[发明专利]一种用于燃气轮机的二次空气流路系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，特别是涉及一种用于燃气轮机的二次空气流路系统及控制方法。

背景技术

燃气轮机发电机组是一种把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置，具有启动速率快、效率高等优点。随着经济的发展，大众的环保意识也逐渐提高。各国相应的出台了一系列环保标准，对燃气轮机在不同工况下运行的排放要求也越来越严苛，提出了最小环保负荷的概念，即满足环保排放标准的燃气轮机最小运行负荷。

在燃气轮机部分负荷工况下，特别是负荷较低时，由于燃烧温度比较低等原因易造成不完全燃烧，空气过量系数大，使得燃机排气中CO增多，同时，通常二次空气流量无法主动控制。现有的技术中关联性最大的对二次空气的利用主要集中在提升燃气轮机的性能。从压气机引出的二次空气经过换热器对燃料进行预热后进入透平，这样的好处是预热了燃料的同时，降低了冷却空气的温度，从而提升燃气轮机的性能。但缺点是灵活性不足，无法根据燃机的运行工况，实时的调节二次空气流量，也无法降低燃机最小环保负荷。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于燃气轮机的二次空气流路系统及控制方法，用于解决现有技术中的二次空气流路灵活性不足，无法根据燃机的运行工况，实时的调节二次空气流量，也无法降低燃机最小环保负荷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于燃气轮机的二次空气流路系统，至少包括：压缩机、燃烧室、主透平，所述压缩机与燃烧室之间连接有一次空气流路，所述压缩机与主透平之间连接有二次空气流路，其特征在于，还包括一空气透平，所述二次空气流路还通过第一支路通向所述空气透平，二次空气流路上还设有第一阀门，第一支路上设有第二阀门。

优选地，所述第一支路上还设有换热器，所述换热器用于预热进入燃烧室的燃料。

优选地，所述主透平连接一排气装置，所述空气透平的排气口也通向所述排气装置。

优选地，所述主透平连接第一发电机，空气透平连接第二发电机。

优选地，所述二次空气流路还通过第二支路通向空气透平，第二支路上设有第三阀门。

优选地，所述二次空气流路上还设有换热器，所述换热器用于预热进入燃烧室的燃料，所述二次空气流路还通过第三支路从所述换热器的二次空气进气侧通向其二次空气出气侧，所述换热器的二次空气进气侧设置有第四阀门，所述第三支路上设置有第五阀门。

优选地，所述二次空气流路可为多条，第一阀门可为多个。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于燃气轮机的二次空气流量的控制方法，其特征在于，采用前述任一项所述的用于燃气轮机的二次空气流路系统；燃气轮机部分负荷下，调整所述第一阀门的开度，使进入所述二次空气流路中的空气量增加，进入燃烧室内的空气量减少且满足燃烧需求；燃气轮机正常负荷下，调整所述第一阀门的开度，使进入燃烧室内的空气量满足燃烧需求。

优选地，当需要对进入燃烧室的燃料预热时，还通过调整第二阀门的开度调节进入第一支路中的空气量，使得二次空气流路中的部分空气通过第一支路进入换热器中对流经其中的燃料进行预热，经过换热器的二次空气再进入空气透平做功；当需要对进入燃烧室的燃料预热时，还通过调整第四阀门的开度使得二次空气流路中的部分空气进入换热器中对流经其中的燃料进行预热，经过换热器的二次空气再进入二次空气流路中。

优选地，当无需对进入燃烧室的燃料预热或对空气透平做功需求较高时，关闭所述第二阀门并通过调整所述第三阀门的开度，使进入所述第二支管中的空气流量增加；当无需对进入燃烧室的燃料预热或对空气透平做功需求较高时，关闭所述第四阀门并通过调整所述第五阀门以及第二阀门的开度，使进入所述第一支路中的空气流量增加。

如上所述，本发明的用于燃气轮机的二次空气流路系统及控制方法，具有以下有益效果：

1、在部分负荷下，能够通过阀门调节二次空气流量，使进入燃烧室的空气量减少，降低过量空气系数，以减少燃机排气中的CO含量，从而降低燃机最小环保负荷；

2、通过在第一支路或二次空气流路上设置换热器使得部分二次空气进入换热器，使燃料升温，提升燃气轮机性能；

3、在第一支路设置换热器时，经过换热器的二次空气送入空气透平做功后注入排气装置，进一步降低燃气轮机排放；

4、无需对燃料进行预热或厂用电需求较高时，可通过进行空气透平的做功，以满足需求。

附图说明

图1显示为本发明的用于燃气轮机的二次空气流路系统及控制方法的实施方式一结构示意图。