專利名稱:燃?xì)鉁u輪機(jī)排放物控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)鉁u輪機(jī)排放物控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：配置用于產(chǎn)生排氣的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；配置用于從所述排氣產(chǎn)生處理后排氣的選擇性催化還原系統(tǒng)；和控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)包括：配置用于調(diào)節(jié)所述選擇性催化還原系統(tǒng)的運(yùn)行的第一控制器；配置用于調(diào)節(jié)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的第二控制器；和優(yōu)化器，所述優(yōu)化器配置用于協(xié)調(diào)所述第一控制器和所述第二控制器的運(yùn)行以便同時(shí)最大化所述排氣中的排放化合物的第一水平和調(diào)節(jié)還原劑到所述選擇性催化還原系統(tǒng)中的噴射，以便使所述處理后排氣中的所述排放化合物的第二水平降低至所述處理后排氣中的所述排放化合物的第一期望水平。
【專利說明】燃?xì)鉁u輪機(jī)排放物控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書中所公開的主題涉及渦輪機(jī)系統(tǒng)，并且更確切地說，涉及用于調(diào)節(jié)這類渦輪機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的排放物的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)通常包括具有壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪機(jī)的至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃燒器配置用于使燃料和壓縮空氣的混合物燃燒以便生成熱的燃燒氣體，所述熱的燃燒氣體進(jìn)而驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的葉片。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣可包括某些副產(chǎn)物，如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)和未燃盡的碳?xì)浠衔铩Ｒ话銇碚f，合乎期望的是在將排氣釋放到大氣中之前消除或大幅減少排氣中的這類副產(chǎn)物的量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]下文概述與原始所要求的發(fā)明在范圍上相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例。這些實(shí)施方案并非意圖限制所要求的發(fā)明范圍，相反，這些實(shí)施方案僅僅意圖簡(jiǎn)要概述本實(shí)用新型的可能形式。實(shí)際上，本實(shí)用新型可以涵蓋可與下述實(shí)施例類似或不同的各種形式。
[0004]在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括:配置用于產(chǎn)生排氣的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；配置用于從所述排氣產(chǎn)生處理后排氣的選擇性催化還原系統(tǒng)；以及控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)包括:配置用于調(diào)節(jié)選擇性催化還原系統(tǒng)的運(yùn)行的第一控制器；配置用于調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的第二控制器；以及優(yōu)化器，所述優(yōu)化器配置用于協(xié)調(diào)第一控制器和第二控制器的運(yùn)行以便同時(shí)增大排氣中的排放化合物的第一水平和調(diào)節(jié)還原劑到選擇性催化還原系統(tǒng)中的噴射，以便使處理后排氣中的排放化合物的第二水平降低至處理后排氣中的排放化合物的第一期望/所需水平。
[0005]其中，所述優(yōu)化器配置用于調(diào)節(jié)所述選擇性催化還原系統(tǒng)中的未反應(yīng)還原劑的第一量，以實(shí)現(xiàn)所述未反應(yīng)還原劑的第二期望值。
[0006]其中，所述控制系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制器配置用于調(diào)節(jié)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)，以增加所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的所述排氣中的所述排放化合物的所述第一水平。
[0007]在第二實(shí)施例中，一種操作渦輪機(jī)系統(tǒng)的方法包括:在低于全負(fù)載下操作渦輪機(jī)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)；操作選擇性催化還原系統(tǒng)以使燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣中的排放化合物的水平降低至期望水平；確定選擇性催化還原系統(tǒng)的可用的未使用的能力/容量(capacity)以進(jìn)一步降低燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣中的排放化合物的水平；以及通過調(diào)整燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)來增加燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣中的排放化合物的水平。
[0008]在第三實(shí)施例中，一種操作渦輪機(jī)系統(tǒng)的方法包括:設(shè)定離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)并進(jìn)入選擇性催化還原系統(tǒng)的排氣中的排放化合物的第一量的第一期望值(或者稱為“所需值”)，所述選擇性催化還原系統(tǒng)配置用于將排氣處理成處理后排氣；設(shè)定選擇性催化還原系統(tǒng)中的還原劑遺漏(slip)的第二量的第二期望值；設(shè)定離開選擇性還原系統(tǒng)的過程排氣中的排放化合物的第三期望值；將還原劑噴射到選擇性催化還原系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)還原劑遺漏的所述第二量的所述第二期望值；確定針對(duì)離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)并進(jìn)入選擇性催化還原系統(tǒng)的排氣中的排放化合物的所述第一量的所述第一期望值的調(diào)整，以便設(shè)定所述排放化合物的所述第一量的新的第一期望值；以及調(diào)整燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)以實(shí)現(xiàn)排放化合物的所述第一量的所述新的第一期望值。

【附圖說明】

[0009]在參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明后，將更好地理解本實(shí)用新型的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，類似的字符表示所有附圖中類似的部分，其中:
[0010]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的渦輪機(jī)系統(tǒng)的方框圖，所述渦輪機(jī)系統(tǒng)包括用于控制渦輪機(jī)系統(tǒng)的排放物的系統(tǒng)；
[0011]圖2是用于控制圖1所示渦輪機(jī)系統(tǒng)的排放物的方法的流程圖；以及
[0012]圖3是用于控制圖1所示渦輪機(jī)系統(tǒng)的排放物的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下文將對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例進(jìn)行描述。為了簡(jiǎn)要描述這些實(shí)施例，本說明書中可能不會(huì)描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中開發(fā)任何此類實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案時(shí)，均必須做出與實(shí)現(xiàn)方案特定相關(guān)的各種決定，以實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的特定目標(biāo)，如是否要遵守與系統(tǒng)相關(guān)以及與業(yè)務(wù)相關(guān)的限制，這些限制可能會(huì)因?qū)崿F(xiàn)方案的不同而有所不同。此外，應(yīng)了解，此類開發(fā)工作可能復(fù)雜而且耗時(shí)，但對(duì)所屬領(lǐng)域中受益于本實(shí)用新型的普通技術(shù)人員而言，這將仍是設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)中的常規(guī)任務(wù)。
[0014]當(dāng)介紹本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一(a)”、“一個(gè)(an)”、“該(the)”和“所述(said) ”旨在表示存在一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括(comprising) ”、“包括(including) ”和“具有(having) ”旨在是包括性的，并且表示除了所列元件外，可能還存在其他元件。
[0015]本實(shí)用新型的實(shí)施例總體涉及用于控制燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的排放物的技術(shù)。例如，在燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可使燃料燃燒以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)的燃燒氣體，每一個(gè)所述渦輪機(jī)級(jí)均具有多個(gè)葉片。取決于所燃燒的燃料類型，由燃燒過程所產(chǎn)生的排氣排放物可包括氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)和未燃盡的碳?xì)浠衔铩Ｍǔ?，燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)(如燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備)所釋放的排氣的成分受到嚴(yán)格的監(jiān)管要求。僅作為實(shí)例，法規(guī)可能要求釋放到大氣中的排氣的NOx成分不大于閾值水平，如百萬分之3 (3ppm)。
[0016]一種用于移除或減少排氣流中的量的技術(shù)是選擇性催化還原(SCR)。在SCR過程中，使還原劑，如氨(NH3)噴射到排氣流中并且與NOx反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N2)和水(H2O) JCR過程的有效性可至少部分地取決于噴射到排氣流中的還原劑的量。然而，當(dāng)還原劑被過度噴射到排氣流中時(shí)，多余的還原劑可不與NOx反應(yīng)。因此，一定量的還原劑可“遺漏(slip)”或經(jīng)過過SCR過程而不發(fā)生反應(yīng)。
[0017]另一種用于移除或減少排氣流中的NOx(或其他排放化合物)的量的技術(shù)是調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。例如，可調(diào)節(jié)燃料系統(tǒng)運(yùn)行(例如，調(diào)整燃料-空氣比、燃料分流等)以便在燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器內(nèi)維持低的火焰溫度，并且從而降低NOx排放水平。再例如，將水或蒸汽噴射到燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器中可降低NOx排放水平。然而，水或蒸汽噴射可增加渦輪機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的燃燒動(dòng)力學(xué)(例如，聲學(xué)振蕩和/或壓力振蕩)。因此，可能合乎期望的是，監(jiān)測(cè)和/或調(diào)節(jié)噴射到渦輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器中的水或蒸汽的量。
[0018]這樣，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，一種渦輪機(jī)系統(tǒng)(如簡(jiǎn)單循環(huán)重負(fù)載燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)衍生物燃燒系統(tǒng))可包括配置用于調(diào)節(jié)和協(xié)調(diào)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的各種排放物控制技術(shù)(例如，燃料/空氣比、火焰溫度、蒸汽噴射、水噴射、燃料成分等)的控制系統(tǒng)以及用以實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的排放物(例如，煙囪排放物)的期望質(zhì)量的選擇性催化還原系統(tǒng)(例如，排氣段中的選擇性催化還原系統(tǒng))。例如，如以下將進(jìn)一步描述，控制系統(tǒng)可配置用于利用SCR系統(tǒng)的可用的^,還原能力來降低NOx排放水平，同時(shí)使得能夠減少燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)中的排放物控制措施的使用。以這種方式，可調(diào)整燃料系統(tǒng)運(yùn)行(例如，可增大或減小燃料/空氣比)、可減少蒸汽或水噴射、或可調(diào)整或改進(jìn)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的其他運(yùn)行參數(shù)，以減少燃燒動(dòng)力學(xué)(例如，聲學(xué)振蕩和/或壓力振蕩)、并且從而減少燃燒器和/或渦輪機(jī)硬件的機(jī)械疲勞和熱疲勞。另外，可提高渦輪機(jī)系統(tǒng)的性能、功率輸出和效率。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，可預(yù)設(shè)定或預(yù)定燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)所產(chǎn)生的量的變化(例如，傳送至SCR系統(tǒng)的排氣中的NOx的量的變化)。例如，可將燃?xì)鉁u輪機(jī)的NOx排放物預(yù)定為燃?xì)鉁u輪機(jī)負(fù)載的函數(shù)。這樣，SCR系統(tǒng)的控制器可配置用于將適當(dāng)量的還原劑(例如，基于燃?xì)鉁u輪機(jī)所產(chǎn)生的排氣中的NOx的量)噴射到SCR系統(tǒng)中，以便維持燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的排放物(例如，煙囪排放物(stack emiss1ns))的排放水平(例如，NOx水平)低于閾值水平。在另一個(gè)實(shí)施例中，可同時(shí)控制SCR系統(tǒng)中的還原劑“遺漏”的量(例如，未反應(yīng)的還原劑的量)和燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的排放物(例如，煙囪排放物)中的NOx的量，來減少渦輪燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中的、導(dǎo)致進(jìn)入SCR系統(tǒng)的排氣中的NOx增加的排放物控制措施，同時(shí)在SCR系統(tǒng)中仍然維持排放水平(例如，煙囪NOx水平)低于所需/期望水平或閾值水平。為此，可調(diào)整一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)(例如，燃燒)運(yùn)行參數(shù)來減少燃燒器中的排放物控制措施，這可減少燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)行期間所產(chǎn)生的燃燒動(dòng)力學(xué)的量和/或提高渦輪機(jī)系統(tǒng)的功率輸出、性能、效率等，如以下所討論。雖然以下所討論的實(shí)施例是在NOx還原的情況下進(jìn)行描述，但是應(yīng)了解，所公開的技術(shù)也可用于其他排放化合物(例如，CO)的還原。另外，在某些實(shí)施例中，第一排放化合物(例如，NOx)的水平可增加，從而導(dǎo)致第二排放化合物(例如，CO)的水平減少。例如，以下文所述的方式，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的放水平增加時(shí)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的CO水平減少。
[0020]考慮到前述內(nèi)容，圖1是包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和排氣處理系統(tǒng)14的示例性渦輪機(jī)系統(tǒng)10的方框圖。在某些實(shí)施例中，渦輪機(jī)系統(tǒng)10可以是發(fā)電系統(tǒng)。渦輪機(jī)系統(tǒng)10可使液體或氣體燃料(如天然氣和/或富氫合成氣)燃燒以生成熱的燃燒氣體來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)系統(tǒng)10。
[0021]如所示出，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12包括進(jìn)氣口段16、壓縮機(jī)18、燃燒器段20和渦輪機(jī)22。渦輪機(jī)20可通過軸驅(qū)動(dòng)性地連接至壓縮機(jī)18。在操作中，空氣通過進(jìn)氣口段16進(jìn)入渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12 (由箭頭17指示)，并且在壓縮機(jī)18中進(jìn)行加壓。壓縮機(jī)18可包括連接至所述軸的多個(gè)壓縮機(jī)葉片。所述軸的轉(zhuǎn)動(dòng)引起壓縮機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將空氣吸入壓縮機(jī)18中并且在空氣進(jìn)入燃燒器段20中之前將空氣壓縮。
[0022]燃燒器段20可包括一個(gè)或多個(gè)燃燒器。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)燃燒器可圍繞所述軸以大體上圓形或環(huán)形構(gòu)型設(shè)置在多個(gè)周向位置處。當(dāng)壓縮空氣離開壓縮機(jī)18并進(jìn)入燃燒器段20時(shí)，所述壓縮空氣可與燃料19混合以便在燃燒器內(nèi)燃燒。例如，所述燃燒器可包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴，所述燃料噴嘴將燃料-空氣混合物以適用于燃燒、排放物控制、燃料消耗、功率輸出等的比率噴射到燃燒器中。空氣和燃料的燃燒生成熱的加壓排氣，所述熱的加壓排氣隨后可用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)22內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)(每個(gè)渦輪機(jī)級(jí)均具有多個(gè)渦輪機(jī)葉片)。在操作中，流入渦輪機(jī)22中并穿過渦輪機(jī)22的燃燒氣體逆著渦輪機(jī)葉片并在其間流動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)葉片，并且因此驅(qū)動(dòng)所述軸轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載(如發(fā)電設(shè)備中的發(fā)電機(jī))。如以上所討論，所述軸的轉(zhuǎn)動(dòng)還引起壓縮機(jī)18內(nèi)的葉片吸入由進(jìn)口 16所接收的空氣中并對(duì)其進(jìn)行加壓。
[0023]流過渦輪機(jī)22的燃燒氣體可作為排氣流26離開渦輪機(jī)22的下游端24。排氣流26可繼續(xù)朝向排氣處理系統(tǒng)14在下游方向27上流動(dòng)。排氣處理系統(tǒng)14可包括用于將來自排氣26的熱能傳遞至其他系統(tǒng)(例如，蒸汽渦輪機(jī))的高壓(HP)空氣-至-蒸汽熱交換器31、中壓(IP)空氣-至-蒸汽熱交換器33和低壓(LP)空氣-至-蒸汽熱交換器35。其他實(shí)施例可包括熱交換器31、33和35中的一些、或都不包括。渦輪機(jī)22的下游端24可流體地連接至排氣處理系統(tǒng)14的SCR系統(tǒng)30。如以上所討論，作為燃燒過程的結(jié)果，排氣26可包括某些副產(chǎn)物，如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、碳氧化物(COx)和未燃盡的碳?xì)浠衔?。由于某些監(jiān)管要求，可采用排氣處理系統(tǒng)14來在將排氣流釋放到大氣中之前使這類副產(chǎn)物的濃度降低或大體上最小化。如應(yīng)了解，SCR系統(tǒng)30可基于應(yīng)用中的NOx還原的最大需求來設(shè)計(jì)或確定尺寸。因此，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12不以全負(fù)載、或基本負(fù)載運(yùn)行、并且燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12不產(chǎn)生最大NOx水平或最大排氣流26時(shí)，SCR系統(tǒng)30可具有用于NO x還原的另外的(例如，未使用的)能力。以下文所述的方式，在低于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12全負(fù)載的情況下，SCR系統(tǒng)30的另外的或未使用的N0x還原能力可用于通過減少燃燒器中的其他排放物控制措施的使用來提高燃燒器24的運(yùn)行和壽命。另外，在某些實(shí)施例中，SCR系統(tǒng)30可過度設(shè)計(jì)以提供另外的NOx還原能力。這樣，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12可在全負(fù)載下運(yùn)行，并且SCR系統(tǒng)30的未使用能力可用于進(jìn)一步降低排氣流26中的NOx水平。
[0024]如以上所提及，一種用于移除或減少排氣流中的NOx的量的技術(shù)是使用選擇性催化還原(SCR)過程/工藝。例如，在用于從排氣流26移除SCR過程中，使氨(NH3)噴射到排氣流(例如，排氣26)中并且與NOx反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N2)和水(H2O)。如應(yīng)了解，這個(gè)SCR過程的有效性可至少部分地取決于噴射到排氣26中的氨(NH3)的量。如以下詳細(xì)地討論，噴射到排氣26中的氨(NH3)的量可與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的其他運(yùn)行參數(shù)一起調(diào)節(jié)，以便維持燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12 (例如，排氣26)和整個(gè)渦輪機(jī)系統(tǒng)(例如，煙囪排放物)的排放水平(例如，放水平)低于一個(gè)或多個(gè)閾值水平。
[0025]如圖1中所示，SCR系統(tǒng)30包括配置用于將還原劑噴射到排氣流26中(如箭頭34所指示)的還原劑(例如，氨(NH3))噴射柵格32。在一個(gè)實(shí)施例中，還原劑噴射柵格32可包括具有開口的管道網(wǎng)絡(luò)，所述開口用于將還原劑噴射到排氣流26中。還原劑噴射(例如，箭頭34)發(fā)生在SCR催化劑37的上游。如應(yīng)了解，還原劑和排氣26中的NOx在經(jīng)過SCR催化劑37時(shí)進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生氮(N2)和水(H2O)，因此將NOx從排氣26移除。所產(chǎn)生的排放物(例如處理后排氣流36或煙囪排放物)通過渦輪機(jī)系統(tǒng)10的煙囪38釋放到大氣中，如箭頭40所指示。此外，在一些實(shí)施例中，煙囪36可包括消音器或消聲器。
[0026]如所示出，還原劑(例如，氨(NH3))可由還原劑源42 (例如，還原劑存儲(chǔ)箱)供應(yīng)至還原劑噴射柵格32。另外，閥44可控制供應(yīng)至還原劑噴射柵格32的還原劑的流速。如以下詳細(xì)地討論，可控制還原劑的流速以實(shí)現(xiàn)處理后排氣流36 (例如，煙囪排放物)中的所需/期望NOx濃度(例如，低于閾值水平)。例如，在某些實(shí)施例中，還原劑的流速可至少部分地基于排氣26中的進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的NOx的量。另外，還原劑的流速可至少部分地基于SCR系統(tǒng)30的可用的N0x還原能力。
[0027]雖然本實(shí)施例總體集中于NOxW排氣流26的處理和移除，但其他實(shí)施例可提供其他燃燒副產(chǎn)物(如一氧化碳或未燃盡的碳?xì)浠衔?的移除。這樣，所供應(yīng)的催化劑可根據(jù)從排氣流26所移除的成分而變化。另外，應(yīng)理解，本說明中所公開的實(shí)施例并不限于使用一個(gè)SCR系統(tǒng)30，而是也可包括多個(gè)SCR系統(tǒng)30。
[0028]仍參照?qǐng)D1，渦輪機(jī)系統(tǒng)10進(jìn)一步包括配置用于調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和排氣處理系統(tǒng)14的運(yùn)行的禍輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46。確切地說，禍輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46包括排氣處理控制系統(tǒng)48和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50，所述排氣處理控制系統(tǒng)48和所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50可一起工作來協(xié)調(diào)排放物(例如，NOx, CO等)從排氣流26的處理和移除。例如，以下文詳細(xì)描述的方式，渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46 (例如，排氣處理控制系統(tǒng)48和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50)可調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和/或SCR系統(tǒng)30的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)來控制排氣26和處理后排氣36 二者中的N0x還原的相對(duì)量。換言之，可增加SCR系統(tǒng)30中的NOx還原以使得燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12中的NO ,排放物控制能夠減少。
[0029]如所示出，排氣處理控制系統(tǒng)48包括具有微處理器54和存儲(chǔ)器56的控制器52。例如，存儲(chǔ)器56可包括具有可執(zhí)行指令的任何合適的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。排氣處理控制系統(tǒng)48進(jìn)一步包括優(yōu)化器58，所述優(yōu)化器58可配置用于控制或調(diào)節(jié)渦輪機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)，以便協(xié)調(diào)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和SCR系統(tǒng)30中的NOx還原(例如，優(yōu)化其相對(duì)量)。例如，優(yōu)化器58也可包括具有可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器56，所述可執(zhí)行指令用于控制排氣26和處理后排氣36中的NOx還原。排氣處理控制系統(tǒng)48可調(diào)節(jié)SCR系統(tǒng)30的一個(gè)或多個(gè)部件。例如，如圖示實(shí)施例中所示，排氣處理控制系統(tǒng)48可調(diào)節(jié)閥44的操作。以這種方式，排氣處理控制系統(tǒng)48可控制進(jìn)入SCR系統(tǒng)30中的還原劑(例如，氨(NH3))的流速，從而調(diào)整從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12下游的排氣26移除的NOx的量。排氣處理系統(tǒng)48也可調(diào)節(jié)SCR系統(tǒng)30的其他部件的運(yùn)行。
[0030]另外，排氣處理控制系統(tǒng)48可基于測(cè)量反饋來調(diào)節(jié)SCR系統(tǒng)30的各個(gè)部件的運(yùn)行。例如，SCR系統(tǒng)30可包括配置用于測(cè)量SCR系統(tǒng)30中的還原劑“遺漏”的傳感器60。如以上所提及，當(dāng)還原劑過度噴射到排氣26中時(shí)，一定量的還原劑可能“遺漏”或穿過SCR系統(tǒng)30而不發(fā)生反應(yīng)。這樣，傳感器60可配置用于測(cè)量SCR系統(tǒng)30中的和還原劑噴射柵格32下游的未反應(yīng)還原劑的量。此外，SCR系統(tǒng)30可包括:持續(xù)監(jiān)測(cè)離開煙囪38的處理后排氣流36的成分的傳感器62 ;配置用于測(cè)量從還原劑源42供應(yīng)至還原劑噴射柵格32的還原劑的流速的傳感器64 ;以及配置用于測(cè)量排氣26中的傳感器66。例如，在某些實(shí)施例中，控制器52以及傳感器62和66可使用美國(guó)專利號(hào)8，151,571中所描述的激光發(fā)射測(cè)量和控制系統(tǒng)來測(cè)量排放物參數(shù)，所述專利的全部?jī)?nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本說明書。另外，在某些實(shí)施例中，傳感器60和控制器52可使用美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2011/0192147中所描述的還原劑遺漏控制算法來測(cè)量還原劑遺漏，所述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本說明書。以下文所述的方式，排氣處理控制系統(tǒng)48可利用來自傳感器60、62、64和66中的一個(gè)或多個(gè)或來自SCR系統(tǒng)30的其他傳感器的測(cè)量反饋來調(diào)節(jié)和協(xié)調(diào)排氣26和處理后排氣36中的NOx還原(例如，優(yōu)化其相對(duì)量)。
[0031]類似地，優(yōu)化器58可進(jìn)一步調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的運(yùn)行。在某些實(shí)施例中，優(yōu)化器58可基于來自傳感器60、62、64和66的測(cè)量反饋來調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)或多個(gè)部件的運(yùn)行。例如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)40的燃?xì)鉁u輪控制器68可從優(yōu)化器58和/或排氣處理控制系統(tǒng)48接收操作指令或反饋。作為響應(yīng)，燃?xì)鉁u輪控制器68可調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)70。例如，燃?xì)鉁u輪控制器68可控制燃料系統(tǒng)72的運(yùn)行，所述燃料系統(tǒng)72將燃料供應(yīng)至燃燒器20。確切地說，燃?xì)鉁u輪控制器68可控制燃料系統(tǒng)72來調(diào)節(jié)燃料流速、燃料分流(例如，在2個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴和/或燃燒器之間的燃料分流)、燃料成分、空氣-燃料比(例如，燃料富余、燃料貧乏或大體上理想配比(stoich1metric))、或與提供至燃燒器20的燃料相關(guān)的其他運(yùn)行參數(shù)。另外，燃?xì)鉁u輪控制器68可調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的水系統(tǒng)74的運(yùn)行。如以上所提及，水或蒸汽可噴射(例如，從水系統(tǒng)74)到燃燒器20中，以減少離開渦輪22的排氣流26中的NOx。然而，噴射到燃燒器20中的水(例如液態(tài)水或蒸汽)可增加燃燒器20中的壓力振蕩和振動(dòng)(例如，燃燒動(dòng)力學(xué))。因此，以下文所述的方式，渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46 (例如，排氣處理控制系統(tǒng)48和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50)可配置用于控制從水系統(tǒng)74噴射到燃燒器20中的水的量，并且同時(shí)控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10的其他運(yùn)行參數(shù)。此外，燃?xì)鉁u輪控制器68可調(diào)節(jié)或控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的其他操作系統(tǒng)76 (例如，基于從排氣處理控制系統(tǒng)48和/或優(yōu)化器58所接收的指令和/或反饋)。例如，其他操作系統(tǒng)76可包括配置用于調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的模式、燃燒器20的火焰溫度等的系統(tǒng)。
[0032]此外，渦輪系統(tǒng)控制系統(tǒng)46 (例如，排氣處理控制系統(tǒng)48和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50)可配置用于接收用戶輸入78，并且基于所述用戶輸入78來控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行和NOx水平。例如，用戶輸入78可包括還原劑價(jià)格、排氣NOx設(shè)定點(diǎn)、電價(jià)格、電需求、燃料價(jià)格、燃燒器停運(yùn)間隔時(shí)間、NOx信用額(credits)、其他財(cái)務(wù)信息和/或與渦輪系統(tǒng)10的運(yùn)行相關(guān)的其他信息。這種用戶輸入78信息可進(jìn)一步整合到排氣26中NOx還原的控件/控制(例如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)的NOx控件/控制)中和處理后排氣36中的NO x還原的控件(例如，排氣處理系統(tǒng)14內(nèi)的NOx控件)中。在某些實(shí)施例中，優(yōu)化器58可使用其他約束或控制參數(shù)。例如，另外的約束/限制可包括基于環(huán)境法規(guī)、煙囪38C0排放物法規(guī)或其他操作約束/限制的可允許的還原劑遺漏。
[0033]如以上所提及，優(yōu)化器58配置用于調(diào)節(jié)渦輪機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行以控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)的NOx還原，同時(shí)增加渦輪機(jī)系統(tǒng)10的硬件壽命和零件壽命(例如，通過減少燃燒動(dòng)力學(xué)、減少CO、增加貧燃媳火(lean blow out)余量等)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可預(yù)定(例如，預(yù)設(shè)定)排氣26中的NOx水平的變化，并且可控制SCR系統(tǒng)30以實(shí)現(xiàn)通過煙囪38釋放的處理后排氣36中的容許NOx水平。在另一個(gè)實(shí)施例中，可同時(shí)控制處理后排氣36中的還原劑遺漏(例如，未反應(yīng)的還原劑)和NOx水平，以實(shí)現(xiàn)處理后排氣36中的NO x的容許水平。在這種實(shí)施例中，可控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行條件來減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12內(nèi)的、導(dǎo)致進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx的量增加的NO ,控制措施，從而利用SCR系統(tǒng)30的能力來將排氣26中的NOjK平降低至容許水平。以這種方式，可減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的水/蒸汽噴射和/或其他NOx還原措施，從而減少燃燒動(dòng)力學(xué)并延長(zhǎng)燃燒器20壽命、增加貧燃熄火余量并減少燃燒器跳閘和熄火、減少負(fù)載下調(diào)等等。
[0034]圖2是示出使用渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46來控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10的排放物的方法100的流程圖。如步驟102所指示，可預(yù)定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的NOx水平(例如，離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣26中的NOx水平)的變化。例如，離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣26中的NOx水平可基于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的預(yù)定負(fù)載、運(yùn)行模式(例如，啟動(dòng)、穩(wěn)定狀態(tài)、關(guān)閉、部分負(fù)載、調(diào)低等)或運(yùn)行時(shí)間而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，第一水平的NOx排放物可以是容許的或是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12在第一時(shí)間段的輸出，并且隨后第二水平的放物可以是容許的或是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12在第二時(shí)間段的輸出。在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段期間，可控制SCR系統(tǒng)30來使排氣26中的NOx排放物進(jìn)一步降低至處理后排氣36的容許水平。在某些實(shí)施例中，可在渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46中將離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOjK平預(yù)定或預(yù)設(shè)定為用戶輸入78。如應(yīng)了解，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)50可配置用于控制一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)70 (例如，燃料系統(tǒng)72、水系統(tǒng)74或其他系統(tǒng)76)以實(shí)現(xiàn)排氣26中的預(yù)定或預(yù)設(shè)定的NOx水平。在某些實(shí)施例中，傳感器66可測(cè)量離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣26中的NOx水平，并且渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)48可將反饋或指令傳達(dá)至燃?xì)鉁u輪控制器68，以調(diào)節(jié)運(yùn)行系統(tǒng)70中的一個(gè)或多個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的NOx水平。
[0035]在離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣26的NOjK平已預(yù)定或預(yù)設(shè)定的情況下，可操作或控制SCR系統(tǒng)30 (例如，通過排氣處理控制系統(tǒng)48)來實(shí)現(xiàn)離開煙囪38的處理后排氣36中的NOx的容許水平，如步驟104所指示。例如，基于進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NO x水平，排氣處理控制系統(tǒng)48可調(diào)節(jié)閥44的操作以控制通過還原劑噴射柵格32進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的還原劑(例如，氨)的量。確切地說，可控制噴射到SCR系統(tǒng)30中的還原劑的量來實(shí)現(xiàn)處理后排氣36的容許NOx水平。例如，排氣處理控制系統(tǒng)48可從傳感器62接收處理后排氣36中的測(cè)定量，并且控制器52可調(diào)節(jié)閥44的操作以便將足夠量的還原劑噴射到SCR系統(tǒng)30中，從而使處理后排氣36中的NOjK平降低至容許水平。
[0036]圖3是示出使用渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46來控制渦輪機(jī)系統(tǒng)10的排放物的方法120的流程圖。例如，圖示方法120可用于增大(例如，最大化)離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx的量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過煙囪38離開渦輪機(jī)系統(tǒng)10的處理后排氣36中的容許NOx水平。首先，如步驟122所指示，可設(shè)定離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的呢的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值。例如，可通過用戶輸入78在優(yōu)化器58中設(shè)定離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx水平的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值。此后，可設(shè)定SCR系統(tǒng)30中的還原劑遺漏的期望值或目標(biāo)值，如步驟124所指示。例如，可通過用戶輸入78在優(yōu)化器58中設(shè)定SCR系統(tǒng)30中的還原劑遺漏的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值。在某些實(shí)施例中，SCR系統(tǒng)30中的還原劑遺漏的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值可以基于某些法規(guī)(例如，環(huán)境法規(guī))的可允許或容許量為基礎(chǔ)。接著，可設(shè)定離開排氣處理系統(tǒng)14的煙囪38的處理后排氣36中的NOjK平的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值，如步驟126中所指示。類似于以上所述，可通過用戶輸入78在優(yōu)化器58中設(shè)定處理后排氣36中的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值。另夕卜，處理后排氣36中的所需值(即，期望值)或目標(biāo)值可以基于某些法規(guī)(例如，環(huán)境法規(guī))的可允許或容許量為基礎(chǔ)。
[0037]—旦以上提及的值已設(shè)定(例如，通過用戶輸入78、預(yù)編程或其他方式)，就可將還原劑噴射到SCR系統(tǒng)30中以實(shí)現(xiàn)期望的還原劑遺漏值，如步驟128所指示。例如，排氣處理控制系統(tǒng)48的控制器52可調(diào)節(jié)閥44的操作，以便控制還原劑從還原劑源42到SCR系統(tǒng)30的還原劑噴射柵格32的流動(dòng)。另外，排氣處理控制系統(tǒng)48可從傳感器60接收所測(cè)量還原劑遺漏(例如，未反應(yīng)的還原劑)的反饋。控制器52可使用來自傳感器60的測(cè)量反饋來進(jìn)一步調(diào)節(jié)還原劑至SCR系統(tǒng)30中的流動(dòng)(例如，通過控制閥44的操作)，以實(shí)現(xiàn)還原劑遺漏的所需值(即，期望值)。此外，在某些實(shí)施例中，可使用一種或多種算法來控制還原劑遺漏，所述算法可存儲(chǔ)在排氣處理控制系統(tǒng)48的存儲(chǔ)器56中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述算法可以是美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2011/0192147中所描述的還原劑遺漏控制算法，所述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本說明書。
[0038]此后，可確定針對(duì)進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的呢的所需值(即，期望值)的調(diào)整，如步驟130所指示。例如，至少部分地基于傳感器60和/或62所接收的測(cè)量反饋，可增大或減小離開燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的所需值(即，期望值)。因此，優(yōu)化器58可計(jì)算出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如，如果優(yōu)化器58計(jì)算出SCR系統(tǒng)30具有另外的未使用能力/容量(例如，基于傳感器60所確定的測(cè)量到的還原劑遺漏)，那么優(yōu)化器58可確定應(yīng)增加進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的所需值(即，期望值)。
[0039]在確定針對(duì)進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的所需值(S卩，期望值)的調(diào)整之后，渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46 (例如，優(yōu)化器58)可確定調(diào)整燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12運(yùn)行參數(shù)中的至少一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx的新的所需值(即，期望值)，如步驟132所指示。例如，如果優(yōu)化器58確定進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的所需值(即，期望值)應(yīng)增加，那么燃?xì)鉁u輪控制器68可操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的水系統(tǒng)74來減少到燃燒器20中的水/蒸汽噴射。因此，由于水/蒸汽噴射減少，燃燒器20中的燃燒動(dòng)力學(xué)可能減少，從而減少燃燒器20部件的磨損并且增加燃燒器20的使用壽命?？捎扇?xì)鉁u輪控制器68基于優(yōu)化器58所確定的調(diào)整而做出改變的其他燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12運(yùn)行參數(shù)可包括調(diào)整燃料分流(例如，調(diào)整至一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴和/或燃燒器的一個(gè)或多個(gè)燃料流)、火焰溫度、燃料/空氣比(或等效比)、燃料成分，等。
[0040]在對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)做出調(diào)整以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx的新的所需值(S卩，期望值)之后，渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46(例如，優(yōu)化器58)可再次按順序循環(huán)地(例如，持續(xù)循環(huán)地(in a continuous loop))執(zhí)行步驟128、130和132。也就是說，可將還原劑噴射到SCR系統(tǒng)30中以實(shí)現(xiàn)傳感器30所測(cè)量的所需(/期望)還原劑遺漏值，可確定針對(duì)進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的所需值(即，期望值)的調(diào)整，并且可針對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12確定和實(shí)施一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。以這種方式，可協(xié)調(diào)(例如，同時(shí)協(xié)調(diào)和控制)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和SCR系統(tǒng)30的運(yùn)行，以便在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的低于全負(fù)載或基本負(fù)載期間利用SCR系統(tǒng)30的可用能力/容量、減少燃燒器20中的燃燒動(dòng)力學(xué)、減少CO排放物(例如，通過增加SCR系統(tǒng)30上游的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12中的NOx排放物)、增加貧燃熄火余量、減少下調(diào)負(fù)載，等等。
[0041]如以上詳細(xì)地討論，渦輪機(jī)系統(tǒng)10(所述渦輪機(jī)系統(tǒng)10可以是簡(jiǎn)單循環(huán)重負(fù)載燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)或航空發(fā)動(dòng)機(jī)衍生物燃燒系統(tǒng))包括渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46，所述渦輪機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)46配置用于調(diào)節(jié)和協(xié)調(diào)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12和SCR系統(tǒng)30的運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)系統(tǒng)10所產(chǎn)生的排放物(例如，煙囪排放物)的所需/期望質(zhì)量。例如，控制系統(tǒng)46可配置用于利用SCR系統(tǒng)30的可用的^,還原能力/容量來降低NO x排放水平，以使得可減少其他排放物控制措施，從而提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的性能、效率、壽命和/或功率輸出。確切地說，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12不以全負(fù)載或基本負(fù)載運(yùn)行、并且SCR系統(tǒng)30具有未使用的N0x還原能力/容量時(shí)，可調(diào)整燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的運(yùn)行參數(shù)來潛在地增加燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的排氣26中的NOx水平，同時(shí)減少燃燒器硬件的機(jī)械疲勞和熱疲勞、增加貧燃熄火余量、減少下調(diào)負(fù)載、減少其他排放化合物(例如，CO)，等等。例如，可預(yù)設(shè)定或預(yù)定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的并進(jìn)入SCR系統(tǒng)30的排氣26中的NOx水平的變化。也就是說，排氣26中的NOx水平可在第一時(shí)間段以第一水平產(chǎn)生、并且在第二時(shí)間段以第二水平產(chǎn)生，并且因此SCR系統(tǒng)30可進(jìn)一步降低處理后排氣36中的NOx水平。另外，可同時(shí)控制和協(xié)調(diào)SCR系統(tǒng)30和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的運(yùn)行，以便利用SCR系統(tǒng)30的可用的NOx還原能力。
[0042]本說明書使用多個(gè)實(shí)例來公開本實(shí)用新型，包括最佳模式，同時(shí)也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實(shí)用新型，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行所涵蓋的任何方法。本實(shí)用新型的要求保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實(shí)例。如果此類其他實(shí)例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類其他實(shí)例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實(shí)質(zhì)差別，那么此類其他實(shí)例也應(yīng)在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)排放物控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 配置用于產(chǎn)生排氣的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)； 配置用于從所述排氣產(chǎn)生處理后排氣的選擇性催化還原系統(tǒng)；以及 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括: 配置用于調(diào)節(jié)所述選擇性催化還原系統(tǒng)的運(yùn)行的第一控制器； 配置用于調(diào)節(jié)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的第二控制器；以及 優(yōu)化器，所述優(yōu)化器配置用于協(xié)調(diào)所述第一控制器和所述第二控制器的運(yùn)行，以便同時(shí)增加所述排氣中的排放化合物的第一水平和調(diào)節(jié)還原劑到所述選擇性催化還原系統(tǒng)中的噴射，從而使所述處理后排氣中的所述排放化合物的第二水平降低至所述處理后排氣中的所述排放化合物的第一期望水平。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述優(yōu)化器配置用于調(diào)節(jié)所述選擇性催化還原系統(tǒng)中的未反應(yīng)還原劑的第一量，以實(shí)現(xiàn)所述未反應(yīng)還原劑的第二期望值。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述排放化合物為N0X。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑為氨。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制器配置用于調(diào)節(jié)所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)，以增加所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的所述排氣中的所述排放化合物的所述第一水平。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)包括配置用于調(diào)整所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器的燃料分流的燃料系統(tǒng)、配置用于將水或蒸汽噴射到所述燃燒器中的水系統(tǒng)、或二者。
【文檔編號(hào)】F02C9-00GK204299705SQ201420399938
【發(fā)明者】F. 霍斯金 R., 奈杜 B. [申請(qǐng)人]通用電氣公司