操作燃气涡轮机的燃烧器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种操作燃气涡轮机的燃烧器的方法，其中，燃气涡轮机包括压缩机、所述燃烧器、生成的燃烧气体和涡轮机以及在所述燃烧器下游的至少两个温度测量装置，以测量相应的燃烧气体温度，其中，所述压缩机将含氧气体递送至燃烧器，其中，所述燃烧器包括至少两个喷燃器和在所述至少两个喷燃器下游的至少一个燃烧室，其中，所述至少两个喷燃器中的至少两个共同地接合到所述至少一个燃烧室中以从燃烧燃料和所述含氧气体生成所述燃烧气体，其中，提供了一个抽气装置，以抽出所述压缩机下游和所述燃烧器上游的含氧气体的至少一部分，其中，所述抽气装置包括阀，以控制将抽出的含氧气体的部分，其中，所述方法包括由所述至少两个温度测量装置监测燃烧气体温度的步骤。
【背景技术】
[0002]在尤其是具有环形燃烧器的燃气涡轮机上，可能发生的是，由于燃烧器中存在的多个喷燃器中的一个喷燃器熄火，如一氧化碳的不期望的排放物临时增加至高于可接受的水平(通常持续若干分钟或小时)。这样的熄火可以在稳定负载操作期间保持几小时。这种排放物(尤其是一氧化碳排放物)的临时增加可导致关于排放保证的合同协议的违背。
[0003]该问题到目前为止通过改变将气体燃料递送至相应的喷燃器的联接件的孔口直径来解决。与喷燃器熄火相关联的孔口的直径通常改变至具有较大直径的孔口，以便将更多气体燃料递送至该喷燃器。该解决方案需要将燃气涡轮机停机至少30分钟。多数情况下，这样的停机是不可接受的。此外，增加一个喷燃器的孔口直径日后将熄火问题转移到另一个喷燃器，并且因此没有彻底解决问题。
[0004]另一个常规解决方案是在每个喷燃器联接件上游的燃料供应管线中安装手动阀，并且在燃气涡轮机在操作的同时改变阀的打开位置。该解决方案不需要关闭燃气涡轮机来解决问题，但需要有专业人员在现场操作手动气体阀。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种根据权利要求1的控制燃烧器的方法，以解决上述问题。各个从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
[0006]根据本发明的燃气涡轮机通常包括:压缩机，其用于压缩优选地空气的含氧气体；另外的下游燃烧器，其从待燃烧的燃料和压缩的含氧气体(如空气)生成燃烧气体；以及下游的涡轮机，其通过热燃烧气体通常向环境压力的膨胀来驱动。
[0007]这样的燃气涡轮机在DE 102008044442 Al中有所描述。
[0008]通常，这样的燃气涡轮机包括在燃烧器下游的热气体路径中的至少两个温度测量装置，以测量在两个不同位置的燃烧气体温度。通常，这两个不同的位置在燃气涡轮机的所述热气体路径的一个轴向平面中，其中，轴向平面是指由涡轮机的燃气涡轮机转子限定的燃气涡轮机的涡轮机轴线，该转子通过热气体的膨胀来推动。两个热电偶类温度测量装置的位置设置在由燃烧器生成的燃烧气体流的两个不同的支路上。
[0009]本发明认识到，当若干喷燃器喷射气体或气体混合物以燃烧成普通燃烧室的火焰前锋时，增加的排放物(尤其是一氧化碳排放物)常常由至少一个喷燃器的至少一个火焰前锋的移置造成。如果火焰前锋(如一个火焰区)向下游移置得过远，那么由于其在空气源中的联接和在火焰前锋位置的压降趋势，相邻喷燃器的其它火焰前锋也移置。
[0010]本发明还认识到，这样的不对称在下游燃烧气体路径中的至少两个温度测量装置之间造成温差。
[0011]此外，本发明认识到，为了克服火焰移置的问题，有利的是增加包括具有移置的火焰的喷燃器在内的所有喷燃器的火焰温度。这种温度增加对于将移置的火焰区的火焰前锋再次置于正确位置具有有益的影响。该效应能够实现是因为，火焰越热，燃烧得越快，并且因此更灵活，以移动到局部流速较高的区域中。
[0012]基本上，本发明认识到，由于燃烧器中的温度增加，由下游排气的温差引发的空气供应减少通过移置的火焰前锋来移除单个喷燃器的阻塞。换句话讲，当在燃烧器下游的不同的燃烧气体支路之间检测到温差时，通过打开旁路阀来重置火焰前锋位置。
[0013]虽然喷燃器操作和甚至可能地燃气涡轮机的关闭的常规的手动调整是必要的，但本发明使得能够通过自动控制抽气阀位置来避免特别地一氧化碳的高排放。
[0014]这导致可用性的急剧增加和调试时间的减少，其中，燃气涡轮机的操作变得更容易，并且也减少了排放。
[0015]根据本发明的控制方法尤其可用于由多个喷燃器点火的环形燃烧室，所述喷燃器优选地具有在4和32之间(尤其优选地在10和20之间)的数目。在这样的环形燃烧器中，相邻喷燃器之间的影响是显著的。
[0016]优选地，将在燃烧器中燃烧的燃气涡轮机的燃料为气体，但也可以是液体燃料。
[0017]抽气装置优选地是旁路系统的一部分，其在含氧气体进入燃烧器之前从压缩机的出口抽出压缩的含氧气体。这种抽气装置或旁路系统包括至少一个阀，以打开、部分地打开、节流或关闭所述旁路系统，这对部分负载操作尤其有用。如果将抽气装置变为旁路系统，则将抽出的压缩空气重新喷入燃烧器下游的燃烧气体路径中，尤其是喷入燃气涡轮机的涡轮机中。这样，一定量的压缩的含氧气体被旁通至燃烧器并在涡轮机中膨胀。
[0018]温度测量装置优选地位于涡轮机的排放装置中，并且控制单元永久性地比较温度测量装置以检测显著的差值。这些温度测量装置位于热气体路径的一个公共轴向平面中，以在相当的位置处测量热气体的不同支路，从而识别燃烧过程中的任何不对称(在环形燃烧器的优选应用的情况中，在周向方向上的不对称)。如果至少一个温度测量装置显著偏离相同的轴向测量平面中的其它测量装置，那么高于某个阈值的偏差将导致根据本发明的控制措施。
[0019]另一优选实施例提供了根据本发明的控制方法，其中，旁路或抽气阀的开度的增加时间在5秒和180秒之间。优选地，该时间在10秒和60秒之间，以克服在喷燃器中的至少一个下游的不期望的火焰前锋移置。
【附图说明】
[0020]在结合附图考虑本发明的优选实施例的以下描述的情况下，上述属性、特征和优点将变得更加明显，并且将更好地理解本发明，在附图中: 图1示意性地示出了将被控制的燃气涡轮机的相关部分的二维描绘；
图2示出了显示根据本发明的控制方法的步骤的流程图；
图3至6示出了若干相邻的喷燃器的火焰前锋位置的相关性的图示。
【具体实施方式】
[0021]图1示意性地示出了将通过根据本发明的方法控制的燃气涡轮机GT的二维描绘。燃气涡轮机GT的基本元件包括压缩机CO、燃烧器CB和涡轮机TB。所述压缩机CO压缩优选空气的含氧气体OCG，并将其向下游递送至所述燃烧器CB，以与气体燃料F混合并由多个喷燃器B1、B2、…、Bn燃烧。所述喷燃器B1、…、Bn分别通过未描绘的燃料管线接收燃料F，并且将所述燃料F沿着所述相应的喷燃器B1、B2、…、Bn的中心轴线CX喷入到所述相应的喷燃器B1、B2、…、Bn的第一腔体CV中。喷燃器B1、B2、…、Bn还包括旋流器SW。所述旋流器SW周向地定位在所述中心轴线CX周围，并且将可选地与倾斜于所述中心轴线CX的燃料F混合的含氧气体OSG喷入所述腔体CV中。
[0022]在所述含氧气体OCG和燃料F的混合物流的下游，所述腔体CV进一步向主燃烧室MCC内张开。该主燃烧室MCC具有围绕机器轴线X周向延伸的环形形状。所述机器轴线X是燃气涡轮机GT的涡轮机TB的燃气涡轮机转子R的旋转轴线，其仅由图2中的对称性示出。压缩机CO的转子也围绕该轴线X旋转。
[0023]所述喷燃器B1、…、Bn在若干等距的周向位置处接合所述主燃烧室MCC。在正常操作期间，在离腔体CV进入更宽的主燃烧室MCC的出口一定距离处建立具有在每个腔体CV的每个喷燃器出口处向所述主燃烧室MCC的集中点的火焰前锋FF。从从所述腔体CV进入所述主燃烧室MCC的燃料F和含氧气体OCG的所述混合物主要在所述火焰前锋FF进入将在所述燃气涡轮机GT的所述涡轮机TB中膨胀的燃烧气体CG的位置处燃烧。
[0024]尤其是在所述燃气涡轮机GT的部分负载操作期间，含氧气体OCG被所述燃烧器CB(如所述喷燃器B1、…、Bn)上游的抽气装置EX抽出。所述抽气装置EX设计为旁路BY，并且在旁路流BF进入所述主燃烧室MCC下游的所述燃烧气体CG的流以在所述涡轮机TB中膨胀之前，所述旁路流BF经过旁路阀BV。所述涡轮机TB包括排放装置EXH，其配有若干温度测量装