專利名稱：在帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站中氣體成分的調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)的氣體成分 (Gaszusammensetzung)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廢氣的再循環(huán)是原理上可被用于在燃?xì)廨啓C(jī)中的最不同的目的的一種技術(shù)。由此例如用于排放的控制、用于廢氣容積的減少、用于二氧化碳分離等等。在燃?xì)廨啓C(jī)中的廢氣的再循環(huán)中，廢氣的主要部分被從總的廢氣流中分出且通常在冷卻和清潔之后又被供應(yīng)給渦輪機(jī)的輸入質(zhì)量流或渦輪機(jī)的增壓器，其中，再循環(huán)的廢氣流被與新鮮的空氣混合，且該混合物緊接著被供應(yīng)給增壓器。有利地，通過廢氣再循環(huán)可提高在廢氣中的二氧化碳分壓，以便減少帶有二氧化碳分離的發(fā)電站(Kraftwerk)的功率損失和效率損失。另外，以減少在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣中的氧氣濃度的目的提出廢氣再循環(huán)，以便由此減少NOx排放。為了廢氣再循環(huán)，例如文件US 7536252B1描述了一種用于控制渦輪機(jī)的廢氣再循環(huán)流的方法，廢氣再循環(huán)流經(jīng)由廢氣再循環(huán)系統(tǒng)被弓I回至渦輪機(jī)的進(jìn)口。在該方法中，包含廢氣流在渦輪機(jī)的進(jìn)口流處的比例的額定廢氣再循環(huán)比例被確定，且實際值被調(diào)整到額定值上。由文件EP2248999已知一種帶有廢氣再循環(huán)的發(fā)電站以及一種用于運(yùn)行這樣的發(fā)電站的方法，在其中取決于負(fù)荷地調(diào)節(jié)再循環(huán)率和再循環(huán)的廢氣所被再冷卻到的溫度。 該已知的以及其它已知的公開利用再循環(huán)率，即再循環(huán)的廢氣與渦輪機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量流的比率或再循環(huán)的廢氣在渦輪機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量流處的比例。實際上，在所提到的方法中提出可靠地確定比例或比率的問題。不僅進(jìn)氣質(zhì)量流而且再循環(huán)質(zhì)量流僅能以較大的成本且不精確地來測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了該目的，S卩，說明一種用于可靠地運(yùn)行帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站和調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)的方法。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容來實現(xiàn)。本發(fā)明的核心是一種方法， 在其中燃?xì)廨啓C(jī)過程的氣流的至少一個組分的含量或濃度(物質(zhì)的量濃度或質(zhì)量濃度)被直接用于調(diào)節(jié)用于廢氣再循環(huán)的控制元件。在該用于運(yùn)行帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的方法中，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)、廢熱蒸汽發(fā)生器和將廢氣分成用于再循環(huán)到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的第一廢氣流和用于發(fā)出到環(huán)境中的第二廢氣流的廢氣分配器以及用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件，根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來確定在再循環(huán)的廢氣的混入(Zumischung)之后在燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的至少一個組分的額定濃度。另外，在廢氣流中和/或在進(jìn)氣流中的該至少一個組分的實際濃度被測量且根據(jù)額定-實際偏差調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。
該方法的一設(shè)計方案特征在于，在廢氣流中的氧氣濃度利用控制元件來調(diào)節(jié)。在此，在被再循環(huán)的第一廢氣流中的濃度、在被發(fā)出到環(huán)境處的第二廢氣流中的濃度或在再循環(huán)流的分支之前的廢氣流的濃度可被調(diào)節(jié)。該方法的一替代的設(shè)計方案特征在于，在廢氣流中的一個中的二氧化碳濃度被調(diào)節(jié)。另外，二氧化碳濃度和氧氣濃度的調(diào)節(jié)可被執(zhí)行。根據(jù)該方法的另一設(shè)計方案，在再循環(huán)的廢氣的混入之后在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的氧氣濃度被調(diào)節(jié)。該方法的一替代的設(shè)計方案特征在于，在再循環(huán)的廢氣的混入之后在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的二氧化碳濃度被調(diào)節(jié)。另外，在再循環(huán)的廢氣的混入之后在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的二氧化碳和氧氣濃度的調(diào)節(jié)可被執(zhí)行。在設(shè)置有氧氣濃度和二氧化碳濃度的調(diào)節(jié)的情況中，兩個調(diào)節(jié)參數(shù)的加權(quán)是有利的，因為兩個參數(shù)以僅僅一個調(diào)整量來影響。例如，氧氣濃度和二氧化碳濃度可被相等地加權(quán)。在另一示例中，為了確保完全的燃燒，氧氣濃度例如可如二氧化碳濃度兩倍或三倍那么大地來加權(quán)。原理上，氧氣濃度和二氧化碳濃度彼此相關(guān)聯(lián)。當(dāng)燃料成分、尤其燃料的氫含量改變或氧氣被混入燃燒氣時，兩個參數(shù)的調(diào)節(jié)例如是有利的。另外，提出了一種在再循環(huán)的廢氣的混入之后在燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流中的氧氣濃度和/或二氧化碳濃度與在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的濃度的調(diào)節(jié)的組合。對于該方法，兩個調(diào)節(jié)參數(shù)的加權(quán)是有利的，因為兩個或多個參數(shù)以僅僅一個調(diào)節(jié)量來影響。在另一實施方案中該方法特征在于，根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的功率來確定額定濃度。代替功率，也可利用對其它重要的運(yùn)行參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)的組合(例如渦輪機(jī)進(jìn)口溫度 (例如根據(jù)ISO 2314)、熱氣溫度、渦輪機(jī)出口溫度、壓縮機(jī)出口壓力或可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)進(jìn)口葉片的位置)的依賴性。另外，額定濃度可根據(jù)環(huán)境條件、尤其環(huán)境溫度或壓縮機(jī)進(jìn)口溫度來確定。在此，額定濃度例如是所提及的參數(shù)中的一個或組合的函數(shù)。最大的廢氣再循環(huán)經(jīng)常被對于穩(wěn)定的、完全的燃燒所必需的氧氣濃度限制。穩(wěn)定的、完全的燃燒就此而言意味著，CO(—氧化碳)排放和UHC(unburned hydrocarbon =未燃的碳?xì)浠衔?排放保持在允許的限值之下，且燃燒室波動保持在允許的范圍中。允許的CO排放和UHC排放典型地在ppm的數(shù)量級中(大多數(shù)在個位數(shù)ppm的范圍中)。在氧氣缺乏的情況下可以以陡峭的梯度上升的波動應(yīng)保持在燃燒室壓力的10%之下。典型地，其保持在燃燒室壓力的I至2%之下。在CO排放、UHC排放或燃燒室波動的上升超過限值時， 通過調(diào)節(jié)元件重新調(diào)節(jié)第一廢氣流。例如一旦CO排放、UHC排放或燃燒室波動的限值被超過，就減少第一廢氣流。在該方法的一實施方案中，二氧化碳或氧氣的額定濃度根據(jù)CO排放、UHC排放或燃燒室波動或兩個或所有三個參數(shù)的組合來修正。另一有利的方法由此突出，即再循環(huán)的廢氣在廢氣再冷卻器 (Abgasrueckkuehler)中被冷卻到再冷卻溫度，其中，再冷卻溫度作為功率的函數(shù)被確定。 代替功率，也可利用其它的重要的運(yùn)行參數(shù)或運(yùn)行參數(shù)的組合(例如渦輪機(jī)進(jìn)口溫度、熱氣溫度、渦輪機(jī)出口溫度、壓縮機(jī)出口壓力或可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)進(jìn)口葉片的位置)的依賴性。另外，再冷卻溫度可根據(jù)環(huán)境條件、尤其環(huán)境溫度來確定。在此，再冷卻溫度例如是所提及的參數(shù)中的一個或組合的函數(shù)。為了確保燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流的成分的穩(wěn)定、快速的調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提出，在環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入之間的進(jìn)氣壓力損失和在廢氣分配器與環(huán)境之間的廢氣壓力損失被測量，以便由此確定壓差，其在無附加的廢氣增壓器(Abgasgeblaese) 或升壓器(Booster)的情況下可供用于廢氣分配器與混入之間的廢氣再循環(huán)。替代地，在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入的位置之間的壓差也可被直接測量。依賴于該壓差修正調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)修正在燃?xì)廨啓C(jī)的瞬變的運(yùn)行中、尤其在快速瞬變的情況下是有利的，這是因為進(jìn)氣質(zhì)量流例如通過關(guān)閉可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片被減少。由此，進(jìn)氣壓力損失以及在進(jìn)氣過濾器上的壓力損失變得更小且在燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口之前的負(fù)壓變得更小。同時， 隨著減少的質(zhì)量流，廢氣壓力損失(例如在燃?xì)廨啓C(jī)下游的二氧化碳分離系統(tǒng)上的壓力損失降低。該壓力損失在部分負(fù)荷與全負(fù)荷之間變化2至3倍。在全負(fù)荷的情況下，這兩個壓力損失的總和典型地在對于廢氣再循環(huán)所需的壓差的30至50%的數(shù)量級中，使得在調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)不變的情況下壓差中的變化導(dǎo)致在再循環(huán)流中且因此在進(jìn)氣流的成分而且廢氣流的成分中的顯著的變化。另外，完全在無附加的廢氣增壓器的情況下并且僅以壓差來工作的再循環(huán)系統(tǒng)是可考慮的。該系統(tǒng)相應(yīng)地還更敏感地對壓差的變化起反應(yīng)。在該方法的一實施形式中，可調(diào)節(jié)的廢氣增壓器被用作用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。廢氣增壓器的功率例如可根據(jù)在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差來調(diào)節(jié)。典型地，廢氣增壓器的功率反比例于在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差來調(diào)節(jié)。在該方法的另一實施形式中，閥門和/或閥被用作用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。典型地，閥門在向廢氣再循環(huán)的通過方向上的開口或閥的開口反比例于在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差來調(diào)節(jié)。在此，廢氣分配器自身也可實施成調(diào)節(jié)元件、例如實施成閥門。另外提出調(diào)節(jié)方法的組合，在其中可調(diào)節(jié)的廢氣增壓器和閥門和/或閥根據(jù)在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差被用作用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。由于再循環(huán)管路、廢熱鍋爐、再循環(huán)冷卻器或熱交換器(其典型地處在用于確定廢氣流的至少一個組分的濃度的測量點(diǎn)與燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口之間)的較大的容積和在這些容積中的對于減少壓力損失適當(dāng)?shù)牧鲃铀俣龋趲в写_定濃度的組分的氣體流動經(jīng)過測量點(diǎn)的時刻與該氣體達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口的時刻之間經(jīng)過一定的時間間隔。根據(jù)測量點(diǎn)的位置、發(fā)電站布置和工作點(diǎn)，該時間間隔可以為數(shù)秒直至若干分鐘。為了確保穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)中考慮該時間間隔是有利的。為此，該方法的實施方案特征在于，調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)以時間延遲一定的工作，該時間延遲成比例于廢氣從氣體成分的測量點(diǎn)直至進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)(6) 中所需要的時間。為了考慮燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對時間延遲的影響，在方法的另一實施方案中時間延遲成比例于燃?xì)廨啓C(jī)的功率和/或可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片的位置。在一實施方案中執(zhí)行廢氣再循環(huán)，以便為了減少NOx排放提供用于燃?xì)廨啓C(jī)的缺氧的進(jìn)氣。在另一實施方案中，通過廢氣再循環(huán)提供用于燃?xì)廨啓C(jī)的缺氧的進(jìn)氣，以便能夠穩(wěn)定地燃燒富含氫氣的燃燒氣。還有另一方法特征在于，第二廢氣流在發(fā)出到環(huán)境處之前被引導(dǎo)通過二氧化碳分離系統(tǒng)且二氧化碳被從第二廢氣流中分離。通過該方法，廢氣流以調(diào)節(jié)的較高的二氧化碳濃度被提供到二氧化碳分離系統(tǒng)處，由此，整個發(fā)電站的功率和效率損失通過二氧化碳分離被最小化。除了該方法之外，用于執(zhí)行該方法的帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站是本發(fā)明的內(nèi)容。這樣的發(fā)電站包括帶有調(diào)節(jié)器的燃?xì)廨啓C(jī)、廢熱蒸汽發(fā)生器和將廢氣分成用于再循環(huán)到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的第一廢氣流和用于發(fā)出到環(huán)境處的第二廢氣流的廢氣分配器以及用于調(diào)節(jié)第一廢氣流的調(diào)節(jié)元件。該發(fā)電站特征在于，在調(diào)節(jié)器中根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)確定在再循環(huán)的廢氣的混入之后在燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的至少一個組分的額定濃度，且包括用于測量在第一廢氣流的混入之后在廢氣流中和/或在進(jìn)氣流中的該至少一個組分的實際濃度的測量儀器。額定濃度對燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的依賴性例如可通過函數(shù)或表格來給出。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的一實施形式，發(fā)電站包括在廢氣分配器與廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入的位置之間的壓差測量。替代地，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站包括測量在環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣流中的混入的位置之間的壓力損失的進(jìn)氣壓力損失測量部， 和測量在廢氣分配器與環(huán)境之間的壓力損失的廢氣壓力損失測量部。由兩個壓力損失的總和來確定用于廢氣再循環(huán)的壓差。所有所說明的優(yōu)點(diǎn)不僅可以以相應(yīng)說明的組合而且可以以其它的組合或獨(dú)自使用，而不離開本發(fā)明的框架。例如，代替廢氣增壓器的使用可設(shè)置有升壓器。簡化地，調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)概括地進(jìn)行描述。其代表調(diào)節(jié)或控制。對專業(yè)人士而言，不同的調(diào)節(jié)策略(例如兩點(diǎn)調(diào)節(jié)、利用比例調(diào)節(jié)器、積分或IP調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié))是已知的。另外的實施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。


下面根據(jù)附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選的實施形式，其僅用于說明而不可限制性地來解釋。其中
圖I顯示了帶有廢氣的再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的示意性的圖示；以及
圖2示意性地顯示了在卸載之后進(jìn)口壓力損失、廢氣壓力損失、用于再循環(huán)的壓差和在燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)口處的二氧化碳濃度關(guān)于時間的變化曲線。
附圖標(biāo)記清單
I壓縮機(jī)
2環(huán)境空氣
3壓縮機(jī)進(jìn)口
4燃燒室
5燃料
6燃?xì)廨啓C(jī)
7渦輪機(jī)
8燃?xì)廨啓C(jī)的熱的廢氣
9廢熱蒸汽發(fā)生器(heat recovery steam generator, HRSG)
10用于第二部分廢氣流的廢氣增壓器(至二氧化碳分離系統(tǒng))
11用于第一廢氣部分流的廢氣增壓器(廢氣再循環(huán))
12旁通閥門或閥
13蒸汽渦輪機(jī)
14冷凝器
15用于二氧化碳分離系統(tǒng)的蒸汽提取
16供水管路
17冷凝物再循環(huán)管路
18二氧化碳分離系統(tǒng)
19廢熱蒸汽發(fā)生器的廢氣
20第二廢氣部分流(至二氧化碳分離系統(tǒng)的廢氣管)
21第一廢氣部分流(廢氣再循環(huán))
22少二氧化碳的廢氣
23廢氣再冷卻器(用于第二廢氣部分流)
24至煙囪的廢氣旁路
25第一發(fā)電機(jī)
26第二發(fā)電機(jī)
27廢氣再冷卻器(用于第一廢氣部分流)
28過濾器
29廢氣分配器
30新蒸汽(Frischdampf)
31分離的二氧化碳
32煙囪
33可調(diào)整的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片
34廢氣壓力測量
35進(jìn)口壓力測量
36進(jìn)口流二氧化碳測量和/或氧氣測量
37燃?xì)廨啓C(jī)廢氣二氧化碳測量和/或氧氣測量
38廢熱蒸汽發(fā)生器廢氣二氧化碳測量和/或氧氣測量
39水蒸汽循環(huán)
Cc02二氧化碳濃度
Apin 進(jìn)氣壓力損失
ΔΡοat廢氣壓力損失
Δ pres壓差
t時間
t0瞬變的起始時刻
具體實施形式
圖I以示意性的圖示顯示了燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的主要元件。燃?xì)廨啓C(jī)6包括壓縮機(jī)
8I (增壓機(jī))，在其中壓縮的燃燒空氣被供應(yīng)給燃燒室4且在該處與燃料5燃燒。緊接著，熱的燃燒氣在渦輪機(jī)7中被降低壓力。在渦輪機(jī)7中所產(chǎn)生的有用能量然后例如利用布置在相同的軸上的第一發(fā)電機(jī)25被轉(zhuǎn)換成電能。為了在廢熱蒸汽發(fā)生器9 (Heat recovery steam generator, HRSG)中最佳地利用還包含在其中的能量，從渦輪機(jī)7離開的熱的廢氣8被用于產(chǎn)生用于蒸汽渦輪機(jī)13或用于其它的設(shè)備的新蒸汽30。在蒸汽渦輪機(jī)13中所產(chǎn)生的有用能量然后例如利用布置在相同的軸上的第二發(fā)電機(jī)26被轉(zhuǎn)換成電能。水蒸汽循環(huán)39在該示例中被簡化且僅示意性地以冷凝器14和供水管路16示出。不同的壓力級、供水泵等等未被顯示，因為這些不是本發(fā)明的內(nèi)容。廢熱蒸汽發(fā)生器19的廢氣的部分在這樣的設(shè)備中在廢熱蒸汽發(fā)生器9之后在能夠被調(diào)節(jié)的流動分配器29中被分成第一廢氣部分流21和第二廢氣部分流20。第一廢氣部分流21被引回到燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)氣管中且在該處與環(huán)境空氣2混合。未被引回的第二廢氣流20典型地在廢氣再冷卻器23中被進(jìn)一步冷卻且被供應(yīng)給二氧化碳分離系統(tǒng)18。從二氧化碳分離系統(tǒng)18，少二氧化碳的廢氣22經(jīng)由煙囪32被發(fā)出到環(huán)境中。為了克服二氧化碳分離系統(tǒng)18和廢氣管的壓力損失，可設(shè)置有廢氣增壓器10。在二氧化碳分離系統(tǒng)18中分離的二氧化碳31典型地在壓縮機(jī)中被壓縮且為了儲存或另外的處理被導(dǎo)出。二氧化碳分離系統(tǒng)18經(jīng)由蒸汽提取15供以蒸汽、典型地中壓蒸汽或低壓蒸汽，其從蒸汽渦輪機(jī)13 中分出。蒸汽在能量發(fā)出之后在二氧化碳分離系統(tǒng)18中又被引回給水蒸汽循環(huán)。在所顯示的示例中，蒸汽被冷凝且經(jīng)由冷凝物再循環(huán)管路17被供應(yīng)給給水。第二廢氣部分流也可直接經(jīng)由廢氣旁路24被引導(dǎo)至煙囪32。引回的廢氣流21在可裝備有冷凝器的廢氣再冷卻器27中被冷卻到略超過環(huán)境溫度。在該廢氣再冷卻器27下游可布置有用于再循環(huán)流21的升壓器或廢氣增壓器11。在該混合物作為進(jìn)氣流經(jīng)由壓縮機(jī)進(jìn)口 3被供應(yīng)給燃?xì)廨啓C(jī)6之前，該引回的廢氣流21與環(huán)境空氣2混合。在此，在再循環(huán)的廢氣21被混入之前，新鮮的環(huán)境空氣2首先被引導(dǎo)經(jīng)過帶有較大的進(jìn)口橫截面的空氣過濾器28。燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)氣流經(jīng)由可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片33被調(diào)節(jié)。進(jìn)氣流和產(chǎn)生的廢氣流大致確定在環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)氣流中的混入之間的進(jìn)氣壓力損失Apin和在廢氣分配器29與環(huán)境之間的廢氣壓力損失Λρ-。在這兩個位置之間的壓差對再循環(huán)的廢氣的量有顯著影響。為了更精確的、更快速的調(diào)節(jié)，在環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到進(jìn)氣流中的混入之間的進(jìn)氣壓力損失Apin利用進(jìn)氣壓力測量35來測量而在廢氣分配器 29與環(huán)境之間的廢氣壓力損失Aptjut利用廢氣壓力測量34來測量。測得的壓差被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器處(調(diào)節(jié)器和測量線路未示出)。壓差對再循環(huán)的第一廢氣部分流21的影響在調(diào)節(jié)器中被近似且廢氣增壓器11的功率被匹配并且/或者廢氣分配器29的位置被匹配，以便考慮壓差Λρ_中的變化。調(diào)節(jié)器40和廢氣增壓器11經(jīng)由至用于廢氣再循環(huán)的廢氣增壓器的信號交換來連接。調(diào)節(jié)器和廢氣分配器29經(jīng)由至廢氣分配器的信號交換來連接。代替壓力測量34、35，壓差Λ 可被直接測量或壓差Λ 被近似為可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片33的位置的函數(shù)。為了能夠調(diào)節(jié)在燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)口流中的氧氣的濃度，其利用進(jìn)口流氧氣測量36來測量。附加地，在所顯示的示例中設(shè)置有廢氣流氧氣測量37。由于廢氣流在廢氣通道中和在廢熱鍋爐9中的良好的混合，在廢熱鍋爐之后的廢氣流氧氣測量38可利用僅僅一個或數(shù)個探頭來精確地執(zhí)行。然而由于較大的容積，燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣成分才帶有時間延遲地被測量，這在燃?xì)廨啓C(jī)6的瞬變的運(yùn)行中可導(dǎo)致調(diào)節(jié)錯誤。因此，在一實施方案中，在廢熱鍋爐之后的廢氣流氧氣測量38被用于靜態(tài)運(yùn)行，而在瞬變的運(yùn)行中利用直接在從渦輪機(jī)7的出口之后的廢氣流氧氣測量37或進(jìn)口流氧氣測量36。替代地或組合地，還可設(shè)置有進(jìn)口流二氧化碳測量36或者廢氣流二氧化碳測量 37和/或在廢熱鍋爐之后的廢氣流二氧化碳測量38。在所顯示的示例中，調(diào)節(jié)器經(jīng)由至燃?xì)廨啓C(jī)的信號交換調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)。另外，在所顯示的示例中水蒸汽循環(huán)經(jīng)由至水蒸汽循環(huán)的信號交換來調(diào)節(jié)而二氧化碳分離系統(tǒng)經(jīng)由至二氧化碳分離系統(tǒng)的信號交換來調(diào)節(jié)。替代地，發(fā)電站的各個主要部件(也就是說燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和二氧化碳分離系統(tǒng))具有獨(dú)立的調(diào)節(jié)器，其相互通訊或由上級調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)。該上級調(diào)節(jié)器那么是這種調(diào)節(jié)器，其中子調(diào)節(jié)器未被顯示。該示例顯示了帶有簡單的燃燒室4的燃?xì)廨啓C(jī)6。本發(fā)明在無限制的情況下也可用于帶有連續(xù)燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)(如其例如由文件EP0718470所已知的那樣)。在環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)氣流中的混入的位置之間的進(jìn)氣壓力損失Apil^P在廢氣分配器29與環(huán)境之間的廢氣壓力損失Aptjut以及在進(jìn)氣壓力損失Apin 與廢氣壓力損失Aptjut之間的所產(chǎn)生的壓差A(yù)Pms關(guān)于時間t的變化曲線對于作為用于快速瞬變的示例的負(fù)荷下降而言在圖2中無量綱地示出。在此，壓力損失和差利用在全負(fù)荷中所產(chǎn)生的壓差來標(biāo)準(zhǔn)化(normieren)。在該示例中,燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷在h時刻被降低,也就是說發(fā)電機(jī)25與網(wǎng)絡(luò)斷開。作為對負(fù)荷下降的反應(yīng)，調(diào)節(jié)器關(guān)閉可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片33，由此進(jìn)氣流被減少且相應(yīng)地進(jìn)氣壓力損失Apin被減少。由于廢熱蒸汽發(fā)生器9、廢氣管和二氧化碳分離系統(tǒng)18的較大的容積，在廢氣分配器29與環(huán)境之間的廢氣壓力損失 Apout帶有輕微的延遲地下降。另外，在圖2中示出了進(jìn)口流二氧化碳濃度關(guān)于時間t的變化曲線。即使在燃?xì)廨啓C(jī)的熱的廢氣8的二氧化碳濃度實際上在負(fù)荷下降之后無時間延遲地變得更小時，在進(jìn)口流中的二氧化碳濃度在假設(shè)再循環(huán)比例保持恒定的情況下首先直至?xí)r刻保持恒定。在進(jìn)口流中的二氧化碳濃度才以在O. 5至3分鐘的數(shù)量級中的明顯的時間延遲開始降低。對應(yīng)于變化的壓力比，調(diào)節(jié)器須首先匹配廢氣分配器29的位置或者匹配用于第一廢氣部分流的廢氣增壓器11的功率。一旦帶有改變的二氧化碳濃度的廢氣到達(dá)燃?xì)廨啓C(jī)6的進(jìn)口，調(diào)節(jié)器為了補(bǔ)償須匹配廢氣分配器29的位置或者此外匹配用于第一廢氣部分流的廢氣增壓器11的功率。
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的方法，所述燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站包括燃?xì)廨啓C(jī)￠)、廢熱蒸汽發(fā)生器(9)和將廢氣(19)分成用于再循環(huán)到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的第一廢氣流(21)和用于發(fā)出到環(huán)境中的第二廢氣流(20)的廢氣分配器(29) 以及用于調(diào)節(jié)所述第一廢氣流(21)的調(diào)節(jié)元件(11，29)，其特征在于，根據(jù)所述燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來確定在混入再循環(huán)的廢氣之后在所述燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的至少一個組分的額定濃度，在所述廢氣流中和/或在所述進(jìn)氣流中的所述至少一個組分的實際濃度被測量且用于調(diào)節(jié)所述第一廢氣流(21)的所述調(diào)節(jié)元件(11，29)根據(jù)額定/實際偏差被調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在混入所述再循環(huán)的廢氣之后在所述燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的氧氣濃度和/或二氧化碳濃度被調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項所述的方法，其特征在于，所述額定濃度根據(jù)功率和/ 或環(huán)境條件來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)的廢氣在廢氣再冷卻器(27)中被冷卻到再冷卻溫度上，其中，所述再冷卻溫度作為所述功率和/或所述環(huán)境條件的函數(shù)來確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，在環(huán)境與所述再循環(huán)的廢氣到所述燃?xì)廨啓C(jī)出)的進(jìn)氣流中的混入之間的進(jìn)氣壓力損失(Apin)和在所述廢氣分配器(29)與所述環(huán)境之間的廢氣壓力損失(Apwt)被測量，以便由此確定用于廢氣再循環(huán)的壓差(Λρ_)并且/或者直接測量在廢氣分配器(29)與所述廢氣到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差(Λρ_)且根據(jù)所述壓差(Λρ_)修正所述調(diào)節(jié)元件(11，29)的調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，可調(diào)節(jié)的廢氣增壓器(11) 被用作用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述廢氣增壓器(11)的功率反比例于在廢氣分配器(29)與所述再循環(huán)的第一廢氣流(21)的混入之間的壓差(ΛΡ_)被增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，閥門(29)和/或閥被用作用于調(diào)節(jié)所述再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述閥門在向所述廢氣再循環(huán)的通過方向上的開口或所述閥的開口反比例于在廢氣分配器(29)與廢氣到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的混入之間的壓差(Λρ_)被增大。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)以一定的時間延遲工作，所述時間延遲成比例于所述廢氣從所述氣體成分的測量點(diǎn)直至進(jìn)入所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)中需要的時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述時間延遲成比例于所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的功率和/或可調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)導(dǎo)向葉片(33)的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二廢氣流(20)在發(fā)出到環(huán)境中之前被導(dǎo)引通過二氧化碳分離系統(tǒng)(18)且二氧化碳被從所述第二廢氣流(20)中分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法，其特征在于，利用所述調(diào)節(jié)元件(11，29)根據(jù)所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的一氧化碳排放、UHC排放和/或燃燒室波動重新調(diào)節(jié)所述再循環(huán)的第一廢氣流。
14.一種帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站，其包括帶有調(diào)節(jié)器的燃?xì)廨啓C(jī)(6)、廢熱蒸汽發(fā)生器(9)和將所述廢氣(19)分成用于再循環(huán)到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的第一廢氣流(21)和用于發(fā)出到環(huán)境中的第二廢氣流(20)的廢氣分配器(29)以及用于調(diào)節(jié)所述第一廢氣流(21)的調(diào)節(jié)元件，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)器中根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)設(shè)在混入再循環(huán)的廢氣之后在所述燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的至少一個組分的額定濃度，且其包括用于測量在混入所述第一廢氣流(21)之后在所述廢氣流中和/或在所述進(jìn)氣流中的所述至少一個組分的實際濃度的測量儀器(36，37，38)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站，其特征在于，在廢氣分配器(29)與廢氣到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的混入的位置之間設(shè)置有壓差測量部，并且/或者測量環(huán)境與再循環(huán)的廢氣到所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的進(jìn)氣流中的混入的位置之間的進(jìn)氣壓力損失 (Apin)的進(jìn)氣壓力測量部(35)，和測量所述廢氣分配器(29)與環(huán)境之間的廢氣壓力損失 (Apout)的廢氣壓力測量部(34)被確定，以便由所述兩個壓力損失(Apin, Apout)的總和確定用于廢氣再循環(huán)的壓差(Λρ_)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站的方法，在其中根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)(6)的運(yùn)行狀態(tài)確定在混入再循環(huán)的廢氣之后在燃?xì)廨啓C(jī)(6)的廢氣流和/或進(jìn)氣流中的至少一個組分的額定濃度。另外，在廢氣流中和/或在進(jìn)氣流中的該至少一個組分的實際濃度被測量且根據(jù)額定/實際偏差來調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)再循環(huán)流的調(diào)節(jié)元件。另外，本發(fā)明涉及一種帶有廢氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站，其為了執(zhí)行該方法包括在其中確定在燃?xì)廨啓C(jī)(6)的廢氣流或進(jìn)氣流中的至少一個組分的濃度的調(diào)節(jié)器和用于測量該至少一個組分的實際濃度的測量儀器(36，37，38)。
文檔編號F02C3/34GK102606308SQ20121002781
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者E·本茨, F·桑德, J·霍夫曼, M·尼克拉斯, S·羅夫卡 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司