[发明专利]用于对燃料的修正沃泊指数进行调节的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及被供应至燃气轮机的气体燃料，且更特别地，本发明 涉及一种利用蒸汽喷射系统来调节气体燃料的性质的方法和系统。

背景技术

由于对天然气的需求持续猛增，因此管线天然气供应已经不能满足 对气体燃料的需求。为了弥补这种短缺，燃气轮机的经营者开始使用液 化天然气(LNG)作为另一种可选的气体燃料源。当液化天然气在燃气 轮机燃烧系统中进行燃烧时，液化天然气使用量的增加使得在由管线供 应的天然气与液化天然气之间的可互换性方面提出了问题。

液化天然气通常具有比天然气更高的热值(HHV)和沃泊数(将在 下文中进行描述)。可通过惰性物质如氮来稀释液化天然气以便将沃泊 数降低到管线天然气的沃泊数。然而，该工艺使得增加了成本且降低了 液化天然气的竞争力。因此，气体供应商旨在增加可允许的气体可交换 性的税率。然而，这会导致被供应给燃气轮机的经营者的气体燃料的性 质产生更宽范围的变化，这会明显影响燃气轮机燃烧系统的燃烧特性， 正如下面所描述地那样。

在对燃烧特性所受到的影响进行讨论之前，应当先定义下面两个燃 料参数：即进入气体的沃泊数(WN：wobbe number)和被供应至涡轮机 的气体的修正沃泊指数(MWI：modified wobbe index)。WN被定义为：

WN=HHVSG---[1]]]>

其中：

HHV是气体燃料所具有的更高热值；且

SG是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物相对于空气的比重。

WN被用作在不改变硬件的情况下允许具有各种热值的气体燃料被 用于相同燃烧系统中的可交换指数。温度未被包括在该用于WN的公式 中，原因在于气体通常在大约地面温度条件下进行传输，且所述条件常 年几乎没有变化。

MWI被定义为：

MWI=LHV(SG×(160+Tg))---[2]]]>

其中：

LHV是气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物所具有的更低热值；且

Tg是单位为华氏度(℉)的气体燃料或气体燃料与蒸汽的混合物的 温度。

与WN相比，MWI更准确地量度出在给定压力比条件下被传输通过 燃料喷嘴的能量。当气体燃料在被传输至燃气轮机之前受到加热时，MWI 与WN之间的这种区别变得非常重要。

在市场需求的驱动下，发电设备的经营者在每天的不同时间期间会 购买来自不同的局部管线的气体。如果介于两条管线之间的气体呈现出 明显不同的成分和热值，那么可能会在被定位于天然气管线与保持着液 化气的管线之间的发电设备附近形成“零点(null point)”。位于“零 点”之间的发电设备每天都会经历气体成分的多次变换。由于使用液化 天然气而导致在管线上出现的气体性质变化的突然增加会严重影响燃 烧系统的运转性能。由于通过调节燃烧系统来解决这种变化的方式是不 可行的，因此会导致燃烧器的运转超出了该燃烧器的容量，从而导致增 加了燃烧动力学且导致燃烧器的运转处在了排放柔量(emission compliance)范围之外。

正如所述，如果气体供应具有不可接受的高WN，则一些气体供应 商通过喷射惰性物质如N2或CO2来控制气体热值和WN。