用于燃气涡轮中的燃料混合和控制的系统及方法技术方案

一种系统包括具有燃烧器的燃气涡轮发动机以及燃料混合系统。燃料混合系统还包括构造成供应第一燃料的第一燃料供给、构造成供应第二燃料的第二燃料供给、第一燃料回路、第二燃料回路和控制器。第一燃料回路可构造成混合第一燃料和第二燃料以形成第一燃料混合物。第二燃料回路可构造成混合第一燃料和第二燃料以形成第二燃料混合物。控制器可构造成基于第一燃料的测量成分调节第一燃料混合物和第二燃料混合物的混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃气涡轮中的燃料混合和控制的系统及方法专利技术背景本文公开的主题涉及燃气涡轮系统，并且更具体地涉及用于在燃气涡轮系统中混合燃料的系统。燃气涡轮系统通常包括具有压缩机、燃烧器和涡轮的至少一个燃气涡轮发动机。燃烧器可具有一个或多个燃烧系统，其具有燃料喷嘴以用于接收燃料气体。某些燃料气体其自身可能不适于用作燃烧驱动的设备中(诸如燃气涡轮系统中)的燃料源。例如，某些燃料气体可能不易较大量地获得，或可能使用起来较昂贵。进一步举例来说，可发现某些燃料气体很丰富，但其自身可能不具有适用于燃气涡轮系统内的有效操作的化学成分。此外，某些燃料气体可导致非期望的废气排放，诸如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等。排放水平可超出燃气涡轮系统的阈值，诸如最低排放符合水平。
技术实现思路
下文概述了与原始申请保护的专利技术在范围上相称的某些实施例。这些实施例不意图限制申请保护的专利技术的范围，相反，这些实施例仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概述。实际上，本专利技术可包含可类似于或不同于下文阐述的实施例的多种形式。在第一实施例中，一种系统包括具有燃烧器的燃气涡轮发动机以及燃料混合系统。燃料混合系统还包括构造成供应第一燃料的第一燃料供给、构造成供应第二燃料的第二燃料供给、第一燃料回路、第二燃料回路和控制器。第一燃料回路可构造成混合第一燃料和第二燃料以形成第一燃料混合物。第二燃料回路可构造成混合第一燃料和第二燃料以形成第二燃料混合物。控制器可构造成基于第一燃料的测量成分调节第一燃料混合物和第二燃料混合物的混合。在第二实施例中，一种系统包括具有第一燃料回路、第二燃料回路和控制器的燃料混合系统。第一燃料回路可构造成将第一燃料和第二燃料的第一燃料混合物供应至涡轮燃烧器的主燃料喷嘴。第二燃料回路可构造成将第一燃料和第二燃料的第二燃料混合物供应至涡轮燃烧器的副燃料喷嘴。控制器可构造成基于第一燃料的测量组分成分调节第一燃料混合物的第一混合比和第二燃料混合物的第二混合比。在第三实施例中，一种方法包括测量第一燃料的组分成分。该方法还包括基于第一燃料的组分成分将第一燃料与第二燃料混合以形成具有第一混合比的第一燃料混合物。该方法还包括基于第一燃料的组分成分将第一燃料和第二燃料混合以形成具有第二燃料比的第二燃料混合物，其中第一燃料比和第二燃料比是不同的。附图说明在参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标号表示贯穿附图的相似部分，在附图中：图1为具有压缩机、多个燃烧器、涡轮和多个燃料喷嘴的燃气涡轮系统的实施例的示意图；图2为构造成从燃料混合系统接收燃料气体的图1中所示的其中一个涡轮燃烧器的实施例的截面侧视图；图3为图2的燃料混合系统的实施例的示意图，其中燃料混合系统包括混合滑橇、过程气体供给、天然气供给和控制器。图4为示出一种方法的实施例的流程图，燃料混合系统可通过该方法混合第一燃料和第二燃料；以及图5为示出一种方法的实施例的流程图，燃料混合系统可通过该方法基于燃烧器的操作参数改变燃料混合。具体实施方式下面将描述本专利技术的一个或多个具体实施例。在致力于提供这些实施例的简明描述中，可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实现方式特定的决定来达到开发者的例如符合系统相关及商业相关的约束的具体目的，其可从一个实现方式变化到另一个实现方式。此外，应当认识到，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但对那些具有本公开内容的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的并且表示除了列出的元件之外可存在另外的元件。公开的实施例针对一种燃料混合系统，其可接收和混合第一燃料源与第二燃料源以形成燃料混合物。燃料混合系统然后可将燃料混合物输送至燃烧驱动的设备的燃料喷嘴，诸如燃气涡轮系统中的燃烧器。在某些实施例中，燃料混合系统可接收和混合天然气与一种或多种过程气体(例如，高炉煤气、焦炉煤气、精炼厂烟道气或由于精炼或化学过程生成的任何合成气)来形成燃料混合物。具体而言，燃料混合系统可构造成基于第一燃料源的测量成分(例如，过程气体的测量成分)来混合天然气和过程气体。因此，混合可调节，以便使某些燃料源的使用优化或尽可能多。例如，燃料混合系统可控制燃料混合物的混合，使得在生成或产生天然气和过程气体的燃料混合物时使过程气体的量优化或尽可能大。在另一些实施例中，在将燃料混合物输送至燃气涡轮系统中的燃烧器之后，燃料混合系统可监测燃烧器的燃烧动态。例如，可测量燃烧器的某些操作参数，诸如火焰强度、压力、温度、振动或焚烧的燃料混合物的化学成分。进一步举例来说，监测的操作参数可包括或识别变化，诸如压力、温度、火焰强度和/或化学成分中的脉动或振荡。燃料混合系统可进一步构造成基于一个或多个测量的操作参数来混合燃料混合物，且因此可更有效且高效地使用燃料源。例如，混合可调节，以便仅将一定量的额外燃料输送至燃烧器以用于连续的燃烧器操作。另外，混合可在反馈控制环路中调整，以便将燃烧器的一个或多个操作参数保持在系统的燃烧边界内。燃料混合系统还可控制燃料混合物的混合，以便将一定量的特定燃料用于产生燃料混合物。换句话说，如上文所述，用于生成燃料混合物的特定燃料(例如，过程气体)的量可至少部分地基于来自燃烧器的反馈(例如，测量的操作参数)尽可能大或优化。此外，燃料混合系统可供应特定的燃料混合物，其能够使燃烧器实现期望的低排放水平，诸如NOx排放、SOx排放、CO排放和/或CO2排放。现在转到附图，图1示出了燃气涡轮系统10的实施例的框图。燃气涡轮系统10包括压缩机12、涡轮燃烧器14和涡轮16。涡轮燃烧器14包括燃料喷嘴18，其将液体燃料、气体燃料(例如，天然气)和/或混合燃料(例如，天然气和过程气体的混合物)传送到涡轮燃烧器14中。例如，过程气体可包括高炉煤气、焦炉煤气、精炼厂烟道气、由于精炼或化学过程生成的合成气，或其组合。如图所示，各个涡轮燃烧器14均可具有多个燃料喷嘴18。更具体而言，涡轮燃烧器14可各自包括主燃料喷嘴20和副燃料喷嘴22。如下文详细论述，主燃料喷嘴20和副燃料喷嘴22接收燃料以用于在涡轮燃烧器14内使用。涡轮燃烧器14点燃和燃烧氧化剂－燃料混合物(例如，空气－燃料混合物)，且然后使所得的热的加压燃烧气体24(例如，排气)穿过涡轮16。涡轮16内的涡轮叶片联接到燃气涡轮系统10的轴26，其还可联接到整个涡轮10的若干其它构件。当燃烧气体24相对于涡轮16的涡轮叶片流动且在其间流动时，涡轮16被驱动旋转，这引起轴26旋转。最后，燃烧气体24经由排气出口28离开涡轮系统10。此外，在所示的实施例中，轴26联接到负载30，负载30经由轴26的旋转供给动力。负载30可为经由涡轮系统10(诸如发电机、飞机的螺旋桨或其它负载)的旋转输出生成动力的任何适合的装置。燃气涡轮系统10的压缩机12包括压缩机叶片。如上文所论述的那样，压缩机12内的压缩机叶片联接到轴26，且将随着轴26本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：包括燃烧器的燃气涡轮发动机；以及燃料混合系统，其包括：　　第一燃料供给，其构造成供应第一燃料；　　第二燃料供给，其构造成供应第二燃料；　　第一燃料回路，其构造成混合所述第一燃料和所述第二燃料以形成第一燃料混合物；　　第二燃料回路，其构造成混合所述第一燃料和所述第二燃料以形成第二燃料混合物；以及　　控制器，其构造成基于所述第一燃料的测量成分调节所述第一燃料混合物的混合和所述第二燃料混合物的混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 13/8420751.一种用于燃气涡轮中的燃料混合和控制的系统，包括：包括燃烧器的燃气涡轮发动机；以及燃料混合系统，其包括：第一燃料供给，其构造成供应第一燃料；第二燃料供给，其构造成供应第二燃料；第一燃料回路，其构造成混合所述第一燃料和所述第二燃料以形成第一燃料混合物；第二燃料回路，其构造成混合所述第一燃料和所述第二燃料以形成第二燃料混合物；以及控制器，其构造成基于所述第一燃料的测量成分调节所述第一燃料混合物的混合和所述第二燃料混合物的混合；其中，所述控制器构造成基于所述第一燃料中的氮、二氧化碳、硫化氢或氧的阈值限制调节所述第一燃料混合物和所述第二燃料混合物的混合。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料包括过程气体，且所述第二燃料包括天然气。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述过程气体包括焦炉煤气、高炉煤气、精炼厂烟道气、由于精炼或化学过程生成的合成气，或其组合。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器构造成基于所述第二燃料的测量成分调节所述第一燃料混合物和所述第二燃料混合物的混合。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料混合物具有第一混合比的所述第一燃料和所述第二燃料，所述第二燃料混合物具有第二混合比的所述第一燃料和所述第二燃料，且所述第一混合比和所述第二混合比是不同的。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料混合系统包括构造成获得所述第一燃料的测量成分的传感器。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料混合系统包括构造成储存所述第一燃料混合物和所述第二燃料混合物的期望混合比的存储器。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料回路构造成将所述第一燃料混合物供应至所述燃烧器的主燃料喷嘴，且所述第二燃料回路构造成将所述第二燃料混合物供应至所述燃烧器的副燃料喷嘴。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃气涡轮发动机设置成预混操作模式、主操作模式、副操作模式、满载操作模式、部分负载操作模式，或其组合。10.一种用于燃气涡轮中的燃料混合和控制的系统，包括：燃料混合系统，其包括：第一燃料回路，其构造成将第一燃料和第二燃料的第一燃料混合物供应至涡轮燃烧器的主燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：AV梅农，AM特吕斯代尔，AP库尔卡尼，P波波维奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US