Dispositivo de control de distribución de combustible en cámara de combustión para turbina de gas
Descripción general
 Se proporciona un aparato para realizar una combustión estable baja en NOx que corresponde a una carga de turbina con un dispositivo simple y que realiza un control óptimo de la relación aire / combustible de acuerdo con la temperatura ambiente. ] Y la válvula piloto 17 realiza en la cámara de combustión para una turbina de gas que tiene una inyección de combustible 18c 18a de válvula proporcionado en una pluralidad de tubos de premezclado 14a, el tubo de suministro de combustible a la válvula piloto 17 y la válvula 10 el flujo constante de la válvula 7 de conmutación, la partición ramas de un conducto de la válvula 6 está conectado a la inyección de combustible válvulas 18c 18a, y válvula de inversión de una de la válvula de conmutación 7 y el 18c 18a válvulas de inyección de combustible, en función de la temperatura ambiente a la unidad de control 9 para el accionamiento de estas válvulas Para obtener una combustión NOx baja estable de la cámara de combustión de la turbina de gas.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de control de combustible en un combustor de turbina de gas, y más particularmente a un dispositivo de control de distribución de combustible en un combustor de turbina de gas capaz de una baja combustión de NOx.
Antecedentes de la técnica
La inyección de agua o el método de inyección de vapor y método de combustión de dos etapas, etc. ha sido propuesto varios esquemas para la medición de la combustión a baja de NOx en una cámara de combustión de turbina de gas, la válvula piloto se proporciona en el centro de la cámara de combustión a la una, alrededor colocar una pluralidad de tráquea de premezcla, las válvulas tráquea proporciona mezclada previamente respectivos de inyección de combustible, para formar una llama piloto se suministra a la zona de difusión de la válvula piloto del combustible, una pluralidad de tubos de premezclado de la válvula de inyección de combustible Para formar aire premezclado que es una mezcla de aire y combustible, y este gas premezclado se quema en la mezcla premezclada, se conoce la región de combustión por encima de la cámara de combustión. Lo ha hecho.
En una cámara de combustión de turbina de gas de este tipo, el combustible normalmente se controla de acuerdo con la carga de la turbina de gas y se guía a la válvula piloto y a la pluralidad de válvulas de inyección de combustible. Incidentalmente, en tal cámara de combustión para una turbina de gas, se forma y se suministra a la región de combustión premezclada un gas premezclado que tiene una concentración óptima para evitar el soplo de la llama del piloto y una baja combustión de NOx. Se convierte en un problema.
Para resolver tal problema técnico, los presentes inventores y otros suministran combustible controlado por una carga de turbina de gas a una válvula de inyección piloto y los ramifican a una pluralidad de válvulas de inyección de combustible, respectivamente , Y el suministro de combustible a cada válvula de inyección de combustible se controla mediante una presión diferencial entre una presión de suministro de combustible y una presión de descarga de un compresor (patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 144216).
Es decir, cuando la turbina de gas es relativamente baja carga, por ejemplo, la relación de combustible para el suministro de combustible solamente al inyector piloto en aproximadamente 15 a 50% de la cantidad premezclada gas combustible nominal en el momento de la turbina de gas es más fuertemente cargado A la pluralidad de válvulas de inyección de combustible para formar las válvulas de inyección de combustible. El suministro de la válvula de inyección de combustible es tal que la relación equivalente φ del combustible y el aire es siempre 0,35 0,7 en una pluralidad de etapas de modo de combustión según la región de alta carga de la turbina de gas.
Por cierto, existe el problema de que la cantidad de suministro de combustible a la válvula de inyección piloto no puede ser controlada por el dispositivo de control de distribución de combustible en la cámara de combustión de la turbina de gas como se describió anteriormente. En otras palabras, dado que se necesita suministrar aproximadamente 40% de combustible al combustible suministrado a la válvula de inyección piloto para operación autónoma, en este caso, la llama piloto tiene naturalmente una temperatura alta, y en consecuencia, se genera una gran cantidad de NOx. Por otro lado, más la carga aumenta la combustión en la región de combustión premezclada se realiza, en este caso por reducido a cerca de 15% para la cantidad de combustible suministrado al inyector piloto llama piloto holding, bajo la combustión de NOx Puede ser medido
Por consiguiente, en el momento de o durante la operación de carga baja se inicia y se hace funcionar a sólo la cantidad de suministro de combustible piloto inyector al inyector piloto tan grande, la cantidad de combustible suministrado al inyector piloto en el momento de funcionamiento a alta carga de la turbina de gas Es preferible hacerlo tan bajo como una operación de NOx baja, pero tal control de combustible tiene un problema tal como requerir un dispositivo de control extremadamente sofisticado.
Debido a tales problemas técnicos, el presente inventor ha propuesto una línea piloto de combustible para suministrar combustible a una válvula de inyección piloto, una primera línea piloto de combustible que tiene una válvula de flujo constante y una primera válvula selectora segundo está formado por la línea de combustible piloto, las ramas de combustible de la línea de suministro de combustible de mezcla previa la válvula de inyección de combustible está incluido con una pluralidad de tubos de premezcla, la segunda válvula de conmutación proporcionado en tener la tubería de ramificación , a baja carga, en particular para suministrar hasta combustible de carga alrededor del 50% al inyector piloto desde el primer conducto de combustible piloto y la segunda línea de combustible piloto, la primera de conmutación se convierte en una carga que exceda este Cerrar la válvula para cortar el suministro de combustible de la segunda línea piloto de combustible mientras se abre simultáneamente la válvula selectora de la segunda válvula selectora para suministrar el combustible premezclado a la válvula de inyección de combustible y para suministrar el combustible premezclado a la carga alta En respuesta a esto, las segundas segundas válvulas de conmutación se abren y cierran por etapas Propuesta de un aparato de control de distribución de combustible que de manera que antes.
Tarea de solución
Mientras tanto, en el control de dispensación de combustible en un gas de combustión de turbina de gas como se ha descrito anteriormente, aunque se puede lograr el propósito de la reducción de NOx simplicidad y método de control, que no puede ser la distribución de combustible eficaz que sigue los cambios de temperatura ambiente Hay un problema Esto es, la salida de la turbina de gas como se muestra en la Figura 5 también tiene la relación aire-combustible misma cámara de combustión cuando la temperatura ambiente 0 ° C, de modo que el aumento de alrededor del 25% en comparación con el caso de 30 ° C .. Como resultado, en el caso de la misma salida, cuando la temperatura atmosférica es baja, el combustible se vuelve insuficiente con respecto a la cantidad de aire, y existe el problema de que no se puede realizar una combustión estable.
Solución
La presente invención se hizo para resolver los problemas del dispositivo convencional, la válvula piloto 17, en la cámara de combustión para una turbina de gas que tiene una inyección de combustible 18c 18a de válvula proporcionado en una pluralidad de premezcla 14a tubos, una línea de combustible 1 tiene una válvula de control de flujo 2, el control de la salida de carga de entrada configuración V4 V1 señal a la V6 señal de carga del circuito 5 de dividirse y una turbina de gas que está conectado a la tubería de combustible 1 y la señal de desconexión de carga V5 Una válvula de caudal constante 10 y una primera válvula de cambio 7 están provistas en una tubería 15 a una válvula piloto 17 y una ruta de flujo a una válvula de inyección de combustible 18a 18f de una cámara de combustión premezclada está provista de una válvula de compuerta 6 a continuación, aguas abajo de la dispuesto un segundo 8c 8a válvula de conmutación a 13c tubos de derivación 13a, en el momento de carga baja, la apertura y cierre de la interior de la válvula de conmutación en el que la primera válvula de conmutación 7 segundos de conmutación válvula 8a 8c Está constituido en la operación inversa, y como la carga de la turbina de gas se convierte en carga alta, el segundo apagado La válvula de conmutación en la válvula de conmutación 8a 8c se controla para abrirse y cerrarse paso a paso para cerrar la válvula de compuerta 6 en caso de corte de emergencia y la señal de carga V6 se corrige por una función de temperatura ambiente Ahí Más específicamente, es el siguiente.
A) En un combustor para una turbina de gas que tiene una válvula piloto 17 y una válvula de inyección de combustible 18a 18c provista en una pluralidad de tuberías de gas premezcladas a,
B) Introducir el control de flujo de la válvula 2 circuito de distribución 5 y la turbina de gas V6 señal de carga conectada a la línea de combustible 1 y la tubería de combustible 1 que tiene una desconexión de carga V5 señal a la salida una señal de ajuste de carga V1 V4 Y un dispositivo de control 9,
(C) El circuito de distribución 5 comprende una primera línea de combustible piloto 11 que tiene una válvula de caudal constante 10, una segunda línea de combustible piloto 12 que tiene una primera válvula de cambio 7, una primera línea de combustible piloto 11 una pluralidad de ramas que tienen la línea de combustible tercera piloto 15 para establecer la línea de combustible segundo piloto 12 tiene una válvula de compuerta 6, y el lado aguas abajo de la partición Setsuben 6 la segunda conmutación válvula 8a 8c constituido por un conducto de combustible de mezcla previa 14 de la 13c tubo 13a, respectivamente la válvula de inyección de combustible 18a 18f conectada al inyector piloto 17 a la línea de combustible tercera piloto 15 la rama tuberías 13a 13c,
D) En el ajuste de la carga de la señal V1 V4 baja carga de la turbina de gas, la apertura y cierre de la interior de la válvula de conmutación de la primera de la la válvula de conmutación 7 segundos de conmutación 8c 8a de la válvula está configurado para operación inversa,
E) entre el segundo 8c 8a de la válvula de conmutación se aplica secuencialmente una carga de la turbina de gas es alta carga, restante de conmutación de apertura escalonada de la válvula y cerrar el control de modo que cierre la válvula de compuerta 6 durante el apagado de emergencia Entonces,
La señal de carga V6 se corrige por una función de la temperatura ambiente.
El dispositivo de control de combustible en el combustor de turbina de gas se suministra al circuito de distribución 5 la cantidad de combustible correspondiente a la carga de la turbina de gas es controlado por la válvula de control de flujo 2, en el que la válvula de inyección piloto 17 y la inyección de combustible válvulas 18c 18a . Inicio o carga baja en este caso una turbina de gas, un primer combustible piloto es cargar específicamente la lata hasta aproximadamente 50% se suministra al inyector piloto 17, de los cuales aproximadamente 15% con una válvula de flujo constante 10 Desde el conducto 11 y más allá, la primera válvula de conmutación 7 se abre y se suministra a la válvula de inyección piloto 17 desde el segundo conducto de combustible piloto 12 para formar una llama piloto en la región de difusión. Sin embargo, las llamas piloto en este momento tienen mucho NOx.
Cuando la carga de la turbina de gas alcanza, por ejemplo, un 40% de carga, se abre una válvula de conmutación 8 a de la segunda válvula de conmutación 8a 8c y al mismo tiempo se cierra la primera válvula de conmutación 7 Ha sido hecho). En este momento, se suministra 15% de combustible desde la primera línea 11 de combustible piloto a la válvula 17 de inyección piloto, y se forma una llama piloto con menos NOx. Entonces, el combustible restante es guiado desde un tubo de derivación 13a a las válvulas de inyección de combustible 18a, 18b, y se convierte en aire premezclado y se realiza una combustión de NOx baja en la región de combustión premezclada.
Cuando la carga de la turbina de gas se incrementa aún otra válvula de conmutación segundo 8b 8c secuencialmente abierto a la tubería de ramificación 13b, y el combustible se suministra se quema en la región de combustión premezclada de 13c a otra inyección de combustible 18f 18c de la válvula. Por supuesto, lo contrario es cierto si la carga de la turbina de gas disminuye. Cuando se introduce la señal de corte de carga V5 desde la turbina de gas al dispositivo de control, la válvula de compuerta 6 se cierra por esta señal, y el combustible al conducto de aire premezclado 5 se interrumpe. En este momento, se abre la primera válvula de conmutación 7, y se aumenta la cantidad de suministro de combustible a la válvula de inyección piloto 17. La señal de ajuste de carga para controlar la primera válvula de conmutación 7 y la segunda válvula de conmutación 8a 8c se corrige por una función de la temperatura ambiente.
Descripción de las formas de realización preferidas A continuación se describirá una realización de un dispositivo de control de combustible en un combustor para una turbina de gas de acuerdo con la presente invención con referencia a las figuras 1 a 4. La Figura 1 es un diagrama de sistema de un dispositivo de control de combustible, 1 es un conducto de combustible que tiene una válvula de control de flujo 2 para controlar el combustible de acuerdo con la señal de carga de la turbina de gas (no mostrado), la válvula de compuerta en el conducto de combustible 1 3 a, 3b y una válvula de compuerta 3c, y un circuito de distribución 5 está conectado. Válvula de compuerta 6 proporciona en la línea de distribución 5, de modo que la primera válvula de conmutación 7 y el segundo cambio 8c válvula 8a se controlan para abrir y cerrar la desconexión de carga V1 señal desde el controlador 9 por la señal de ajuste de la carga V2 V4 Lo ha hecho.
Si específicamente, el circuito de distribución 5 y la segunda línea de combustible piloto de tener la línea de combustible primero piloto 11 la velocidad de flujo con una válvula variable capaz de cierre 10 y la primera válvula de conmutación 7 mediante el ajuste de la fuerza de resorte 12, el tubo de premezclador 14 compuesto de un 13c 13a tubo de derivación que tiene un segundo 8c 8a válvula de conmutación en el lado aguas abajo de la válvula de compuerta 6, una línea de combustible primero piloto 11 y el segundo combustible piloto Y un tercer conducto piloto de combustible 15 para recoger el conducto 12.
La línea de combustible tercera piloto 15 está conectado al inyector piloto 17 de la cámara de combustión de turbina de gas 16 que se muestra también en la Figura 2, la tuberías de ramificación 13c 13a está conectado a las válvulas de inyección de combustible 18a 18f. La señal de parada de carga V5 y la señal de carga V6 del dispositivo de control de la turbina de gas se introducen en el dispositivo de control 9. La entrada de valor especificado previamente al dispositivo de almacenamiento 19 se calcula por la unidad aritmética 21 por un V7 señal que es introducida desde el detector de temperatura del aire 20, el establecimiento de un V8 carga corregida de acuerdo con la temperatura atmosférica se conduce a un comparador 22 El comparador 22 compara la señal de carga V6 con la señal de carga V6, la señal de carga V2V4 se emite, y la primera válvula de conmutación 7 y la segunda válvula de conmutación 8a8c se controlan para abrirse y cerrarse. Y está configurado para ser controlado por una función de la temperatura atmosférica en este dispositivo informático 21.
Es decir, el valor de ajuste de carga Li de la temperatura del aire de referencia se establece de la siguiente manera:
ID = 000003 HE = 015 WI = 095 LX = 0575 LY = 0800
En esta ecuación, constantes: A, Lio: carga el valor establecido de la temperatura de referencia, tO: temperatura atmosférica de referencia, y t: temperatura durante el funcionamiento.
valor de ajuste de carga de 50% en el dispositivo de control de distribución de combustible que tiene la estructura anterior, ahora, un valor de ajuste de carga y la segunda válvula de conmutación 8a primera válvula de conmutación 7 se activa de la válvula 8b segunda conmutación: Primer paso Se establece en 75%, y el valor establecido de carga de la segunda válvula de conmutación 8 c se establece en 90%.
Segunda etapa: cuando se inicia la turbina de gas, la señal de carga V6 se introduce en el comparador 22 del dispositivo de control 9. En este momento, la primera válvula de conmutación 7 se abre y la segunda válvula de conmutación 8a 8c se mantiene cerrada hasta que la carga alcanza el 40%. Cuando la carga excede el 40%, se vuelve operable. Entonces, se abre la carga por el V6 señal de carga del segundo 8a válvula de conmutación se emite es la V2 señal de ajuste de carga excede 50%, que la es la primera válvula de conmutación 7 está cerrado al mismo tiempo, 15 desde el inyector piloto 17 % Del combustible se suministra a la región de difusión A. Luego, el combustible restante se inyecta desde las válvulas de inyección de combustible 18a, 18b, y se convierte en gas premezclado y se quema en la región de combustión de mezcla premezclada B.
A continuación, la carga se emite es el V3 señal de ajuste de carga se convierte en 75% o más, se abre la segunda válvula 8B de conmutación, la 18c de la válvula de inyección de combustible, a partir de 18 d, también la carga se emite es la V4 señal de ajuste de carga se convierte en 90% La segunda válvula de conmutación 8c se abre y el gas premezclado se suministra a la región de combustión de la mezcla premezclada B en etapas desde las válvulas de inyección de combustible 18e y 18f, y se suministra y quema. Cuando la carga es bajado en este estado, estos segundos conmutación 8c 8a de la válvula están cerrados el contrario, cuando la segunda válvula de conmutación 8a de la final cierra la primera válvula de conmutación 7 es una gran cantidad al inyector piloto 17 se abre Se puede suministrar combustible y se puede evitar la descarga.
El flujo de operación de la primera válvula de conmutación 7 y la segunda válvula de conmutación 8a 8c es como se muestra en la figura 3. Aunque la Fig. 4 muestra un ejemplo de una relación entre la carga y el NOx, la temperatura atmosférica t durante el funcionamiento en esta figura es de 30 ° C, y un valor de estado de carga segundo de conmutación de carga 8a de la válvula 50% , La carga de la segunda válvula de conmutación 8b es del 75%, y la carga de la segunda válvula de conmutación 8c es del 90%, la línea continua muestra la carcasa. Además, cuando la temperatura atmosférica se vuelve disminuyó 0 ℃, este para abrir y cerrar el segundo interruptor de válvula 8a 8c se corrige a un V6 señal de carga sólo se convierte en gran [+ alpha] como se muestra por la línea de puntos se corrige Es posible quemar en la región de combustión de gas premezclada 3 en la misma relación de combustible en el aire, y es posible mantener una combustión estable con un NOx relativamente bajo.
En (b) de la Fig. 4, si la válvula de inyección de combustible cuando la temperatura 30 ° C. Se suministra a los dos, (b), cuando la válvula de inyección de combustible cuando la temperatura es 30 ° C se suministra a las cuatro, (iii) es , si la temperatura es suministrada por la válvula de inyección de combustible es de seis cuando la 30 ° C, (b) 'cuando la válvula de inyección de combustible cuando el O temperatura ° C se suministra a las dos, (b)' es la temperatura de O ° C. A veces, cuando se suministran cuatro válvulas de inyección de combustible, (C) 'muestra un caso donde las válvulas de inyección de combustible suministran seis cilindros cuando la temperatura del aire es de O ° C.
Por cierto, la inyección de combustible 18a de la válvula 18f proporcionan seis tráquea premezclada con cada uno en esta forma de realización, la descripción para el caso de suministrar el combustible a la vez, respectivamente, a las válvulas de inyección de combustible de dos 18a 18f en el segundo interruptor 8c válvula 8a era, pero la presente invención no se limita a ello, por ejemplo, mezclando previamente la tráquea puede ser más número, y tuberías de ramificación que tienen dicha segunda 8a válvula de conmutación para cada una de las válvulas de inyección de combustible 18a 18f 13 a 13 c se pueden conectar y controlar en seis etapas.
Por supuesto, cuando se introduce la señal de corte de carga V5 en el dispositivo de control 9, la señal de cierre V1 se proporciona desde el dispositivo de control 9 a la válvula de compuerta 6 para cerrar la válvula de compuerta 6. [ El número de tuberías de ramificación como se establece en el alcance y realizaciones de la cantidad reivindicada de válvulas de conmutación, tales como el número de la válvula de inyección de combustible en esta memoria descriptiva se utilizan como ejemplos para facilitar la comprensión de la presente invención, una cámara de combustión de Se agrega que varía según el tamaño, la salida de la turbina de gas y similares.
Efecto de la invención
Como resulta evidente de la descripción anterior, la dispensación de combustible de control en la cámara de combustión para una turbina de gas de acuerdo con la presente invención, la válvula piloto 17, una cámara de combustión para una turbina de gas que tiene una inyección de combustible 18c 18a de válvula proporcionado en una pluralidad de tubos de premezclado 14a en un conducto de combustible 1 tiene una válvula de control de flujo 2, un circuito de distribución 5 conectada a la tubería de combustible 1, la configuración de carga de la señal V1 V4 a la entrada de la V6 señal de carga de la turbina de gas y la desconexión de carga señal V5 Una válvula de caudal constante 10 y una primera válvula de cambio 7 están provistas en un conducto 15 a la válvula piloto 17, y en el conducto que conduce a la válvula de inyección de combustible 18 a 18 f de la cámara de combustión premezclada, una partición un segundo dispositivo de conmutación 8c 8a de válvula dispuesto en el tubo de derivación 13a 13c de la válvula 6 y entonces el flujo lateral, en el momento de carga baja, la interior de la conmutación de dicha primera de dicha la válvula de conmutación 7 segundos de conmutación válvula 8a 8c La apertura y el cierre de la válvula se configuran en funcionamiento inverso, y la carga de la turbina de gas es de alta carga Secuencialmente se aplica y de dicho 8c 8a segunda válvula de conmutación para convertirse, la apertura por etapas y el cierre de la válvula de conmutación restante, la válvula de compuerta 6 se controla de manera que se cierre durante una parada de emergencia, y la temperatura ambiente V6 señal de carga Al usar una función de la siguiente ecuación.
Por lo tanto, dado que la primera válvula de conmutación y la segunda válvula de conmutación son simples operaciones de apertura y cierre, su control es simple y económico. Además, dado que la primera válvula de conmutación y la segunda válvula de conmutación se abren y cierran mediante la señal de carga corregida por la temperatura ambiente, se produce un efecto de que se permite un bajo NOx y una combustión estable.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de sistema global de una realización de un dispositivo de control de distribución de combustible en un combustor para una turbina de gas.
La figura 2 es una vista lateral de la cámara de combustión de la turbina de gas.
La figura 3 es un diagrama de flujo de la distribución de combustible.
Fig. 4 Relación entre carga y NOx.
La figura 5 es un gráfico que muestra la relación entre la relación de salida y la relación de combustible y aire a la temperatura ambiente.
1 línea de combustible 2 el control de la válvula 3a 3c flujo, 6 válvula de compuerta circuito 4 Tubo de escape 5 de distribución 7 primera válvula de conmutación de dispositivo de válvula segundo interruptor 8a 8c 9 de control 10 cuantitativamente válvula 11 primera combustible piloto línea 12 segundos la línea 13c de combustible piloto 13a de ramificación de tubo 14 del conducto de premezcla línea de combustible 15 tercera piloto 16 una turbina de gas combustor 17 válvulas de inyección de piloto 18a de válvula de inyección 19 de almacenamiento del dispositivo 20 detector de temperatura atmosférica 18f combustible 21 unidad de cálculo 22 comparador
Reclamo
En la reivindicación 1 de la válvula piloto 17, conectada en una cámara de combustión para una turbina de gas que tiene una inyección de combustible 18c 18a de válvula proporcionado en una pluralidad de tubos de premezclado 14a, una línea de combustible 1 tiene una válvula de control de flujo 2, el tubo de combustible 1 el circuito de distribución 5 a hacerse más un controlador 9 que emite una V4 ajuste de la carga de la señal V1 y V6 señal de carga tipo y la desconexión de carga V5 señal de la turbina de gas, la válvula de flujo constante en el conducto 15 a la válvula piloto 17 10 y cuenta con una primera válvula de conmutación 7, el conducto a la 18a inyector 18f de cámaras de combustión mezclados previamente, la distribución de una segunda válvula de conmutación 8a 8c a tubos de derivación 13a 13c de la válvula de compuerta 6 y entonces el flujo lateral En el momento de baja carga, la apertura / cierre de una de la primera válvula de conmutación 7 y la segunda válvula de conmutación 8a 8c está configurada para realizar una operación inversa, y la carga de la turbina de gas se vuelve de alta carga , Las válvulas de conmutación restantes de la segunda válvula de conmutación 8a 8c se escalonan secuencialmente para tener una relación óptima aire-combustible Operación de cierre, cierre de la válvula de compuerta 6 en el momento del apagado de emergencia y corrección de la señal de carga V6 por una función de la temperatura ambiente, caracterizada porque el control de distribución de combustible en la cámara de combustión de la turbina de gas Dispositivo.
Dibujo :
Application number :1994-002571
Inventors :三井造船株式会社
Original Assignee :安部利男、高木圭二