一種燃氣輪機燃燒控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃氣輪機燃燒控制裝置及方法，更 具體地涉及一種低污染的用于氣體燃燒的燃氣輪機燃燒控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，燃氣輪發(fā)電機組的排放指標(biāo)已經(jīng)成為各國政府新建電廠的嚴格指標(biāo)，如何 降低燃氣輪機的燃燒排放已經(jīng)成為燃氣輪機投放市場的一個重要門檻。
[0003]由于在標(biāo)準(zhǔn)型燃燒室中通常采用擴散燃燒，即燃料與空氣在擴散作用下彼此相互 摻混燃燒，這種燃燒方式會使得燃燒火焰面上溫度很高，從而導(dǎo)致NOX的排放量總是很高。 為解決這個問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了多種方法：其中一種為向燃燒室內(nèi)噴射化學(xué)藥劑的方 法，來抑制NOx生成的化學(xué)過程；另一種采用干式低NOx燃燒方式，通過控制燃料和空氣的 摻混程度，把燃料與空氣預(yù)先混合成為均相的再進行燃燒，從而降低火焰面溫度，抑制NOx 生成。
[0004] 雖然以上兩種方法均能一定程度的解決問題，但是，依然存在如下不足：1、向燃 燒室內(nèi)噴射化學(xué)藥劑的方法，需要在燃氣輪機上加裝注入設(shè)備，并且運營過程中需要不斷 添加藥劑，使用成本較高，而且化學(xué)藥劑對熱端部件會有一定的腐蝕作用，也增加了維修成 本；2、采用干式低NOx燃燒方式僅采用控制的方式，可以實現(xiàn)低污染排放的效果，但干式低 NOx燃燒在運行過程中容易熄火，對控制精度要求較高，而燃氣輪機的燃燒室在高溫高壓 下，會隨著運行時間，性能發(fā)生較為明顯衰竭，此外燃氣輪機的進口溫度、進口壓力、燃料閥 的特性都會影響燃燒控制精度，這使得傳統(tǒng)的干式低NOx燃燒控制每過一段時間就需要調(diào) 整控制參數(shù)，這給電廠的運營帶來了十分的不便。
[0005]因此，針對以上不足，需要提供一種低污染的用于氣體燃燒的燃氣輪機燃燒控制 裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種燃氣輪機燃燒控制裝置及方法，可以根據(jù)燃 氣輪機的實際情況，自動的實時調(diào)整燃料和空氣的摻混程度，保持N0 X的排放量最低，解決 由于現(xiàn)有技術(shù)中無法進行自動調(diào)節(jié)，每隔一段時間需要人工調(diào)整控制參數(shù)，致使精度較低、 運營不便的問題，以及由于使用化學(xué)藥劑，導(dǎo)致使用成本高、維修成本高、設(shè)備易被腐蝕的 問題。
[0008](二）技術(shù)方案
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種燃氣輪機燃燒控制裝置，包括控制模 塊、測量裝置和閥門組，所述測量裝置包括設(shè)置于發(fā)電機上的負荷傳感器、設(shè)置于氣體燃料 罐上的燃料測溫傳感器，以及設(shè)置于壓氣機入口的溫度傳感器和壓力傳感器；所述閥門組 包括至少兩個并聯(lián)的控制閥，所述氣體燃料罐通過所述閥門組與燃燒室連通；所述負荷傳 感器、燃料測溫傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和閥門組均與所述控制模塊電連接，所述 負荷傳感器、燃料測溫傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器將測量數(shù)據(jù)傳遞至所述控制模塊， 所述控制模塊根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)計算出各控制閥的開度值并控制所述閥門組。
[0010] 優(yōu)選的，前述控制模塊包括依次電連接的換算負荷模塊、流量分配模塊和閥門模 塊；所述負荷傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與所述換算負荷模塊連接，所述燃料測溫 傳感器與所述閥門模塊連接，所述閥門模塊還分別與所述控制閥電連接。
[0011] 優(yōu)選的，前述氣體燃料罐與所述閥門組通過一截止閥連通。
[0012] 優(yōu)選的，前述負荷傳感器、燃料測溫傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器的數(shù)量為一 個或多個。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種燃氣輪機燃燒控制裝置的控制方法，包括以下步驟：
[0014] S1、通過所述負荷傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器測量得到的發(fā)電機負荷值、壓 氣機入口的溫度值和壓力值，并計算出換算負荷值，所述換算負荷值的計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種燃氣輪機燃燒控制裝置，其特征在于；包括控制模塊、測量裝置和閥口組，所述 測量裝置包括設(shè)置于發(fā)電機上的負荷傳感器、設(shè)置于氣體燃料罐上的燃料測溫傳感器，W 及設(shè)置于壓氣機入口的溫度傳感器和壓力傳感器；所述閥口組包括至少兩個并聯(lián)的控制 閥，所述氣體燃料罐通過所述閥口組與燃燒室連通；所述負荷傳感器、燃料測溫傳感器、溫 度傳感器、壓力傳感器和閥口組均與所述控制模塊電連接，所述負荷傳感器、燃料測溫傳感 器、溫度傳感器和壓力傳感器將測量數(shù)據(jù)傳遞至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述測 量數(shù)據(jù)計算出各控制閥的開度值并控制所述閥口組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒控制裝置，其特征在于；所述控制模塊包括依 次電連接的換算負荷模塊、流量分配模塊和閥口模塊；所述負荷傳感器、溫度傳感器和壓力 傳感器均與所述換算負荷模塊連接，所述燃料測溫傳感器與所述閥口模塊連接，所述閥口 模塊還分別與所述控制閥電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒控制裝置，其特征在于；所述氣體燃料罐與所 述閥口組通過一截止閥連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣輪機燃燒控制裝置，其特征在于：所述負荷傳感器、燃料 測溫傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器的數(shù)量為一個或多個。
5. -種燃氣輪機的燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于：包括W下步驟： 51、 通過所述負荷傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器測量得到的發(fā)電機負荷值、壓氣機 入口的溫度值和壓力值，并計算出換算負荷值，所述換算負荷值的計算公式為：
其中，PW為發(fā)電機負荷值，TO為壓氣機入日的溫度值，P0為壓氣機入日的壓力值，PW, 為換算負荷值； 52、 通過燃氣輪機的總?cè)剂狭髁靠刂颇K獲取總?cè)剂狭髁恐担鶕?jù)總?cè)剂狭髁恐岛蛽Q 算負荷值計算出閥口組中各控制閥的指令流量值和每個控制閥占總?cè)剂狭髁康陌俜直龋? 53、 根據(jù)低污染燃燒所需的燃料溫度設(shè)置燃料溫度設(shè)定值，通過所述燃料測溫傳感器 測得的燃料溫度值、燃料溫度設(shè)定值和各控制閥的指令流量值計算出修正指令值，所述修 正指令值的計算公式為：
其中，Tg。為燃料溫度值，Td。為燃料溫度設(shè)定值，RFRi為每個控制閥占總?cè)剂狭髁康陌?分比，CRFRi為修正指令值； 54、 對所述修正指令值采用插值法計算出各控制閥的開度值，并根據(jù)所述開度值控制 各控制閥的開度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃氣輪機燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟 S1中，所述發(fā)電機負荷值為一個或多個負荷傳感器測得的電機負荷測量值的最大值，所述 壓氣機入口的溫度值和壓力值分別為一個或多個溫度傳感器和壓力傳感器測得的壓氣機 入口的溫度測量值和壓力測量值的中間值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃氣輪機燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟 S2中，所述各控制閥的指令流量值和每個控制閥占總?cè)剂狭髁康陌俜直鹊挠嬎愎綖椋篎Ri=PFR 1X FR;RFRi=fLim (FRi); FR2= PFR2X (FR-RFRi)； FRi= PFR iX (FR-RFR1-RFR2-----RFRh); RFRi=fumW; ? ? ? FRn= FR-RFR1-RFR2-RFR3--RFRn_i;RFRn= f Lim(FRN); 其中，F(xiàn)R為總?cè)剂狭髁恐?，F(xiàn)Ri為各個控制閥的指令流量值，i= 1，2,…，N，N為控制閥 的數(shù)量，fum為通用的輸出飽和函數(shù)，PFRi是每個控制閥占總?cè)剂狭髁康陌俜直取?br>8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃氣輪機燃燒控制裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟S3中，所述燃料溫度值為一個或多個燃料測溫傳感器測得的燃料溫度測量值的最大值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃氣輪機燃燒控制裝置，其測量裝置包括設(shè)置于發(fā)電機上的負荷傳感器、設(shè)置于氣體燃料罐上的燃料測溫傳感器，以及設(shè)置于壓氣機入口的溫度傳感器和壓力傳感器；閥門組包括至少兩個并聯(lián)的控制閥；負荷傳感器、燃料測溫傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器將測量數(shù)據(jù)傳遞至控制模塊，控制模塊控制閥門組。本發(fā)明提供的燃氣輪機燃燒裝置的控制方法，可以根據(jù)燃氣輪機運行狀態(tài)、進氣溫度、進氣壓力、控制閥特性、燃料溫度等實際情況自動實時調(diào)整燃料和空氣的摻混程度，保持燃氣輪機的NOx排放最低。本發(fā)明提供的燃氣輪機燃燒控制裝置及方法，可以根據(jù)燃氣輪機的實際情況，自動的實時調(diào)整燃料和空氣的摻混程度，保持NOx的排放量最低。
【IPC分類】F02C9-28
【公開號】CN104791107
【申請?zhí)枴緾N201510115245
【發(fā)明人】何皚, 劉月, 黃玉柱
【申請人】北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月16日