yīng)至所述空氣分離單元(204)；以及(3)根據(jù)用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的需求負(fù)載來(lái)改變從所述渦輪壓縮機(jī)(104)抽吸的所述壓縮空氣的量。
文檔編號(hào)F02C7/057GK101029598SQ20071008502
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者J·A·韋斯特, R·T·塔徹爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司