[发明专利]用于燃气涡轮发动机的扩展排放合规运行的系统和方法

说明书

本发明题为“用于燃气涡轮发动机的扩展排放合规运行的系统和方法”。本发明公开了一种用于在低于最低排放合规负载(302)的情况下以响应模式(306)运行旋转机械(100)的方法(200)包括将燃料分流减少(206)至零。燃料分流在第一燃烧区域(115)和第二燃烧区域(117)之间将燃料总流量分配给燃烧器(106)。该方法(200)还包括利用旋转机械(100)的数字模拟来确定第一燃烧区域(115)的当前工作温度。该方法(200)还包括确定第一燃烧区域(115)的目标工作温度。目标工作温度使得旋转机械(100)能够在低于传统最低排放合规负载(MECL)(302)的情况下运行，同时仍能符合排放标准。该方法(200)还包括将第一燃料流量引导至第一燃烧区域(115)。第一燃料流量将第一燃烧区域(115)的温度降低至目标工作温度。

背景技术

本公开的技术领域整体涉及燃气涡轮发动机的控制，更具体地涉及控制燃气涡轮发动机的扩展排放合规负载。

从涡轮的气流中提取的能量用于为至少一些已知的旋转机械的机械负载提供动力。具体地，旋转机械包括串流布置的压缩机部分、燃烧器部分和涡轮部分。压缩机部分压缩空气以与燃烧器部分内的燃料燃烧，并且涡轮部分从燃烧器部分中产生的燃烧气体中提取能量。至少一些已知的燃烧器部分包括轴向燃料分级(AFS)技术(包括在至少两个区域中的轴向(顺序)燃烧分级)。更具体地，燃烧器部分可以包括位于多个第二级燃料喷嘴上游的多个第一级燃料喷嘴。第一燃料流量由第一级燃料喷嘴引导至燃烧器中，并且第二燃料流量由第二级燃料喷嘴引导至燃烧器中。由第一燃料流量燃烧产生的燃烧气体的燃烧器内温度为T_3.5温度。控制T_3.5温度和来自压缩机部分的空气使得运营者能够控制由旋转机械产生的排放。更具体地，由旋转机械产生的一氧化碳排放通常通过控制T_3.5温度来控制。

此外，旋转机械通常具有最低排放合规负载(MECL)，该最低排放合规负载是旋转机械上的最低负载，旋转机械能够在该最低负载下运行，同时仍能符合排放标准。更具体地，传统MECL是旋转机械上的最低负载，燃烧器温度在该最低负载下有助于保持符合排放标准。当电网运营公司请求旋转机械的运营者减少旋转机械的运行以使旋转机械在低于MECL的情况下运行时，旋转机械的运营者关闭旋转机械以保持符合排放标准。因此，MECL较高的旋转机械会比MECL较低的旋转机械更容易导致运行停止，从而导致高MECL的旋转机械的运营者收入损失。

发明内容

在一方面，提供了一种在低于最低排放合规负载的情况下以响应模式运行旋转机械的方法。该旋转机械包括燃烧器，该燃烧器包括第一燃烧区域和第二燃烧区域。该方法包括：i)将燃料分流减少至零。燃料分流在第一燃烧区域和第二燃烧区域之间将燃料总流量分配给燃烧器。该方法还包括：ii)利用旋转机械的数字模拟来确定第一燃烧区域的当前工作温度。该方法还包括：iii)确定第一燃烧区域的目标工作温度。该目标工作温度使得旋转机械能够在低于传统最低排放合规负载(MECL)的情况下运行，同时仍能符合排放标准。该方法还包括：iv)将第一燃料流量引导至第一燃烧区域。第一燃料流量使第一燃烧区域的温度降低至目标工作温度。该方法还包括：v)重复步骤i至iv，直到旋转机械在低于传统MECL的情况下运行，并且符合排放标准。