低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃气轮机技术领域，公开了一种低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，包括主燃料供应管，还包括低碳燃料管，主燃料供应管由进气口向出气口方向上依次设有天然气前截止阀

【技术实现步骤摘要】
低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统和控制方法


[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统和控制方法
。

技术介绍

[0002]切实执行低碳减排已成为世界各国发展的共识，为实现最终零碳排放目标，我国必将经历从以煤为主的传统化石燃料向可再生能源的过渡过程，为保证过渡期内能源供给平稳有序和安全可控，保障以氢气为代表的低碳排放燃料在国内各区域的稳定输送非常关键
。
在现有的油气输送管线基础上，发展天然气掺混氢气运输是经济上最为可行的清洁能源运输途径
。
天然气掺氢技术是将氢气以一定体积比例掺入天然气中形成掺氢天然气，通过现有天然气管道进行输送，并可直接替代天然气进行使用的一种能源技术
。
通过掺入适当比例的氢气，从而能有效的降低碳的排放量
。
燃气轮机因功率密度大
、
效率高
、
启动速度快的特点，是目前实现天然气输送增压的主要动力驱动设备，在我国天然气增压输送工业中得到广泛应用
。
燃气轮机可直接使用所增压输送的天然气作为燃料，使得燃气轮机驱动天然气压缩机组具有不依赖电力供应，可适宜各种恶劣生产环境的便利特点
。
[0003]当开展氢气与天然气掺混输送时，燃气轮机驱动天然气压缩机组即燃驱压缩机组也需要使用氢气与天然气掺混燃料作为新的燃料，并且使用含氢燃料本身便可以实现燃气增压输送生产过程的碳减排
。
但由于氢气物性与天然气有较大差异，氢气具有燃烧火焰温度控制困难，易发生回火
、
自点燃和热声不稳定现象等特点，因此燃气轮机在使用含氢较高或纯氢燃料时，与使用传统天然气燃料时的运行特性有较大不同
。
因此出现了如申请号为
202211097541.1
的中国专利技术专利申请，该申请公开了一种纯氢燃气轮机系统的控制方法和装置，用于解决纯氢燃气轮机燃烧火焰不稳定的问题
。
[0004]现有技术中至少存在如下问题：
[0005]一是燃料含氢量高会导致燃料易于扩散
、
点燃能量需求低且火焰传播速度快，直接使用富氢低碳燃料作为燃气轮机点火起动燃料会难以控制，需要采用新的起动方式来实现燃气轮机的安全起动；
[0006]二是富氢低碳燃料的燃烧存在不稳定现象，在工况调节过程中，可能会出现局部超温或熄火问题，需要通过合理的控制技术保证天然气管道燃驱压缩机组在使用富氢低碳燃料时，相比使用传统天然气燃料，不增加非正常停机的风险
。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术的不足，研制一种低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统和控制方法，本专利技术既能稳定起动管道燃驱压缩机组，又可稳定切换供应低碳燃料，有效提高了管道燃驱压缩机组的使用效果，降低了非正常停机的风险
。
[0008]本专利技术解决技术问题的技术方案为：一方面，本专利技术提供了一种低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，包括主燃料供应管，还包括低碳燃料管，主燃料供应管由进气口向出
气口方向上依次设有天然气前截止阀
、
天然气分离器
、
天然气后截止阀和天然气调节阀，低碳燃料管的进气口与天然气前截止阀入口端的主燃料供应管连接，低碳燃料管的出气口与天然气调节阀出口端的主燃料供应管连接，低碳燃料管由进气口向出气口方向上依次设有第一低碳燃料截止阀
、
第二低碳燃料截止阀和低碳燃料调节阀
。
[0009]作为优化，天然气分离器和天然气后截止阀之间的主燃料供应管上设有第一排放管，天然气后截止阀和天然气调节阀之间的主燃料供应管上设有第二排放管
。
通过设置第一排放管和第二排放管，能够在切换燃料前，将管道内
、
天然气分离器所有残存的可燃气体清除
。
[0010]作为优化，第一排放管上设有第一放空阀，第二排放管上设有第二放空阀
。
通过设置第一放空阀和第二放空阀，能够分别控制第一排放管和第二排放管的通断
。
[0011]作为优化，第一低碳燃料截止阀和第二低碳燃料截止阀之间的低碳燃料管上设有第三排放管，第二低碳燃料截止阀和低碳燃料调节阀之间的低碳燃料管上设有第四排放管
。
通过设置第三排放管和第四排放管，能够配合第一低碳燃料截止阀进行管路填充，防止管路输送迟滞造成工况波动，在停机后，可以放空低碳燃料管内的掺混燃料
。
[0012]作为优化，第三排放管上设有第三放空阀，第四排放管上设有第四放空阀
。
通过设置第三放空阀和第四放空阀，能够分别控制第三排放管和第四排放管的通断
。
[0013]作为优化，天然气前截止阀
、
天然气后截止阀
、
第一低碳燃料截止阀
、
第二低碳燃料截止阀
、
第一放空阀
、
第二放空阀
、
第三放空阀和第四放空阀均为电磁阀，天然气调节阀和低碳燃料调节阀均为电动阀
。
通过设置打开或关闭速度较快的电磁阀，能够快速打开或关闭管道；通过设置电动阀，能够控制阀门的开度
。
[0014]作为优化，天然气分离器上设有分离管路
。
通过设置分离管路，能够将分离出的氢气排出
。
[0015]另一方面，本专利技术还提供了一种低碳排放管道燃驱压缩机组的控制方法，包括以下步骤：
[0016]S1、
燃气发生器盘车起动控制：通过控制高压液压油供给量控制安装于燃气发生器上的液压马达的输出功率，液压马达带动燃气发生器起动至
20
％～
30
％的额定转速；
[0017]S2、
燃气发生器盘车清吹控制：通过比例积分调节方法，控制燃气发生器在
20
％～
30
％的额定转速下稳定运行
1.5
～2倍的空气流道置换时间，在燃气发生器清吹同时，打开天然气前截止阀和天然气分离器；
[0018]S3、
燃气发生器点火控制：通过先减少后增加高压液压油供给量，使液压马达功率先降低后增大，使燃气发生器转速先降速再升速；并在升速过程中，关闭第一放空阀和第二放空阀，同时打开天然气后截止阀，并控制天然气调节阀，在
15
％～
25
％的燃气发生器额定转速范围内给定固定天然气燃料量；
[0019]S4、
燃气发生器点火后升速控制：以
S3
步骤给定的固定天然气燃料量为基础，依据当前转速与慢车转速的偏差，通过比例积分计算公式进行燃料增量计算，得到燃气轮机的燃料量，根据燃料量需求变化进行天然气调节阀开度控制，逐渐增加天然气调节阀开度；在升速过程中，使液压马达与燃气发生器分离，完全由天然气燃料燃烧产生热量驱动燃气发生器升速；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，包括主燃料供应管
(1)
，其特征是，还包括低碳燃料管
(2)
，主燃料供应管
(1)
由进气口向出气口方向上依次设有天然气前截止阀
(11)、
天然气分离器
(12)、
天然气后截止阀
(13)
和天然气调节阀
(14)
，低碳燃料管
(2)
的进气口与天然气前截止阀
(11)
入口端的主燃料供应管
(1)
连接，低碳燃料管
(2)
的出气口与天然气调节阀
(14)
出口端的主燃料供应管
(1)
连接，低碳燃料管
(2)
由进气口向出气口方向上依次设有第一低碳燃料截止阀
(21)、
第二低碳燃料截止阀
(22)
和低碳燃料调节阀
(23)。2.
根据权利要求1所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，天然气分离器
(12)
和天然气后截止阀
(13)
之间的主燃料供应管
(1)
上设有第一排放管
(5)
，天然气后截止阀
(13)
和天然气调节阀
(14)
之间的主燃料供应管
(1)
上设有第二排放管
(6)。3.
根据权利要求2所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，第一排放管
(5)
上设有第一放空阀
(51)
，第二排放管
(6)
上设有第二放空阀
(61)。4.
根据权利要求3所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，第一低碳燃料截止阀
(21)
和第二低碳燃料截止阀
(22)
之间的低碳燃料管
(2)
上设有第三排放管
(7)
，第二低碳燃料截止阀
(22)
和低碳燃料调节阀
(23)
之间的低碳燃料管
(2)
上设有第四排放管
(8)。5.
根据权利要求4所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，第三排放管
(7)
上设有第三放空阀
(71)
，第四排放管
(8)
上设有第四放空阀
(81)。6.
根据权利要求5所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，天然气前截止阀
(11)、
天然气后截止阀
(13)、
第一低碳燃料截止阀
(21)、
第二低碳燃料截止阀
(22)、
第一放空阀
(51)、
第二放空阀
(61)、
第三放空阀
(71)
和第四放空阀
(81)
均为电磁阀，天然气调节阀
(14)
和低碳燃料调节阀
(23)
均为电动阀
。7.
根据权利要求6所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统，其特征是，天然气分离器
(12)
上设有分离管路
。8.
一种基于权利要5‑7任一项所述的低碳排放管道燃驱压缩机组控制系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、
燃气发生器盘车起动控制：通过控制高压液压油供给量控制安装于燃气发生器上的液压马达的输出功率，液压马达带动燃气发生器起动至
20
％～
30
％的额定转速；
S2、
燃气发生器盘车清吹控制：通过比例积分调节方法，控制燃气发生器在
20
％～
30
％的额定转速下稳定运行
1.5
～2倍的空气流道置换时间，在燃气发生器清吹同时，打开天然气前截止阀
(11)
和天然气分离器
(12)
；
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵赏鑫，谷思宇，关睿，李星星，罗易洲，尹铭，田志刚，赵智斌，孙雯萍，
申请(专利权)人：青岛中科国晟动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：