用于气体增湿控制的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及用于气体增湿控制的方法及系统，具体地，涉及一种增湿系统，该系统包括：构造成可将气体流供应给多个气体负载的多个气源（１０２、１０４），构造成可将能量添加给再循环水的多个热源（２２６、２２８），以流动连通的方式与多个气源和多个气体负载联接的单台气体增湿器（１１２），单台气体增湿器构造成可将具有预定含湿量的气体流供应给多个气体负载，和构造成可维持预定的含湿量的控制系统。

【技术实现步骤摘要】
用于气体增湿控制的方法及系统
技术介绍
本专利技术大致涉及联合循环发生系统，更详细地，涉及用于控制联合循环发生系统中气流含湿量的方法及系统。至少一些已知的联合循环发生系统包括增湿(moisturization) 子系统，该子系统构造成可为相对干燥的气体加入增湿流体。通常， 气体包括碳基或氢基燃料气，而增湿流体一般为水或水蒸汽。 一般，(process gas train)之间排成一列。控制单气源与单气体负载之间的气流 的水分是一项相对较容易的任务。然而，其它构造可能节省材料及运 行费用的成本。当使用其它构造的气源、增湿器及气体负载(gasload) 时，供应给气体负载的气体仍然必须满足预定的规格。对于这些构造 的所有运行条件，例如开机、停机过程中，或涉及一种或多种气源和 /或供应的过渡过程中，简单的湿度控制方法可能是不够的。所需要的是一种控制系统，该控制系统构造成可控制包括 从多个气源到多个气体负载的一个或多个增湿器的系统的气流中的 湿度，并控制来自多个热源的热量输入。
技术实现思路
在一个实施例中，增湿系统包括构造成可将气体流供应给 多个气体负载的多个气源，以及以流动连通的方式与多个气源和多个 气体负载联接的单台气体增湿器(gas moisturizer)。该单台气体增湿器 构造成可将具有预定含湿量的气体流供应给多个气体负载，并且控制 系统构造成可维持预定的含湿量。在另 一个实施例中，在使用增湿器的气流供应系统中控制湿度的方法包括确定增湿器的目标出口温度——该温度对应于增湿器出口中的预定的目标含湿量，使用基于增湿器热平衡的前馈控制来 预测增湿器进水口的目标温度一一该温度对应于所确定的增湿器目 标出口温度。该方法还包括反馈控制，其确定增湿器目标出口温度与 增湿器实际出口温度之间的差异，并且使用反馈控制器修正由前馈控 制所计算的增湿器进水口的目标温度。在又一个实施例中，在气体增湿器系统中控制湿度的方法 包括确定增湿器的目标出口温度一_该温度对应于增湿器出口中的 预定的目标含湿量，使用增湿器的热平衡来预测增湿器进水口的温 度，以获得预定的离开气体的含湿量。所预测的温度由反馈控制器进 行修正，该反馈控制器对增湿器的实际出口温度与对应于预定含湿量 的出口温度之间的差异进行处理。使用第一热源和第二热源将入口水 温控制到修正目标，并在必要时更改水气比，以在第二热源达到热量 输入极限时增加从第一热源输入增湿器的热量。在该实施例中，水气 比的升高引起水的目标温度的调整，使得当第一热源设计有额外的传 热能力时可降低对第二热源的传热要求。附图说明图1是示例性的联合循环发电系统的一部分的示意图。 图2是图1所示的增湿器子系统的示例性实施例的示意图。 图3是图2所示的温度控制子系统和水气比控制子系统的示例性实施例的示意性流程框图。图4是图2所示的温度控制子系统和水气比控制子系统的示例性实施例的控制图。部件列表<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>242千气流量244气体流量246干气温度248底部水流量250底部水温度252再循环流量254水流量260湿气出口压力262温度264阀门位置指示266位置指示300流程图302目标湿度值304塔的目标温度306塔的热平衡308反馈控制器309前馈控制部分310再循环水的温度目标312温度反^t修正或输出314求和函数316再循环水的目标温度318水速率信号或比较器319钳位器320乘法器400控制图401控制图402可选择的湿度设定点404当前湿度输入406斜坡器410功能块功能块具体实施例方式图1是示例性的联合循环发电系统100、例如整体煤气化联 合循环(IGCC))发电系统的一部分的示意图。发电系统100通常包括多 个气源102、 104，诸如气化系统，其中各气源均产生相对干燥的合成 气。虽然系统100在图1中显示只有两个气源102、 104，但是，备选 实施例可包括任何数目的气源。每个气源102和104产生的合成气经 由各自的管道106和108被引入公共集管(common header)110，然后 进入单一的气体增湿器子系统112。在备选实施例中利用了气源与增 湿器的其它组合。例如，在一个实施例中，三个气源以流动连通的方 式联接到两个增湿器上。在另一个实施例中，五个气源以流动连通的 方式联接到三个增湿器上。增湿后的合成气从增湿器子系统112经由 公共集管114被引入燃气涡轮发动机120和122各自的进口 116及 118。在另外的实施例中，增湿器子系统112将增湿后的合成气供应 给燃气涡轮发动机的其它组合。图2是增湿器子系统112(图1中所示)的示例性实施例的示 意图。在示例性的实施例中，增湿器子系统112包括增湿塔202、水 再循环子系统204、干气进口 206和湿气出口 208。水再循环子系统 204包括再循环泵210,其从塔底部212吸入加热的水并将其排出到 位于塔顶部216的液体分配器214。底部的水经由再循环子系统204 的一条或多条加热支线218和220被引导。各支线分别包括流量控制 阀222和224,第一热交换器226和228、第二热交换器230和232 及旁通阀234和236。虽然在本文中所描述的是热交换器，但是，第 一热交换器226和228及第二热交换器230和232可代之以加热器的 形式来实现，例如但并非局限于电加热器和/或加注燃料的加热器，或 者可以是加热器和热交换器的组合。增湿器子系统112包括温度控制子系统238和水气比控制子系统240。在示例性的实施例中，温度控制子系统238接收以下输 入干气流量242和244及温度246、底部水流量248和温度250、 再循环流量252和254，以及来自增湿塔202的湿气出口压力260和 温度262(本文也称为顶部压力和顶部温度)。水气比控制子系统240 接收来自干气流量242和244的输入及分别来自每个旁通阀234和236 的阀门位置指示264和266的输入。操作过程中，在加压塔(诸如增湿塔202)内部一 系列的平衡 阶段通过接触气体和水而用水将干气增湿。当气体离开增湿塔202时， 几个因素影响气体的增湿程度。这些因素包括塔压力、气体和水的进 口的温度、水气流量比以及进入增湿塔202的干气的成分。可能需要对非冷凝气的含湿量进行精确地控制，以在使用 该气体的设备中获得可接受的设计特性。来自两个或多个独立生产单 元(例如气化系统)的干气供给气流汇合并由单台增湿塔202增湿。然气体的规格被维持在紧公差(close tolerances)范围内，例如预定目标的 ±1.0%(摩尔)(在上游单元或下游单元操作的过渡过程中)。在可获得的 热量受限制的阶段中，系统同样能够对湿度进行控制。当进料条件变化时，温度控制子系统238预期顶部湿度的 变化，并恰当地调节进入增湿塔202顶部的再循环水的回流温度。如 果需要，控制策略本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增湿系统，包括：　　　　构造成将气体流供应给多个气体负载的多个气源（１０２，１０４）；　　　　构造成将能量添加给再循环水的多个热源（２２６，２２８）；　　　　以流动连通的方式与所述多个气源和所述多个气体负载联接的单台气体增湿器（１１２），所述单台气体增湿器（１１２）构造成将具有预定含湿量的气体流供应给所述多个气体负载；和　　　　构造成维持所述预定含湿量的控制系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR艾顿，MJ亚历山大，MC普拉特，WR哈尔斯特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]