一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法
本发明属于发电机组技术领，尤其涉及一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，包括发电机组一和发电机组二，所述发电机组一由燃气轮机驱动，所述燃气轮机的出气端与余热锅炉相连接，所述发电机组二由蒸汽轮机驱动，余热锅炉产生的高压蒸汽进入蒸汽轮机中，蒸汽轮机产生的液体水返回余热锅炉中，所述燃气轮机的燃料进口与燃料控制系统相连接。
发明专利
CN202311632576.5
2023-12-01
CN117605579A
2024-02-27
F02C9/40(2006.01)
山东中拓新能源有限公司
刘佰兴;田友刚;宋启迅
250200 山东省济南市章丘区龙山街道潘王路24239号(龙山工业园八号路)
山东世纪金慧专利代理有限公司
肖静杰
山东;37
1.一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：包括发电机组一(1)和发电机组二(5)，所述发电机组一(1)由燃气轮机(2)驱动，所述燃气轮机(2)的出气端与余热锅炉(3)相连接，所述发电机组二(5)由蒸汽轮机(4)驱动，余热锅炉(3)产生的高压蒸汽进入蒸汽轮机(4)中，蒸汽轮机(4)产生的液体水返回余热锅炉(3)中，所述燃气轮机(2)的燃料进口与燃料控制系统相连接，所述燃料控制系统的控制方法，包括以下步骤：步骤1.燃料切换前和切换后的控制策略：切换初始阶段，首先检查确认煤压机出口的各项指标是否达到设定值，机组负荷处于燃料切换的负荷区间40％-50％；切换结束阶段时，当天然气流量控制阀逐渐关小至最大非线性阀位10％时，天然气流量控制阀以最大关闭速率快速关闭；同时关闭合成气至火炬放散阀，使合成气全部进入燃气轮机(2)燃烧；步骤2.双燃料切换控制策略：当两种燃料满足切换条件时，天然气流量比例按设定速率从100％降至0％，合成气的比例按设定速率从0％增加到100％；合成气至火炬放散阀按照速率5％/s逐渐关闭，煤压机出口通过再循环调节阀维持压力18bar；切换过程中，进行燃烧室(221)性能闭环控制和燃烧稳定闭环控制。 2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述燃烧室(221)性能闭环控制，包括：负荷控制器、排汽温度控制器和压气机压力限制。 3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述燃烧稳定闭环控制，包括判断燃气轮机(2)是否稳定燃烧通过测量燃烧室(221)内动态压力变化情况和燃烧产生的振荡动态幅值变化来实现；燃烧稳定闭环控制是以翁鸣和ACC为性能指标，根据预先设定的调整曲线，对燃烧状态进行实时动态调整；当燃烧不稳定时，通过翁鸣和加速度来实时反应燃烧不稳定情况，在燃烧恶化前自动对燃机排气温度设定值、改变IGV开度和实时修正天然气流量进行调整，确保燃料切换过程中机组各项参数调整到最佳状态。 4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述双燃料切换控制策略，包括天然气燃料系统和合成气燃料系统。 5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述天然气燃料系统使用天然气燃料作为燃气轮机(2)的点火燃料，控制进入燃气轮机(2)燃烧室(221)的天然气质量流量，并在特定条件下阻止天然气进入燃气轮机(2)；系统由前置过滤模块、天然气紧急关断阀、天然气放散阀、天然气控制阀、天然气球阀组成；前置过滤器用于防止上游精过滤器单元和该过滤器之间管道中的任何粗异物进入天然气紧急关断阀；天然气紧急关断阀是在燃气轮机(2)启动和停机时，以及在天然气系统启动或关闭期间，供应或者切断进入燃烧器的天然气；天然气紧急关断阀之后，燃气供应管线分为两个分支：一路通向合成气系统，另一路通过扩散燃烧器直接进入燃烧室(221)；放散阀置于天然气紧急关断阀和天然气控制阀间，用于将关断阀之间管段中的天然气排放到空气中；天然气控制阀根据燃气轮机(2)控制系统的要求控制供应至扩散燃烧器的天然气流量，通向燃烧室(221)的每条管路上都安装有天然气球阀，用于供应或者切断流向燃烧器的天然气流量。 6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：当所述合成气燃料系统控制进入燃气轮机(2)燃烧室(221)的合成气质量流量，并在燃气轮机(2)保护动作或紧急停机的件下切断供应燃气轮机(2)的合成气；来自煤压机出口的合成气，一路通往放散火炬用于调整合成气热值，另一路通往燃烧器，经过滤器出口后连接燃烧室(221)A和燃烧室(221)B各两条分支管线，燃烧器分支管线上设有合成气关断阀组，包括：合成气紧急关断阀、合成气放散阀及合成气控制阀。 7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述燃烧器具有三路不同的燃料气喷嘴管路系统，包括：扩散器管路、合成气管路及值班气管路；扩散器管路用于通过最小燃料量启动，加速至额定转速以及部分负荷运行直至负荷切换；值班气管路是燃油管路，用于促进燃烧器运行；合成气管路用于将合成气从负荷转换后燃烧至基本负荷；合成气流经合成气旋流器后，进入燃烧室(221)，在燃烧室(221)中与燃烧空气混合并燃烧，空气通过燃烧空气入口经斜旋流器和中央轴向旋流器供给燃烧器；少量燃烧空气进入内部空气通道，通过中央轴向旋流器进入燃烧室(221)；燃烧空气的更小一部分用于冷却中心喷嘴，剩余的燃烧空气流过斜旋流器。 8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述燃气轮机(2)采用双燃料燃气轮控制系统运行时的双燃料切换，从点火、升速、定速、并网到燃料切换负荷点(40)％-(50)％均以天然气为燃料，天然气经增压机增压至预定压力后，通过前置过滤器，由天然气控制阀经天然气燃料通路进入燃烧室(221)；此阶段，合成气燃料通路和其它阀门均关闭；机组负荷达到一定初负荷后，快速进行燃料切换。 9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述燃气轮机(2)包括机体，所述机体内设置有输出轴，所述机体上依次设置有压气段、燃烧段、排气段，所述压气段包括压气机前缸(208)和压气机后缸(210)，所述压气机前缸(208)与压气机后缸(210)首尾连接，所述压气机前缸(208)设置有进气蜗壳(203)和进气缸(204)，压气机前缸(208)与压气机后缸(210)内部均设置有若干压气机工作叶片(205)和压气机静子叶片(207)，所述压气机工作叶片(205)与压气机静子叶片(207)交替设置，所述输出轴带动压气机工作叶片(205)、压气机静子叶片(207)转动，所述压气机后缸(210)末端固定有燃烧段，所述燃烧段包括燃烧室(221)外壁(220)，所述燃烧室(221)外壁(220)内部装有若干燃烧室(221)，所述燃烧室(221)的进气端朝向压气段，所述燃烧室(221)前部进气口处设置有燃气喷嘴(218)，所述燃气喷嘴(218)与燃烧室(221)前部进气口之间设置有进气空隙，每个燃烧室(221)内设置有点火器(219)，所述燃烧室(221)外壁(220)后端与排气段相连接，所述燃烧室(221)外壁(220)与排气段连接处内部设置有旋转部一，所述旋转部一与输出轴固定连接，所述旋转部上设置有高压涡轮静子叶片(222)和高压涡轮工作叶片(223)，所述排气段内设置有若干低压涡轮静子叶片(225)、低压涡轮工作叶片(226)，所述低压涡轮静子叶片(225)与低压涡轮工作叶片(226)交错设置，所述低压涡轮静子叶片(225)与低压涡轮工作叶片(226)能够在基体内自由转动，所述排气段上设置有排气缸(228)。 10.根据权利要求9所述的一种燃气轮机发电机组燃烧控制方法，其特征在于：所述旋转部一通过高压涡轮滚柱轴承(224)与机体相连接。