[發明專利]貧燃料吸入燃氣輪機的控制方法及控制裝置

有效

• 申請號: 201480009898.7
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN105026733B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 黑坂聰;山崎義弘;堂浦康司
• 申請（專利權）人: 川崎重工業株式會社
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C6/18;F02C7/00;F02C7/04;F02C7/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 謝順星,張晶

相關申請

本申請要求2013年2月22日申請的日本專利申請2013-032828的優先權，將其全部內容以參照的方式引入作為本申請的一部分。

技術領域

本發明涉及一種控制貧燃料吸入燃氣渦輪發動機的方法及裝置，所述貧燃料吸入燃氣渦輪發動機將煤礦中產生的CMM(Coal Mine Methane；煤礦甲烷)、VAM(Ventilation Air Methane；煤礦通風甲烷)等低熱值氣體用作燃料。

背景技術

已提出一種貧燃料吸入燃氣渦輪發動機，其將煤礦中產生的CMM與VAM或空氣進行混合等，吸入發動機，通過催化式的燃燒器使所含的可燃成分燃燒(例如，參照專利文獻1)。在使用催化燃燒器的燃氣輪機中，在吸氣溫度低的情況下，由于催化燃燒器的入口溫度降低，導致催化劑陷入非活性狀態，有可能導致燃燒器失火而不能維持運行。

作為用于防止這種催化燃燒器入口溫度降低的控制，已提出在將規定濃度的燃料與空氣混合利用的燃氣輪機中，根據催化劑的壓力損失來調整供給的空氣流量及燃料流量的方法(例如，參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開2010-019247號公報

專利文獻2：日本專利公開平成05-203151號公報

發明內容

(一)要解決的技術問題

然而，在根據催化劑的壓力損失進行參數校正的控制中，在燃氣渦輪發動機啟動前以及啟動時吸氣溫度降低的情況下很難進行適當的控制。此外，在將煤礦中產生的CMM用作燃料的貧燃料吸入燃氣渦輪發動機中，由于燃料濃度不停變動，因此在催化燃燒器入口溫度降低時進行直接增加燃料流量的控制的情況下，有作為燃燒成分的甲烷供給過剩，催化劑燒壞發生的可能性。

因此，本發明的目的在于提供一種燃氣渦輪發動機的控制方法及控制裝置，即使在貧燃料吸入燃氣渦輪發動機的吸氣溫度降低的情況下，也能夠防止催化燃燒器的失火，穩定地維持運行狀態。

(二)技術方案

為了實現上述目的，本發明的燃氣渦輪發動機的控制方法或控制裝置控制以下貧燃料吸入燃氣渦輪發動機，該貧燃料吸入燃氣渦輪發動機具備催化式的燃燒器和熱交換器，將低濃度甲烷氣體中所含的可燃成分用作燃料，其中，所述催化式的燃燒器使通過壓縮機壓縮的壓縮氣體燃燒，并向渦輪供給，所述熱交換器將來自所述渦輪的廢氣作為加熱介質來加熱所述壓縮氣體；在流入該燃氣渦輪發動機的壓縮機的吸入氣體的溫度低于規定值的情況下，根據所述吸入氣體的溫度使該發動機的轉速降低。轉速的控制具體而言通過以下方式進行，通過介于由該燃氣渦輪發動機驅動的發電機與外部電力系統之間的功率轉換裝置來降低所述發電機的轉速。

根據該結構，通過根據吸氣溫度進行貧燃料吸入渦輪發動機的轉速控制，可維持催化劑入口溫度。由于基于吸氣溫度的轉速控制，即，轉速指令值的校正不僅在燃氣渦輪發動機的額定運行中進行，也能夠在燃氣渦輪發動機啟動時或啟動前進行，因此能夠切實地防止由于催化式燃燒器的吸氣溫度降低導致的失火，穩定地維持燃氣渦輪發動機的運行狀態。

在本發明的一個實施方式的燃氣渦輪發動機的控制方法或控制裝置中，轉速的控制具體而言優選通過以下方式進行，通過介于由該燃氣渦輪發動機驅動的發電機與外部電力系統之間的功率轉換裝置來降低所述發電機的轉速。在燃料濃度不停變動的貧燃料吸入燃氣渦輪發動機中，如果通過調整燃料流量來進行轉速控制，則容易引起催化燃燒器的燒壞或失火，但通過借助于功率轉換裝置進行轉速控制，能夠實現穩定的控制。

在本發明的一個實施方式的燃氣渦輪發動機的控制方法或控制裝置中，也可以在所述燃氣渦輪發動機中進一步設置抽氣路和抽氣閥，其中，所述抽氣路從所述壓縮氣體的通路將壓縮氣體抽向所述廢氣的通路，所述抽氣閥調整通過所述抽氣路的抽出氣體的流量，通過增大所述抽氣閥的開度使所述燃燒器的入口溫度上升。根據該結構，在吸氣溫度降低時，在即使通過上述轉速控制也不能維持催化式燃燒器的入口溫度的情況下，也能夠切實地維持燃燒器的入口溫度，使燃氣渦輪發動機進一步穩定地運行。

權利要求書及/或說明書及/或說明書附圖所公開的至少兩種結構的任意組合均包含在本發明中。特別是權利要求書的各權利要求中的兩項以上的任意組合也包含在本發明中。

附圖說明