[發明專利]用于操作燃氣渦輪的同時維持排放標準的系統和方法

在審

• 申請號: 201610743517.9
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106762158A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: D.D.范代爾;M.A.科卡;J.P.克羅辛斯基;M.K.拉爾;J.哈珀
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C9/18
• 分類號: F02C9/18;F23R3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 劉林華,譚祐祥

本文中公開了一種用于在下調模式中操作燃氣渦輪(12)的同時維持排放標準的系統和相關方法。系統包括燃氣渦輪(12)，其包括壓縮機(18)、燃燒器(26)、渦輪(30)和排出區段(38)。燃燒器(26)包括定位在多個主燃料噴嘴(104)和中心燃料噴嘴(102)下游的多個軸向分級的燃料噴射器(120)。燃氣渦輪(12)還包括放氣(20)提取口(50)，其與壓縮機(18)、壓縮機排放殼體(52)或燃燒器(26)中的至少一個流體連通。系統還包括控制器，其編程為在燃氣渦輪(12)的下調操作期間從放氣(20)提取口(50)放出壓縮的空氣(20)且激勵多個軸向分級的燃料噴射器(120)。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年8月27日提交的美國臨時申請序列號62/210,636的提交日期的權益，所述申請以其整體通過引用并入本文中。

技術領域

本發明大體上涉及燃氣渦輪發電廠，諸如具有蒸汽源和干式低NOx(DLN: Dry LowNOx)燃燒系統的聯合循環或熱電聯合發電廠。更具體地，本發明涉及用于在下調模式(turndown mode)中操作燃氣渦輪的同時維持排放標準(emission compliance)的系統和方法。

背景技術

燃氣渦輪發電廠(諸如聯合循環或熱電聯合發電廠)大體上包括：具有壓縮機、燃燒器和渦輪的燃氣渦輪；設置在渦輪下游的余熱回收蒸汽發生器(HRSG)；以及與HRSG流體連通的蒸汽渦輪。在操作期間，空氣經由進氣系統進入壓縮機，且在其朝向至少部分地包繞燃燒器的壓縮機排放或擴散器殼體發送時被逐漸地壓縮。壓縮的空氣的至少一部分與燃料混合且在限定于燃燒器內的燃燒室內焚燒，由此生成高溫和高壓燃燒氣體。

燃燒氣體沿著熱氣體路徑從燃燒器發送穿過渦輪，在該處它們在流過聯接至轉子軸的靜止輪葉和可旋轉的渦輪葉片的交替級時逐漸地膨脹。動能從燃燒氣體轉移到渦輪葉片，因此促使轉子軸旋轉。轉子軸的旋轉能可經由發電機轉換成電能。燃燒氣體作為排氣退出渦輪，且排氣進入HRSG。來自排氣的熱能被轉移到流過HRSG的一個或更多個換熱器的水，由此產生過熱蒸汽。過熱蒸汽然后發送到蒸汽渦輪中，蒸汽渦輪可用于生成另外的電力，因此提高總體發電廠效率。

對來自基于燃氣渦輪的發電廠的低排放的監管要求在這些年不斷變得更嚴苛。全世界的環境機構現在要求來自新的和現有的燃氣渦輪二者的氮的氧化物(NOx)和其他污染物和一氧化碳(CO)的甚至更低的排放水平。為了使燃料效率與排放要求平衡，各種類型的燃氣渦輪利用干式低NOx(DLN)燃燒系統，其利用貧預混燃燒技術。

General Electric公司(Schenectady, New York)的DLN-1或DLN-1+類型燃燒器是兩級預混燃燒器，其設計成用于與天然氣燃料一起使用，且可能能夠利用液體燃料來操作。DLN-1或DLN-1+類型燃燒器提供燃料噴射系統，該燃料噴射系統包括定位在燃燒器中心軸線上的副燃料噴嘴，該副燃料噴嘴由圍繞副燃料噴嘴環形地布置的多個主燃料噴嘴環繞。在基礎負載或峰值負載期間，DLN-1或DLN-1+類型燃燒器可構造成利用貧預混燃料/空氣構思來維持非常低的排出排放物水平，同時維持高水平的效率。

通常期望的是操作員在不需要發電時的時段期間下調燃氣渦輪，因此可能地節約燃料且允許再次需要電力時的快速恢復時間。然而，在低負載水平(諸如在調節操作期間)下，DLN-1或DLN-1+燃燒系統通常要求進氣放出加熱系統(inlet air bleed heatingsystem)，以實現擴展的下調NOx標準。進氣放出加熱系統添加另外的成本至發電廠操作。因此，需要提供允許用于DLN燃氣渦輪下調NOx排放標準的進氣放出加熱系統的消除的系統和方法。

發明內容

本發明的方面和優點將在下列描述中闡述，或可從描述變得明顯，或可通過本發明的實踐而習得。