[发明专利]用于燃气涡轮的顺序燃烧器的第二级燃烧器

说明书

一种燃气涡轮包括：多个燃烧器组件(3)，其各自具有第一级喷燃器单元(3a)和第二级喷燃器单元(3b)，燃烧器组件(3)包括至少一组可选择负载的燃烧器组件(3)；控制器(5)，其控制燃烧器组件(3)，且基于单独的第二级喷燃器单元(3b)的相应开关条件来选择性地启用和停用至少可选择负载的燃烧器组件(3)的第二级喷燃器单元(3b)，开关条件至少包括启用阈值(ATK)与控制量(TE)之间的关系；以及反应性物质浓度检测器(8)，其检测供应至燃烧器组件(3)的燃料中的反应性物质(C2+)的浓度。控制器(5)基于检测到的反应性物质(C+)的浓度来调整可选择负载的燃烧器组件(3)的第二级喷燃器单元(3b)的启用阈值(ATK)。

要求优先权

本申请要求享有2017年6月30日提交的欧洲专利申请No.17179174.2的优先权，该申请的公开内容通过引用而并入。

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮的顺序燃烧器的第二级燃烧器。

背景技术

众所周知，污染物排放的控制是任何类型的热机且具体是用于发电站的燃气涡轮的设计中的首要目标。实际上，对环境风险的认识驱使着对法规的越来越严格的要求。另一方面，现代电力市场的组织和不断变化的需求并不允许在恒定的负载条件下运行发电站。相反，满足包括突然升高或下降的需求波动和有助于控制电网频率的需要要求相当灵活的运行。然而，通过这种灵活运行，污染物排放的降低变得至关重要，因为必须平衡相互矛盾的要求。

待解决的问题之一涉及部分负载下的一氧化碳(CO)的排放。实际上，CO排放一般在满载下不是问题，因为高燃烧温度允许供给到燃烧器的空气和燃料混合物中的碳在停留时间内(即，混合物行进通过燃烧器所需的总时间)较好地完全氧化。反而要注意氮氧化物(NOx)的产生，其往往随温度升高。反之亦然，在部分负载下，较低温度有助于保持NOx排放很低，但可阻止碳的完全氧化，且有利于一氧化碳的形成。

为了满足在部分负载下CO的排放要求，提议随负载变化而关闭选择的燃烧器，使得其余燃烧器被迫在较高温度下运行以提供所需的功率输出。换言之，随着负载增大而开启增加数量的燃烧器。通常用于判断燃烧器的开/关的参数是排气温度，即，涡轮(或低压涡轮，如果在顺序的燃烧机器中还存在高压涡轮)的出口处的气体温度。相应的阈值温度分配给各个燃烧器，且在排气温度高于或低于阈值温度时，对应的燃烧器分别开启或关闭。

该解决方案大体上改进了部分负载下的CO排放。然而，CO排放仍受燃料组成影响，特别是在基于自燃的顺序燃烧器中。实际上，在天然气的成分中，高级烃(即，具有至少两个碳原子的烃分子，也称为C2+)决定混合物的反应性，并从而决定点火延迟时间。因此，C2+含量越高，则点火延迟时间越少。然而，惰性成分(典型地为N₂和CO₂)决定气体的热值和火焰温度。由于燃烧器中的停留时间基本上是恒定的，故可用于碳的完全氧化的时间也取决于点火延迟时间，其继而由燃料组成和温度决定。因此，氧化时间易受燃料组成的影响，且C2+含量的变化反映在点火延迟和可用于完全氧化的时间的对应变化中。

燃气涡轮的运行针对特定气体组成(通常在起用期间所呈现的)而调整，或可能有一定余量来涵盖燃料气体组成方面的预期最坏情况。然而，燃料质量是可变的，且在时间上不可能确保高级烃的含量始终保持恒定，或甚至接近恒定。

因此，已知的解决方案在气体组成有利时(C2+浓度高于预期的C2+浓度)可导致部分负载下的燃料可能未使用，或在组成不利时导致违反排放目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气涡轮及运行燃气涡轮的方法，其允许克服或至少减轻所述限制。

根据本发明，提供了一种燃气涡轮，其包括：

多个燃烧器组件，其各自具有第一级喷燃器单元和第一级喷燃器单元下游的第二级喷燃器单元，燃烧器组件包括至少一组可选择负载的燃烧器组件；