[發明專利]用于運行帶有廢氣再循環的燃氣輪機發電裝置的方法

有效

• 申請號: 201210195222.4
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102767431A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: S·羅夫卡;J·赫夫曼;E·本茨;F·桑德爾;M·尼克爾斯
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F02C9/18
• 分類號: F02C9/18;F02C3/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

技術領域

本發明涉及調節帶有廢氣再循環的燃氣輪機啟動的方法和系統以及用于執行此方法的燃氣輪機發電裝置。

背景技術

廢氣的再循環是一種原則上可用于實現燃氣輪機不同目的的技術。建議廢氣再循環用于例如減少NO_X排放或減少排出的廢氣。在燃氣輪機的廢氣再循環的情況下，廢氣的主要部分從總的廢氣流中分流，并典型地在冷卻和凈化后輸送至燃氣輪機的輸入質量流或壓縮機，其中，回輸的廢氣流與新鮮空氣混合，而混合物隨后輸送給壓縮機。

有利的是，可以通過廢氣再循環提高廢氣的二氧化碳-分壓力，由此降低帶有二氧化碳分離功能的發電裝置的功率損耗和效率損耗。此外建議使用以減小燃氣輪機內吸入氣體氧濃度為目的的燃氣輪機，以便由此減小NO_X排放。

為了廢氣再循環，例如US?7536252B1描述了調整渦輪機的廢氣再循環氣流的方法，該廢氣再循環氣流通過廢氣再循環系統被引回至渦輪機的進口。在這一方法中確定額定廢氣再循環的份額，其中，廢氣再循環份額定義為廢氣流在進入渦輪機的氣流中所占的比重，并且將實際值調節至額定值。

由US?2009/0145126公知了用于運行帶有廢氣再循環的燃氣輪機的方法，其中，確定廢氣組分，而且檢驗機構允許根據被測量的廢氣組分調節廢氣再循環。尤其在啟動該燃氣輪機或燃氣輪機運行時，快速地短暫處于低負荷范圍時，這種調節可能導致不穩定的調節，這是因為廢氣組分在很大程度上取決于其在經過再循環的廢氣中的份額。此外，廢氣組分，或者燃氣輪機的進入氣體的允許組分的份額在很大程度上取決于燃氣輪機的工作點，從而使得對于特定的運行狀態來說，具有廢氣再循環的燃氣輪機的可靠運行難度增大。

為確保沒有可以燃燒的或易爆炸的燃料混合空氣殘留在再循環管道中，典型地建議在啟動燃氣輪機前清洗再循環管道，該再循環管道為此需要附加的閥門和管道。例如EP?2060772公開了用于清洗廢氣再循環系統的凈化系統。

發明內容

本發明的任務是提供一種具有廢氣再循環的燃氣輪機低負荷情況下可靠運行的方法以及用于啟動和停止燃氣輪機以及廢氣再循環的方法。

依據本發明，本發明的任務通過獨立權利要求的主題得以解決。本發明的核心是用于運行具有廢氣再循環的燃氣輪機的方法，在該方法中，在啟動和關停燃氣輪機時切斷廢氣再循環，并且在該方法中，根據燃氣輪機的運行狀態開啟或切斷廢氣再循環。

尤其是根據本方法，在具有廢氣再循環的燃氣輪機發電裝置中，該燃氣輪機發電裝置包括燃氣輪機、余熱蒸汽發生器和廢氣分配器(該廢氣分配器將燃氣輪機發電裝置的廢氣分為用于再循環到燃氣輪機吸入流中的第一廢氣流和用于排放至周圍環境的第二廢氣流)以及調整第一廢氣流的調整元件，所述調整元件在超過接通負荷之前都保持在閉合位置，這樣就沒有廢氣進入再循環管道并且燃氣輪機發電裝置的全部廢氣流作為第二廢氣流排放至周圍環境。只有在達到釋放條件后——例如在超過開啟負荷后，根據本方法打開調整元件，以便將廢氣的一部分作為第一廢氣流再循環到吸入流中。根據本發明的其他實施方式，規定壓力極限值(尤其是燃燒室或壓縮機最終壓力的極限值)、熱氣溫度的極限值或燃料質量流或者燃料調節閥位置的限度作為釋放條件。

根據燃氣輪機的啟動過程，加速至額定轉數的過程中的燃燒不穩定并且不希望出現邊界條件的額外變化。因此根據本方法的設計方案，廢氣再循環只有在達到額定轉數后才接通。

根據本發明的另一個設計方案，為了避免廢氣再循環管道被燃料殘渣污染，要在燃氣輪機停止運行前或停止時切斷廢氣再循環。

根據一個設計方案，廢氣再循環在關斷條件被低于后減小負荷時被關斷。這在另一個實施方式中是關斷負荷。

根據其他實施方式，規定壓力極限值(尤其是燃燒室或壓縮機最終壓力的極限值)、熱氣溫度的界限值或燃料質量流或者燃料調節閥位置的限度作為釋放條件。

尤其是如果廢氣再循環管道從廢氣管分岔出來，則設計一個調整元件，該調整元件在燃料殘渣進入廢氣再循環管道前關閉。

由于廢氣再循環通過風扇和冷卻器消耗輔助能量，因此在一個實施方式中，規定只有在發電機同步起或自某一個特定負荷點起開始廢氣再循環。與之相適應的是，在確定的負荷點之下，也就是在低于關斷負荷時，廢氣再循環被切斷。如果減小負荷，低于該關斷負荷時，燃氣輪機發電裝置的全部廢氣流作為第二廢氣流排放至周圍環境。根據一個實施方式，只有在開啟發電機開關時才關斷廢氣再循環。