貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)的控制方法及控制裝置的制造方法
【專利說明】貧燃料吸入燃?xì)廨啓C(jī)的控制方法及控制裝置
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2013年2月22日申請的日本專利申請2013-032828的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容以參照的方式引入作為本申請的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種控制貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的方法及裝置，所述貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)將煤礦中產(chǎn)生的CMM(Coal Mine Methane ;煤礦甲烷)、VAM(VentiIat1nAir Methane ;煤礦通風(fēng)甲燒)等低熱值氣體用作燃料。
【背景技術(shù)】
[0004]已提出一種貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其將煤礦中產(chǎn)生的CMM與VAM或空氣進(jìn)行混合等，吸入發(fā)動機(jī)，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(xiàn)I)。在使用催化燃燒器的燃?xì)廨啓C(jī)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(dǎo)致催化劑陷入非活性狀態(tài)，有可能導(dǎo)致燃燒器失火而不能維持運行。
[0005]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(guī)定濃度的燃料與空氣混合利用的燃?xì)廨啓C(jī)中，根據(jù)催化劑的壓力損失來調(diào)整供給的空氣流量及燃料流量的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2010-019247號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開平成05-203151號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](一)要解決的技術(shù)問題
[0011]然而，在根據(jù)催化劑的壓力損失進(jìn)行參數(shù)校正的控制中，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)啟動前以及啟動時吸氣溫度降低的情況下很難進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。此外，在將煤礦中產(chǎn)生的CMM用作燃料的貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)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(jìn)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(fā)生的可能性。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的控制方法及控制裝置，即使在貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)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(wěn)定地維持運行狀態(tài)。
[0013](二)技術(shù)方案
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的控制方法或控制裝置控制以下貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，該貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)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(jī)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(zhì)來加熱所述壓縮氣體；在流入該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)的吸入氣體的溫度低于規(guī)定值的情況下，根據(jù)所述吸入氣體的溫度使該發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。轉(zhuǎn)速的控制具體而言通過以下方式進(jìn)行，通過介于由該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)與外部電力之間的功率轉(zhuǎn)換裝置來降低所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0015]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過根據(jù)吸氣溫度進(jìn)行貧燃料吸入渦輪發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，可維持催化劑入口溫度。由于基于吸氣溫度的轉(zhuǎn)速控制，即，轉(zhuǎn)速指令值的校正不僅在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的額定運行中進(jìn)行，也能夠在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)啟動時或啟動前進(jìn)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(dǎo)致的失火，穩(wěn)定地維持燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的運行狀
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[0016]在本發(fā)明的一個實施方式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的控制方法或控制裝置中，轉(zhuǎn)速的控制具體而言優(yōu)選通過以下方式進(jìn)行，通過介于由該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)與外部電力之間的功率轉(zhuǎn)換裝置來降低所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在燃料濃度不停變動的貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中，如果通過調(diào)整燃料流量來進(jìn)行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的控制。
[0017]在本發(fā)明的一個實施方式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的控制方法或控制裝置中，也可以在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中進(jìn)一步設(shè)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(diào)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(jù)該結(jié)構(gòu)，在吸氣溫度降低時，在即使通過上述轉(zhuǎn)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?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)進(jìn)一步穩(wěn)定地運行。
[0018]權(quán)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(jié)構(gòu)的任意組合均包含在本發(fā)明中。特別是權(quán)利要求書的各權(quán)利要求中的兩項以上的任意組合也包含在本發(fā)明中。
【附圖說明】
[0019]參照說明書附圖對以下優(yōu)選實施方式進(jìn)行說明，可更加清楚地理解本發(fā)明。但是，實施方式和說明書附圖僅用于圖示和說明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書確定。在說明書附圖中，多幅圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同或與其相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>[0020]圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的控制方法的控制對象的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的塊狀圖。
[0021]圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的控制方法的控制邏輯的塊狀圖。
【具體實施方式】
[0022]下面，根據(jù)說明書附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行說明。圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的控制方法的控制對象的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT的概要結(jié)構(gòu)圖。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT具備壓縮機(jī)1、單罐式主燃燒器3、渦輪5以及熱交換器7。發(fā)電機(jī)9通過該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT的輸出被驅(qū)動。
[0023]本實施方式的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT作為貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)構(gòu)成，該貧燃料吸入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)將煤礦中產(chǎn)生的CMM(Coal Mine Methane ;煤礦甲烷)等低熱值氣體與空氣或從煤礦排出的VAM(Ventilat1n Air Methane ;煤礦通風(fēng)甲燒)混合并吸入發(fā)動機(jī)，將所含的可燃成分用作燃料。主燃燒器3作為含有鉑或鈀等催化劑的催化式的燃燒器而構(gòu)成。
[0024]作為該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT中使用的低熱值氣體，例如，將煤礦等VAM燃料源Sv所產(chǎn)生的VAM和可燃成分(甲烷)濃度高于VAM的CMM這樣的兩種燃料濃度不同的燃料氣體在混合器11中混合而得的吸入氣體G1，從壓縮機(jī)I的吸氣入口導(dǎo)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT內(nèi)。混合器11設(shè)置在將來自CMM燃料源Sc的CMM導(dǎo)入壓縮機(jī)I的燃料導(dǎo)入路12的中途。此夕卜，CMM燃料的流量通過設(shè)置在燃料導(dǎo)入路12中混合器11的上游側(cè)的CMM燃料控制閥13來調(diào)整。壓縮機(jī)I的吸氣入口上設(shè)置有計測吸入氣體Gl溫度的吸氣溫度計測器Tl。
[0025]吸入氣體Gl通過壓縮機(jī)I被壓縮，該壓縮而得的高壓壓縮氣體G2被送至主燃燒器3。壓縮氣體G2通過利用主燃燒器3的鉑或鈀等催化劑的催化反應(yīng)而燃燒。通過主燃燒器3中的壓縮氣體G2的燃燒而產(chǎn)生的高溫高壓的燃燒氣體G3供給至渦輪5，來驅(qū)動渦輪5。在主燃燒器3的入口及出口分別設(shè)置有入口溫度計測器T2及出口溫度計測器T3。
[0026]渦輪5通過旋轉(zhuǎn)軸15與壓縮機(jī)I和發(fā)電機(jī)9連接，壓縮機(jī)I和發(fā)電機(jī)9通過渦輪5驅(qū)動。在旋轉(zhuǎn)軸15的壓縮機(jī)I與發(fā)電機(jī)9之間的部分設(shè)置有計測渦輪5的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)檢測器18。發(fā)電機(jī)9通過功率轉(zhuǎn)換裝置17與外部的電力系統(tǒng)19連接。功率轉(zhuǎn)換裝置17內(nèi)置有將直流電與交流電相互轉(zhuǎn)換的電路，在發(fā)電機(jī)9與電力系統(tǒng)19之間進(jìn)行雙向的電力供給。
[0027]熱交換器7將來自渦輪5的渦輪廢氣G4作為加熱介質(zhì)對從壓縮機(jī)I導(dǎo)入主燃燒器3的壓縮氣體G2進(jìn)行加熱。來自壓縮機(jī)I的壓縮氣體G2通過壓縮氣體通路21被送至熱交換器7，通過熱交換器7加熱后通過高溫壓縮氣體通路25被送至主燃燒器3。經(jīng)過主燃燒器3和渦輪