一种燃气轮机燃烧控制装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机燃烧控制装置及方法，更 具体地涉及一种低污染的用于气体燃烧的燃气轮机燃烧控制装置及方法。
【背景技术】
[0002] 目前，燃气轮发电机组的排放指标已经成为各国政府新建电厂的严格指标，如何 降低燃气轮机的燃烧排放已经成为燃气轮机投放市场的一个重要门槛。
[0003]由于在标准型燃烧室中通常采用扩散燃烧，即燃料与空气在扩散作用下彼此相互 掺混燃烧，这种燃烧方式会使得燃烧火焰面上温度很高，从而导致NOX的排放量总是很高。 为解决这个问题，现有技术中提出了多种方法：其中一种为向燃烧室内喷射化学药剂的方 法，来抑制NOx生成的化学过程；另一种采用干式低NOx燃烧方式，通过控制燃料和空气的 掺混程度，把燃料与空气预先混合成为均相的再进行燃烧，从而降低火焰面温度，抑制NOx 生成。
[0004] 虽然以上两种方法均能一定程度的解决问题，但是，依然存在如下不足：1、向燃 烧室内喷射化学药剂的方法，需要在燃气轮机上加装注入设备，并且运营过程中需要不断 添加药剂，使用成本较高，而且化学药剂对热端部件会有一定的腐蚀作用，也增加了维修成 本；2、采用干式低NOx燃烧方式仅采用控制的方式，可以实现低污染排放的效果，但干式低 NOx燃烧在运行过程中容易熄火，对控制精度要求较高，而燃气轮机的燃烧室在高温高压 下，会随着运行时间，性能发生较为明显衰竭，此外燃气轮机的进口温度、进口压力、燃料阀 的特性都会影响燃烧控制精度，这使得传统的干式低NOx燃烧控制每过一段时间就需要调 整控制参数，这给电厂的运营带来了十分的不便。
[0005]因此，针对以上不足，需要提供一种低污染的用于气体燃烧的燃气轮机燃烧控制 装置及方法。
【发明内容】
[0006](一）要解决的技术问题
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种燃气轮机燃烧控制装置及方法，可以根据燃 气轮机的实际情况，自动的实时调整燃料和空气的掺混程度，保持N0 X的排放量最低，解决 由于现有技术中无法进行自动调节，每隔一段时间需要人工调整控制参数，致使精度较低、 运营不便的问题，以及由于使用化学药剂，导致使用成本高、维修成本高、设备易被腐蚀的 问题。
[0008](二）技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气轮机燃烧控制装置，包括控制模 块、测量装置和阀门组，所述测量装置包括设置于发电机上的负荷传感器、设置于气体燃料 罐上的燃料测温传感器，以及设置于压气机入口的温度传感器和压力传感器；所述阀门组 包括至少两个并联的控制阀，所述气体燃料罐通过所述阀门组与燃烧室连通；所述负荷传 感器、燃料测温传感器、温度传感器、压力传感器和阀门组均与所述控制模块电连接，所述 负荷传感器、燃料测温传感器、温度传感器和压力传感器将测量数据传递至所述控制模块， 所述控制模块根据所述测量数据计算出各控制阀的开度值并控制所述阀门组。
[0010] 优选的，前述控制模块包括依次电连接的换算负荷模块、流量分配模块和阀门模 块；所述负荷传感器、温度传感器和压力传感器均与所述换算负荷模块连接，所述燃料测温 传感器与所述阀门模块连接，所述阀门模块还分别与所述控制阀电连接。
[0011] 优选的，前述气体燃料罐与所述阀门组通过一截止阀连通。
[0012] 优选的，前述负荷传感器、燃料测温传感器、温度传感器和压力传感器的数量为一 个或多个。
[0013] 本发明还提供了一种燃气轮机燃烧控制装置的控制方法，包括以下步骤：
[0014] S1、通过所述负荷传感器、温度传感器和压力传感器测量得到的发电机负荷值、压 气机入口的温度值和压力值，并计算出换算负荷值，所述换算负荷值的计算公式为：
【主权项】
1. 一种燃气轮机燃烧控制装置，其特征在于；包括控制模块、测量装置和阀口组，所述 测量装置包括设置于发电机上的负荷传感器、设置于气体燃料罐上的燃料测温传感器，W 及设置于压气机入口的温度传感器和压力传感器；所述阀口组包括至少两个并联的控制 阀，所述气体燃料罐通过所述阀口组与燃烧室连通；所述负荷传感器、燃料测温传感器、温 度传感器、压力传感器和阀口组均与所述控制模块电连接，所述负荷传感器、燃料测温传感 器、温度传感器和压力传感器将测量数据传递至所述控制模块，所述控制模块根据所述测 量数据计算出各控制阀的开度值并控制所述阀口组。
2. 根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧控制装置，其特征在于；所述控制模块包括依 次电连接的换算负荷模块、流量分配模块和阀口模块；所述负荷传感器、温度传感器和压力 传感器均与所述换算负荷模块连接，所述燃料测温传感器与所述阀口模块连接，所述阀口 模块还分别与所述控制阀电连接。
3. 根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧控制装置，其特征在于；所述气体燃料罐与所 述阀口组通过一截止阀连通。
4. 根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧控制装置，其特征在于：所述负荷传感器、燃料 测温传感器、温度传感器和压力传感器的数量为一个或多个。
5. -种燃气轮机的燃烧控制装置的控制方法，其特征在于：包括W下步骤： 51、 通过所述负荷传感器、温度传感器和压力传感器测量得到的发电机负荷值、压气机 入口的温度值和压力值，并计算出换算负荷值，所述换算负荷值的计算公式为：
其中，PW为发电机负荷值，TO为压气机入日的温度值，P0为压气机入日的压力值，PW, 为换算负荷值； 52、 通过燃气轮机的总燃料流量控制模块获取总燃料流量值，根据总燃料流量值和换 算负荷值计算出阀口组中各控制阀的指令流量值和每个控制阀占总燃料流量的百分比； 53、 根据低污染燃烧所需的燃料温度设置燃料温度设定值，通过所述燃料测温传感器 测得的燃料温度值、燃料温度设定值和各控制阀的指令流量值计算出修正指令值，所述修 正指令值的计算公式为：
其中，Tg。为燃料温度值，Td。为燃料温度设定值，RFRi为每个控制阀占总燃料流量的百 分比，CRFRi为修正指令值； 54、 对所述修正指令值采用插值法计算出各控制阀的开度值，并根据所述开度值控制 各控制阀的开度。
6. 根据权利要求5所述的燃气轮机燃烧控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤 S1中，所述发电机负荷值为一个或多个负荷传感器测得的电机负荷测量值的最大值，所述 压气机入口的温度值和压力值分别为一个或多个温度传感器和压力传感器测得的压气机 入口的温度测量值和压力测量值的中间值。
7. 根据权利要求5所述的燃气轮机燃烧控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤 S2中，所述各控制阀的指令流量值和每个控制阀占总燃料流量的百分比的计算公式为：FRi=PFR 1X FR;RFRi=fLim (FRi); FR2= PFR2X (FR-RFRi)； FRi= PFR iX (FR-RFR1-RFR2-----RFRh); RFRi=fumW; ? ? ? FRn= FR-RFR1-RFR2-RFR3--RFRn_i;RFRn= f Lim(FRN); 其中，FR为总燃料流量值，FRi为各个控制阀的指令流量值，i= 1，2,…，N，N为控制阀 的数量，fum为通用的输出饱和函数，PFRi是每个控制阀占总燃料流量的百分比。
8.根据权利要求5所述的燃气轮机燃烧控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述燃料温度值为一个或多个燃料测温传感器测得的燃料温度测量值的最大值。
【专利摘要】本发明涉及一种燃气轮机燃烧控制装置，其测量装置包括设置于发电机上的负荷传感器、设置于气体燃料罐上的燃料测温传感器，以及设置于压气机入口的温度传感器和压力传感器；阀门组包括至少两个并联的控制阀；负荷传感器、燃料测温传感器、温度传感器和压力传感器将测量数据传递至控制模块，控制模块控制阀门组。本发明提供的燃气轮机燃烧装置的控制方法，可以根据燃气轮机运行状态、进气温度、进气压力、控制阀特性、燃料温度等实际情况自动实时调整燃料和空气的掺混程度，保持燃气轮机的NOx排放最低。本发明提供的燃气轮机燃烧控制装置及方法，可以根据燃气轮机的实际情况，自动的实时调整燃料和空气的掺混程度，保持NOx的排放量最低。
【IPC分类】F02C9-28
【公开号】CN104791107
【申请号】CN201510115245
【发明人】何皑, 刘月, 黄玉柱
【申请人】北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月16日