[发明专利]贫燃料吸入燃气轮机的控制方法及控制装置

说明书

相关申请

本申请要求2013年2月22日申请的日本专利申请2013-032828的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种控制贫燃料吸入燃气涡轮发动机的方法及装置，所述贫燃料吸入燃气涡轮发动机将煤矿中产生的CMM(Coal Mine Methane；煤矿甲烷)、VAM(Ventilation Air Methane；煤矿通风甲烷)等低热值气体用作燃料。

背景技术

已提出一种贫燃料吸入燃气涡轮发动机，其将煤矿中产生的CMM与VAM或空气进行混合等，吸入发动机，通过催化式的燃烧器使所含的可燃成分燃烧(例如，参照专利文献1)。在使用催化燃烧器的燃气轮机中，在吸气温度低的情况下，由于催化燃烧器的入口温度降低，导致催化剂陷入非活性状态，有可能导致燃烧器失火而不能维持运行。

作为用于防止这种催化燃烧器入口温度降低的控制，已提出在将规定浓度的燃料与空气混合利用的燃气轮机中，根据催化剂的压力损失来调整供给的空气流量及燃料流量的方法(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2010-019247号公报

专利文献2：日本专利公开平成05-203151号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

然而，在根据催化剂的压力损失进行参数校正的控制中，在燃气涡轮发动机启动前以及启动时吸气温度降低的情况下很难进行适当的控制。此外，在将煤矿中产生的CMM用作燃料的贫燃料吸入燃气涡轮发动机中，由于燃料浓度不停变动，因此在催化燃烧器入口温度降低时进行直接增加燃料流量的控制的情况下，有作为燃烧成分的甲烷供给过剩，催化剂烧坏发生的可能性。

因此，本发明的目的在于提供一种燃气涡轮发动机的控制方法及控制装置，即使在贫燃料吸入燃气涡轮发动机的吸气温度降低的情况下，也能够防止催化燃烧器的失火，稳定地维持运行状态。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的燃气涡轮发动机的控制方法或控制装置控制以下贫燃料吸入燃气涡轮发动机，该贫燃料吸入燃气涡轮发动机具备催化式的燃烧器和热交换器，将低浓度甲烷气体中所含的可燃成分用作燃料，其中，所述催化式的燃烧器使通过压缩机压缩的压缩气体燃烧，并向涡轮供给，所述热交换器将来自所述涡轮的废气作为加热介质来加热所述压缩气体；在流入该燃气涡轮发动机的压缩机的吸入气体的温度低于规定值的情况下，根据所述吸入气体的温度使该发动机的转速降低。转速的控制具体而言通过以下方式进行，通过介于由该燃气涡轮发动机驱动的发电机与外部电力系统之间的功率转换装置来降低所述发电机的转速。

根据该结构，通过根据吸气温度进行贫燃料吸入涡轮发动机的转速控制，可维持催化剂入口温度。由于基于吸气温度的转速控制，即，转速指令值的校正不仅在燃气涡轮发动机的额定运行中进行，也能够在燃气涡轮发动机启动时或启动前进行，因此能够切实地防止由于催化式燃烧器的吸气温度降低导致的失火，稳定地维持燃气涡轮发动机的运行状态。

在本发明的一个实施方式的燃气涡轮发动机的控制方法或控制装置中，转速的控制具体而言优选通过以下方式进行，通过介于由该燃气涡轮发动机驱动的发电机与外部电力系统之间的功率转换装置来降低所述发电机的转速。在燃料浓度不停变动的贫燃料吸入燃气涡轮发动机中，如果通过调整燃料流量来进行转速控制，则容易引起催化燃烧器的烧坏或失火，但通过借助于功率转换装置进行转速控制，能够实现稳定的控制。

在本发明的一个实施方式的燃气涡轮发动机的控制方法或控制装置中，也可以在所述燃气涡轮发动机中进一步设置抽气路和抽气阀，其中，所述抽气路从所述压缩气体的通路将压缩气体抽向所述废气的通路，所述抽气阀调整通过所述抽气路的抽出气体的流量，通过增大所述抽气阀的开度使所述燃烧器的入口温度上升。根据该结构，在吸气温度降低时，在即使通过上述转速控制也不能维持催化式燃烧器的入口温度的情况下，也能够切实地维持燃烧器的入口温度，使燃气涡轮发动机进一步稳定地运行。

权利要求书及/或说明书及/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合均包含在本发明中。特别是权利要求书的各权利要求中的两项以上的任意组合也包含在本发明中。

附图说明