[发明专利]用于调节接收再循环排气的涡轮机械的运行的方法

说明书

发明背景

本发明涉及排气再循环系统，且更具体地，涉及用于在排气重新 进入涡轮机械的一部分之后调节涡轮机械的运行的方法和系统。

对于氮氧化物(以下称作NOx)和二氧化碳(以下称作“CO₂”)以及 硫氧化物(以下称作SOx)的排放对环境的长期影响的关注日益增加。 涡轮机械(诸如燃气轮机)可排出的排放物的可允许水平受到严格的管 制。涡轮机械的操作人员需要用于降低所排放的NOx、CO₂和SOx 的水平的方法。

相当数量的可冷凝蒸气存在于排气流中。这些蒸气通常包含多种 成分，例如水、酸、醛、烃(hydrocarbons)、硫氧化物和氯化物。未经 处理的情况下，若允许这些成分进入燃气轮机，其将加快内部部件的 腐蚀和污染。

排气再循环(EGR)通常涉及使所放出的排气的一部分再循环通过 涡轮机械的入口部分，在那里，在燃烧之前，排气与引入的空气流混 合。该过程可促进集中的CO₂的去除及隔离(sequestration)，且还可以 降低NOx的排放水平。

当前已知的EGR系统存在一些问题。当再循环的排气与入口空 气相混合(形成入口流体)并进入涡轮机械时，在恒压下的比热(Cp)显 著地不同于入口空气的Cp。另外，着火温度(firing temperature)与排气 温度之间的关系与Cp的变化成比例地改变。当涡轮机械被控制至给 定的排气温度时，较高的Cp将导致在至涡轮机械的入口处有较低的 着火温度，这将严重影响机器的热耗率(heat rate)和效率。

通常，基于控制曲线或类似的结合包括排气温度、压缩机增压比 (compressor pressure ratio)等等在内的涡轮机械运行数据的模型来运行 涡轮机械。涡轮机械的控制通常依赖于相对地固定的入口流体(inlet fluid)的成分，以保持优化的效率和热耗率。当前的控制方法通常不考 虑由于再循环的排气的原因而引起的在着火温度与排气温度之间关 系的变化。

因为上述原因，所以需要一种在EGR系统运行时调节涡轮机械 运行的方法。该方法应当考虑到维持所需的着火温度的范围。该方法 还应考虑到将EGR系统的运行与着火温度的调节结合起来。

发明内容

根据本发明的一种实施例，提供了一种调节涡轮机械105运行的 方法，其中，涡轮机械105产生排气流170且包括有入口段(inlet section)110；该方法包括：提供至少一个排气再循环(EGR)系统107， 该排气再循环(EGR)系统107包括：至少一个EGR流调控装置135和 至少一个流控制装置；其中，EGR使排气流170再循环到涡轮机械 105的入口段110；确定入口流体的组成(composition)210；其中，该 组成包括至少一种成分(constituent)；以及，基于入口流体的组成而调 节涡轮机械105的排气温度定点(setpoint)250。该方法还可包括接收涡 轮机械运行数据220，其中，涡轮机械运行数据包括压缩机增压比和 排气温度。

接收涡轮机械运行数据的步骤可包括从控制曲线库中选择至少 一条替代用控制曲线(replacement control curve)230，240。此处，该方 法还可包括利用入口的组成和涡轮机械运行数据来选择替代用控制 曲线230。此处，该方法还可包括在第一替代用控制曲线和第二替代 用控制曲线之间进行插值以确定排气温度定点250。

备选地，该方法还可包括涡轮机械运行模型，其中，该涡轮机械 运行模型确定替代用排气温度定点340。此处，该方法还可包括应用 该替代用排气温度定点350。

备选地，该方法还可包括：重查(reviewing)控制曲线430；以及， 从调节因子表中选择至少一个调节因子440。此处，该方法还可包括， 在选择该至少一个调节因子时，重查入口的组成和涡轮机械运行数据 410，420。另外，该方法还可包括，将调节因子应用于控制曲线460， 其中，该调节因子可修改排气温度定点。

附图说明

图1是显示本发明的实施例的运行所在环境的示意图。

图2是流程图，其显示了基于本发明的第一实施例来调节涡轮机 械运行的方法的示例。

图3是流程图，其显示了基于本发明的第二实施例来调节涡轮机 械运行的方法的示例。