Система и способ для газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа и стехиометрическим сжиганием - RU2016134897A

1. Способ, содержащий этапы, на которых:

сжигают топливо и окислитель в камере сгорания газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа (РОГ), которая вырабатывает электрическую энергию и поставляет часть электрической энергии в электрическую сеть; и

регулируют один или несколько параметров газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа, чтобы увеличить часть электрической энергии, поставляемой в электрическую сеть, в ответ на переходное событие, связанное с электрической сетью, при этом регулирование содержит одно или несколько из

(А) повышения расхода топлива в камере сгорания в ответ на переходное событие, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме сжигания обедненного топлива;

(В) повышения концентрации и/или расхода окислителя в камере сгорания в ответ на переходное событие и повышения расхода топлива в камере сгорания в ответ на повышенную концентрацию и/или расход окислителя для поддержания по существу стехиометрического соотношения компонентов в камере сгорания;

(С) уменьшения локального потребления электрической энергии в ответ на переходное событие, чтобы увеличить часть электрической энергии, поставляемой в электрическую сеть.

2. Способ по п. 1, в котором работа газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа в режиме сжигания обедненного топлива содержит работу камеры сгорания газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа при наличии избытка окислителя и в котором повышение расхода топлива в камере сгорания содержит временное повышение расхода топлива в камере сгорания в ответ на переходное событие.

3. Способ по п. 1, содержащий введение входного потока, содержащего окислитель и рециркуляционный отработавший газ, в компрессор окислителя, расположенный выше по потоку от камеры сгорания в газотурбинной системе с рециркуляцией отработавшего газа, и в котором повышение концентрации окислителя в камере сгорания содержит повышение отношения окислителя к рециркуляционному отработавшему газу во входном потоке в ответ на переходное событие.

4. Способ по п. 3, в котором расход рециркуляционного отработавшего газа снижают в соответствии с программируемой величиной от более высокого расхода до более низкого расхода сразу же или после первой программируемой временной задержки вслед за переходным событием; и также содержащий постепенное повышение расхода рециркуляционного отработавшего газа до более высокого расхода после второй программируемой временной задержки вслед за снижением расхода рециркуляционного отработавшего газа.

5. Способ по п. 1, содержащий регулирование одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя, расположенного выше по потоку от камеры сгорания в газотурбинной системе с рециркуляцией отработавшего газа, и в котором повышение концентрации и/или расхода окислителя в камере сгорания содержит повышение одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя в ответ на переходное событие, и в котором по меньшей мере один компрессор окислителя содержит основной компрессор окислителя, бустерный компрессор окислителя или сочетание из них.

6. Способ по п. 5, в котором один или несколько рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя содержат положение входных направляющих лопаток, положение поворотных статорных лопаток, скорость, положение впускного дроссельного клапана, положение выпускного дроссельного клапана или положение рециркуляционного клапана.

7. Способ по п. 5, в котором повышение одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя содержит повышение одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя в соответствии с программируемой величиной от уставки более низких рабочих параметров до уставки более высоких рабочих параметров сразу же или после первой программируемой временной задержки вслед за переходным событием; и также содержащий постепенное снижение одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя до уставки более низких рабочих параметров после программируемой временной задержки вслед за повышением одного или нескольких рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя.

8. Способ по п. 1, в котором уменьшение локального потребления электрической энергии содержит снижение одного или нескольких рабочих параметров компрессора продуктивного газа в соответствии с программируемой величиной от уставки более высоких рабочих параметров до уставки более низких рабочих параметров сразу же или после первой программируемой временной задержки вслед за переходным событием; и также содержащий постепенное повышение одного или нескольких рабочих параметров компрессора продуктивного газа до уставки более высоких рабочих параметров после второй программируемой временной задержки вслед за снижением одного или нескольких рабочих параметров компрессора продуктивного газа.

9. Способ по п. 8, в котором один или несколько рабочих параметров компрессора продуктивного газа содержат положение входных направляющих лопаток, положение поворотных статорных лопаток, скорость, положение впускного дроссельного клапана, положение выпускного дроссельного клапана или положение рециркуляционного клапана.

10. Способ по п. 1, содержащий временное усиление одного или нескольких программируемых ограничений, налагаемых на газотурбинную систему с рециркуляцией отработавшего газа, сразу же или после первой программируемой временной задержки вслед за переходным событием, и в котором одно или несколько программируемых ограничений, налагаемых на газотурбинную систему с рециркуляцией отработавшего газа, содержат предел крутящего момента, предел скорости, предел давления, предел расхода или предел мощности газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа.

11. Способ по п. 1, в котором газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа является частью энергетической установки на основе технологии со сверхнизким уровнем выбросов (ТСНУВ).

12. Система, содержащая:

газотурбинную систему с рециркуляцией отработавшего газа (РОГ), содержащую

камеру сгорания, выполненную с возможностью приема и сжигания топлива вместе с окислителем; и

турбину, приводимую в действие продуктами сгорания из камеры сгорания;

генератор, приводимый в действие турбиной, при этом генератор выполнен с возможностью выработки электрической энергии и отведения части электрической энергии в электрическую сеть; и

систему управления, содержащую

контроллер с замкнутым контуром, выполненный с возможностью регулирования одного или нескольких параметров газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа; и

контроллер с разомкнутым контуром, выполненный с возможностью временного регулирования одного или нескольких параметров газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа, чтобы увеличивать часть электрической энергии, отводимой в электрическую сеть, в ответ на переходное событие, при этом контроллер с разомкнутым контуром выполнен с возможностью формирования сигналов управления для повышения расхода топлива в камере сгорания в ответ на переходное событие, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме, соответствующем отсутствию выбросов; и формирования сигналов управления для повышения концентрации окислителя в камере сгорания, или уменьшения локального потребления электрической энергии, или для того и другого, в ответ на переходное событие, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме, соответствующем наличию выбросов.

13. Система по п. 12, в которой контроллер с замкнутым контуром выполнен с возможностью формирования сигналов управления, чтобы повышать расход топлива в камере сгорания в ответ на повышенную концентрацию окислителя для поддержания по существу стехиометрического соотношения компонентов в камере сгорания.

14. Система по п. 12, содержащая по меньшей мере один компрессор окислителя, расположенный выше по потоку от камеры сгорания и выполненный с возможностью приема входного потока, содержащего поток окислителя и поток рециркуляционного отработавшего газа, в которой контроллер с разомкнутым контуром выполнен с возможностью формирования сигналов управления для регулирующего клапана, чтобы повышать отношение потока окислителя к потоку рециркуляционного отработавшего газа путем снижения потока рециркуляционного отработавшего газа в ответ на переходное событие.

15. Система по п. 12, содержащая по меньшей мере один компрессор окислителя, расположенный выше по потоку от камеры сгорания, и в которой контроллер с разомкнутым контуром выполнен с возможностью формирования сигналов управления для по меньшей мере одного компрессора окислителя, чтобы модулировать один или несколько рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя в ответ на переходное событие, и в которой один или несколько рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя содержат положение входных направляющих лопаток, положение поворотных статорных лопаток, скорость, положение впускного дроссельного клапана, положение выпускного дроссельного клапана или положение рециркуляционного клапана.

16. Система по п. 12, содержащая компрессор продуктивного газа, выполненный с возможностью приема и сжатия потока отработавшего газа из контура рециркуляции отработавшего газа (РОГ) газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа, при этом контроллер с разомкнутым контуром выполнен с возможностью формирования сигналов управления для компрессора продуктивного газа, чтобы модулировать одно или нескольких из положения входных направляющих лопаток, положения поворотных статорных лопаток, скорости, положения впускного дроссельного клапана, положения выпускного дроссельного клапана или положения рециркуляционного клапана компрессора продуктивного газа для уменьшения локального потребления электрической энергии компрессором продуктивного газа.

17. Система по п. 12, в которой система управления выполнена с возможностью формирования сигналов управления для поддержания соотношения компонентов от приблизительно 0,3 до 0,7 в камере сгорания газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме, соответствующем отсутствию выбросов.

18. Энергонезависимый машиночитаемый носитель информации, сохраняющий команды, исполняемые процессором электронного устройства, при этом команды включают в себя:

команды на определение, что переходное событие происходит в электрической сети, соединенной с газотурбинной системой с рециркуляцией отработавшего газа, при этом переходное событие является событием, связанным со снижением частоты или снижением напряжения;

команды на повышение расхода топлива в камере сгорания газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа в ответ на переходное событие, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме нестехиометрического сжигания; и

команды на повышение расхода окислителя в камере сгорания до повышения расхода топлива в камере сгорания, или на уменьшение локального потребления электрической энергии, чтобы увеличить часть электрической энергии, которая отводится в присоединенную электрическую сеть, или на то и другое, в ответ на переходное событие, когда газотурбинная система с рециркуляцией отработавшего газа работает в режиме стехиометрического сжигания.

19. Носитель информации по п. 18, на котором команды на повышение расхода окислителя в камере сгорания содержат команды на формирование сигнала управления для регулирующего клапана, расположенного выше по потоку от компрессора окислителя в контуре рециркуляции отработавшего газа газотурбинной системы с рециркуляцией отработавшего газа, чтобы снижать поток рециркуляционного отработавшего газа на впускном отверстии компрессора окислителя в ответ на переходное событие.

20. Носитель информации по п. 18, на котором команды на повышение расхода окислителя в камере сгорания содержат команду на модуляцию одного или нескольких из положения входных направляющих лопаток, положения поворотных статорных лопаток, скорости, положения впускного дроссельного клапана, положения выпускного дроссельного клапана или положения рециркуляционного клапана по меньшей мере одного компрессора окислителя, расположенного выше по потоку от камеры сгорания, в ответ на переходное событие для повышения рабочих параметров по меньшей мере одного компрессора окислителя.

21. Носитель информации по п. 18, на котором команды на уменьшение локального потребления электрической энергии содержат команды на модуляцию одного или нескольких из положения входных направляющих лопаток, положения поворотных статорных лопаток, скорости, положения впускного дроссельного клапана, положения выпускного дроссельного клапана или положения рециркуляционного клапана компрессора продуктивного газа для уменьшения потребления энергии компрессором продуктивного газа.