燃气轮机低排放双燃料系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术的目的在于提供燃气轮机低排放双燃料系统及其控制方法，包括液体燃料系统、气体燃料系统、液体燃料吹扫系统、气体燃料吹扫系统、辅助雾化空气系统、喷嘴环管系统，液体燃料系统与液体燃料吹扫路共同与液体燃料环管相连，辅助雾化空气系统与雾化空气吹扫路共同与雾化空气环管相连，气体燃料第1支路与气体燃料第1支路吹扫路共同与气体燃料1路环管相连，气体燃料第2支路与气体燃料第2支路吹扫路共同与气体燃料2路环管相连。本发明专利技术工作可靠稳定，空间利用率高，分解检修方便，能为燃气轮机供应液体或气体燃料并合理调节，气体燃料可两路供应保证低排放分级燃烧技术实现，还可在不停机的情况下，实现气/液燃料的在线平稳切换。换。换。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机低排放双燃料系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机的双燃料系统以及控制方法。

技术介绍

[0002]当前在全球碳达峰和碳中和目标的国际减排背景下，燃气轮机作为能源动力行业核心动力装置，正朝着低排放方向高速发展，而基于气体燃料如目前广泛使用的天然气和受到愈加广泛关注的氢气等的干式低排放燃烧技术由于其系统简单、排放效果好已逐步成为主流低排放控制技术手段之一。干式低排放燃烧技术的经典实施方法就是分级燃烧方法，将空气和燃料都分散到多个喷射级上进行工作，降低核心燃烧区工作温度，实现低排放，而实现这一过程中的燃料分级就需要与之相匹配的多级燃料供应调节系统，保证各级燃料按时按需分配调节。另一方面，从目前已实际应用的燃气轮机情况看，采用非低排放方式工作的燃气轮机数量众多，尤其是使用液体燃料如目前广泛使用的柴油和煤油等工作的更是不在少数，如海上平台和船舶动力方面应用的燃气轮机。然而所有新技术的发展都不可能一蹴而就，在现有非低排放方式工作的燃气轮机基础上进行低排放改进实施，逐步替代，发展升级，最终实现低排放，远比全部废除现有装备替换新装备新技术更贴合实际，更经济。这种情况下就迫切需求与现有技术和新技术都能衔接的过渡技术，既能承接现有技术状态，保证现有燃气轮机技术运行稳定，经济上可承受，又能保证在需要的时候进行低排放技术实施落实，燃料系统便是过渡技术中的重要环节之一。
[0003]综合以上两方面，要求既能保证现有液体燃料有效工作，又能保证在需要的时候进行气体燃料低排放工作模式的逐步投入运行，这就迫切需求与这种状态相匹配的燃气轮机低排放双燃料系统。本专利技术正是为了满足上述需求而开发，可根据实际使用要求，为燃气轮机供应液体燃料或气体燃料并进行燃料调节工作，其中气体燃料可实现两路供应保证低排放分级燃烧技术实现，还可在不停机的情况下，实现气/液燃料的在线平稳切换，设备配置简单，自适应性强，工作可靠稳定，空间利用率高，分解检修方便，在燃气轮机发电领域海上固定平台、浮动平台和陆地发电等、压缩机驱动领域、船舶动力行业均具有广泛重要的推广应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供为燃气轮机供应液体燃料或气体燃料并进行燃料调节工作，还可在不停机的情况下，实现气/液燃料的在线平稳切换的燃气轮机低排放双燃料系统及其控制方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]本专利技术燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：包括压气机、燃烧室、涡轮、喷嘴环管系统、液体燃料系统、气体燃料系统、液体燃料吹扫系统、气体燃料吹扫系统、辅助雾化空气系统，涡轮与压气机同轴，压气机通过喷嘴环管系统连接燃烧室，燃烧室连接涡轮，所述
液体燃料系统包括液体燃料源以及与其相连的液体燃料路，所述气体燃料系统包括气体燃料源以及与相连的气体燃料路，气体燃料路分别支出气体燃料第1支路、气体燃料第2支路，所述液体燃料吹扫系统包括液体燃料吹扫路、雾化空气吹扫路，所述气体燃料吹扫系统包括气体燃料第1支路吹扫路、气体燃料第2支路吹扫路，所述辅助雾化空气系统包括辅助雾化空气路，液体燃料路与液体燃料吹扫路相连并连接喷嘴环管系统的液体燃料环管，辅助雾化空气路与雾化空气吹扫路相连并连接喷嘴环管系统的辅助雾化空气环管，气体燃料第1支路与气体燃料第1支路吹扫之路相连并连接喷嘴环管系统的气体燃料1路，气体燃料第2支路与气体燃料第2支路吹扫之路相连并连接喷嘴环管系统的气体燃料2路，燃烧室的引气连通液体燃料吹扫系统、气体燃料吹扫系统。
[0007]本专利技术还可以包括：
[0008]1、所述液体燃料路上设置泵、液体燃料过滤器、液体燃料调节阀、液体燃料切断阀、液体燃料流量传感器、液体燃料泄放阀、液体燃料止回阀。
[0009]2、所述气体燃料路上设置气体燃料切断阀、气体燃料过滤器、气体燃料排空阀、水浴加热器；所述气体燃料第一支路上设置气体燃料第一支路调节阀、气体燃料第一支路切断阀、气体燃料第一支路流量传感器、气体燃料第一支路止回阀；所述气体燃料第二支路上设置气体燃料第二支路调节阀、气体燃料第二支路切断阀、气体燃料第二支路流量传感器、气体燃料第二支路止回阀。
[0010]3、所述液体燃料吹扫路上设置液体燃料吹扫路调节阀、液体燃料吹扫路流量传感器、液体燃料吹扫路止回阀；所述雾化空气吹扫路上设置雾化空气吹扫路调节阀、雾化空气吹扫路流量传感器、雾化空气吹扫路止回阀。
[0011]4、所述气体燃料第1支路吹扫路上设置气体燃料第1支路吹扫路调节阀、气体燃料第1支路吹扫路流量传感器、气体燃料第1支路吹扫路止回阀；所述气体燃料第2支路吹扫路上设置气体燃料第2支路吹扫路调节阀、气体燃料第2支路吹扫路流量传感器、气体燃料第2支路吹扫路止回阀。
[0012]5、所述辅助雾化空气路上设置辅助雾化空气节流孔板、辅助雾化空气切断阀、辅助雾化空气流量传感器、辅助雾化空气止回阀。
[0013]本专利技术燃气轮机低排放双燃料控制方法，其特征是：
[0014]使用液体态燃料工作时：液体燃料系统投入工作，通过泵将液体燃料源中的液体燃料增压，经液体燃料路过滤器过滤除杂，经过液体燃料路调节阀和完全打开的液体燃料路切断阀，在液体燃料路流量传感器计量的条件下输运液体燃料至喷嘴环管系统的液体燃料环管，并进一步进入燃烧室的喷嘴液体燃料通道燃烧工作，在此过程中液体燃料路泄放阀保持关闭状态；气体燃料系统不工作，辅助雾化空气系统和气体燃料吹扫系统投入工作，燃烧室环腔引气进入喷嘴环管系统的气体燃料1路环管和气体燃料2路环管，然后进入燃烧室的喷嘴气体燃料通道进行吹扫；
[0015]辅助雾化空气环管包括两种不同的工作状态：
[0016]第一种工作状态：当燃气轮机使用液体燃料在点火工况及慢车工况运行时，来自压缩空气源中的气体，经过节流孔板，在辅助雾化空气路切断阀完全打开的状态下，经过辅助雾化空气路流量计和辅助雾化空气路止回阀进入至辅助雾化空气环管对液体燃料雾化锥液膜进行旋转剪切辅助液滴破碎；
[0017]第二种工作状态：当燃气轮机使用液体态燃料在慢车工况以上运行时，辅助雾化空气系统在慢车工况到达时刻，关闭辅助雾化空气路切断阀，停止外部辅助雾化空气供应，辅助雾化空气环管内空气供应调整为由液体燃料吹扫系统的雾化空气吹扫路供应，雾化空气吹扫路调节阀打开，即辅助雾化空气气源由燃气轮机燃烧室腔内的压缩空气供入，此时辅助雾化空气系统停止工作，仅用燃气轮机压气机压缩带来的高压空气进行辅助雾化。
[0018]本专利技术燃气轮机低排放双燃料控制方法还可以包括：
[0019]1、当使用气体燃料在低工况工作时：当燃气轮机使用气体燃料在点火工况及慢车工况运行时，气体燃料系统处于工作状态，气体燃料源中的气体燃料经过完全打开的气体燃料路切断阀、气体燃料路过滤器过滤除杂，再经过水浴加热器加热升温后进入气体燃料第1支路，此时气体燃料第2支路调节阀和气体燃料第2支路切断阀均保持完全关闭状态，经过气体燃料第1支路调节阀和完全打开的气体燃料第1支路切断阀，在气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：包括压气机、燃烧室、涡轮、喷嘴环管系统、液体燃料系统、气体燃料系统、液体燃料吹扫系统、气体燃料吹扫系统、辅助雾化空气系统，涡轮与压气机同轴，压气机通过喷嘴环管系统连接燃烧室，燃烧室连接涡轮，所述液体燃料系统包括液体燃料源以及与其相连的液体燃料路，所述气体燃料系统包括气体燃料源以及与相连的气体燃料路，气体燃料路分别支出气体燃料第1支路、气体燃料第2支路，所述液体燃料吹扫系统包括液体燃料吹扫路、雾化空气吹扫路，所述气体燃料吹扫系统包括气体燃料第1支路吹扫路、气体燃料第2支路吹扫路，所述辅助雾化空气系统包括辅助雾化空气路，液体燃料路与液体燃料吹扫路相连并连接喷嘴环管系统的液体燃料环管，辅助雾化空气路与雾化空气吹扫路相连并连接喷嘴环管系统的辅助雾化空气环管，气体燃料第1支路与气体燃料第1支路吹扫之路相连并连接喷嘴环管系统的气体燃料1路，气体燃料第2支路与气体燃料第2支路吹扫之路相连并连接喷嘴环管系统的气体燃料2路，燃烧室的引气连通液体燃料吹扫系统、气体燃料吹扫系统。2.根据权利要求1所述的燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：所述液体燃料路上设置泵、液体燃料过滤器、液体燃料调节阀、液体燃料切断阀、液体燃料流量传感器、液体燃料泄放阀、液体燃料止回阀。3.根据权利要求1所述的燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：所述气体燃料路上设置气体燃料切断阀、气体燃料过滤器、气体燃料排空阀、水浴加热器；所述气体燃料第一支路上设置气体燃料第一支路调节阀、气体燃料第一支路切断阀、气体燃料第一支路流量传感器、气体燃料第一支路止回阀；所述气体燃料第二支路上设置气体燃料第二支路调节阀、气体燃料第二支路切断阀、气体燃料第二支路流量传感器、气体燃料第二支路止回阀。4.根据权利要求1所述的燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：所述液体燃料吹扫路上设置液体燃料吹扫路调节阀、液体燃料吹扫路流量传感器、液体燃料吹扫路止回阀；所述雾化空气吹扫路上设置雾化空气吹扫路调节阀、雾化空气吹扫路流量传感器、雾化空气吹扫路止回阀。5.根据权利要求1所述的燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：所述气体燃料第1支路吹扫路上设置气体燃料第1支路吹扫路调节阀、气体燃料第1支路吹扫路流量传感器、气体燃料第1支路吹扫路止回阀；所述气体燃料第2支路吹扫路上设置气体燃料第2支路吹扫路调节阀、气体燃料第2支路吹扫路流量传感器、气体燃料第2支路吹扫路止回阀。6.根据权利要求1所述的燃气轮机低排放双燃料系统，其特征是：所述辅助雾化空气路上设置辅助雾化空气节流孔板、辅助雾化空气切断阀、辅助雾化空气流量传感器、辅助雾化空气止回阀。7.燃气轮机低排放双燃料控制方法，其特征是：使用液体态燃料工作时：液体燃料系统投入工作，通过泵将液体燃料源中的液体燃料增压，经液体燃料路过滤器过滤除杂，经过液体燃料路调节阀和完全打开的液体燃料路切断阀，在液体燃料路流量传感器计量的条件下输运液体燃料至喷嘴环管系统的液体燃料环管，并进一步进入燃烧室的喷嘴液体燃料通道燃烧工作，在此过程中液体燃料路泄放阀保持关闭状态；气体燃料系统不工作，辅助雾化空气系统和气体燃料吹扫系统投入工作，燃烧室环腔引气进入喷嘴环管系统的气体燃料1路环管和气体燃料2路环管，然后进入燃烧室的喷嘴气体燃料通道进行吹扫；
辅助雾化空气环管包括两种不同的工作状态：第一种工作状态：当燃气轮机使用液体燃料在点火工况及慢车工况运行时，来自压缩空气源中的气体，经过节流孔板，在辅助雾化空气路切断阀完全打开的状态下，经过辅助雾化空气路流量计和辅助雾化空气路止回阀进入至辅助雾化空气环管对液体燃料雾化锥液膜进行旋转剪切辅助液滴破碎；第二种工作状态：当燃气轮机使用液体态燃料在慢车工况以上运行时，辅助雾化空气系统在慢车工况到达时刻，关闭辅助雾化空气路切断阀，停止外部辅助雾化空气供应，辅助雾化空气环管内空气供应调整为由液体燃料吹扫系统的雾化空气吹扫路供应，雾化空气吹扫路调节阀打开，即辅助雾化空气气源由燃气轮机燃烧室腔内的压缩空气供入，此时辅助雾化空气系统停止工作，仅用燃气轮机压气机压缩带来的高压空气进行辅助雾化。8.根据权利要求7所述的燃气轮机低排放双燃料控制方法，其特征是：当使用气体燃料在低工况工作时：当燃气轮机使用气体燃料在点火工况及慢车工况运行时，气体燃料系统处于工作状态，气体燃料源中的气体燃料经过完全打开的气体燃料路切断阀、气体燃料路过滤器过滤除杂，再经过水浴加热器加热升温后进入气体燃料第1支路，此时气体燃料第2支路调节阀和气体燃料第2支路切断阀均保持完全关闭状态，经过气体燃料第1支路调节阀和完全打开的气体燃料第1支路切断阀，在气体燃料第1支路流量传感器计量的条件下输运气体燃料至气体燃料1路环管，在此过程中气体燃料路排空阀保持关闭状态，气体燃料吹扫系统的气体燃料第2支路吹扫路处于通流打开状态，气体燃料第2支路吹扫路调节阀控制吹扫气量至气体燃料2路环管，进一步进入燃烧室的喷嘴；液体燃料吹扫系统的液体燃料吹扫路处于工作状态，利用燃烧室引气对燃烧室喷嘴的液体燃料通道进行吹扫冷却，辅助雾化空气系统处于工作状态，雾化空气吹扫路处于关闭状态，利用外部吹扫空气吹扫燃烧室喷嘴的雾化空气通道防止高温燃气倒灌；液体燃料系统保持关闭状态；当使用气体燃料在高工况工作时：当燃气轮机使用气体燃料在慢车工况以上运行，到达慢车点时刻时，气体燃料2路环管由吹扫状态调整为燃料供应状态，即气体燃料第2支路吹扫路调节阀由打开状态调整为关闭，同时气体燃料第2支路调节阀调整开度，气体燃料第2支路切断阀调整为全部打开，气体燃料系统均处燃料供应工作状态，气...

【专利技术属性】
技术研发人员：林枫，齐秀龙，赵宁波，李名家，孙鹏，曹天泽，杨洪磊，王威，郑洪涛，杜兴华，刘世铮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：