CN106907240B - 用于控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的过程和设施 - Google Patents
用于控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的过程和设施 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106907240B CN106907240B CN201610862872.8A CN201610862872A CN106907240B CN 106907240 B CN106907240 B CN 106907240B CN 201610862872 A CN201610862872 A CN 201610862872A CN 106907240 B CN106907240 B CN 106907240B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion
- catalyst
- amount
- turbine
- solid particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000421 cerium(III) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- -1 naphtha Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/05—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
本发明涉及用于控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的过程和设施。具体而言，本发明涉及一种在液体燃料的燃烧期间通过喷射适合于减少在燃烧期间生成的固体微粒的量的燃烧催化剂来控制由燃烧涡轮(1)排放的固体微粒的量的方法。该方法包括如下步骤：测量在燃烧期间排放的微粒的量(Qsuies)；在所测量的微粒的量高于最大阈值时，喷射燃烧催化剂到燃烧涡轮(1)中；以及在所测量的微粒的量低于最小目标值时，停止催化剂的喷射。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧涡轮或燃气涡轮，且尤其涉及在液体燃料的燃烧期间由燃气涡轮排放的固体微粒的浓度的控制。
背景技术
宽范围的液体燃料可用于供给燃烧涡轮。这主要包括重燃油、原油、重或轻蒸馏油、汽油、煤油、石脑油、生物柴油、生物乙醇等。
重油型燃料包含钒和其他类型的杂质，包括硫，且因此，其燃烧生成类似于固体微粒的固体灰。
基于燃烧涡轮的构造中的燃烧系统的性能，液体或气体燃料可生成粉尘或灰的排放物以及通常固体微粒，其通过烟囱释放到大气。
在固体微粒之中，烟灰很大程度上对应于粉尘的有机部分，且包括碳、氢以及可能地氧和氮。
固体微粒还可包含矿物部分，其大体由碱金属或重金属构成。
世界各地全球性或地区性实行的关于燃烧涡轮的规定对于排放到大气中的固体微粒设置了最大限制。
例如，当使用液体燃料的燃烧涡轮以其额定速度工作时，从固定燃烧涡轮到大气的粉尘排放的最大值应当为50mg/Nm3。
为了限制所排放的固体微粒的量，通常使用燃烧催化剂。
存在不同类型的燃烧催化剂，其能够减少设施中的烟灰排放。燃烧催化剂的选择取决于燃料的类型、所使用的设施类型和规定所实行的固体微粒的最大浓度。
发明内容
鉴于上文，本发明具有控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的目的，而不管燃烧涡轮的操作状况如何。
因此，本发明具有提供在液体燃料的燃烧期间通过喷射适合于减少在燃烧期间生成的固体微粒的量的燃烧催化剂来控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的方法的主要目的。
该方法包括如下步骤：
测量在燃烧期间排放的微粒的量；
在所测量的微粒的量高于最大阈值时，喷射燃烧催化剂到燃烧涡轮中；
在所测量的微粒的量低于最小阈值时，停止催化剂的喷射。
这些过程步骤允许执行循环阶段，始终关注催化剂的喷射的迟滞，因此允许对排放的微粒的量的更精确的控制，和/或优化燃烧催化剂的消耗。
有利地，燃烧涡轮的火焰温度大于或等于1363K(1090℃)。
例如，催化剂在燃烧涡轮的燃烧系统的上游喷射到液体燃料系统供给管线中。
备选地，催化剂可直接喷射到燃烧涡轮单元中。
有利地，微粒的浓度的最大阈值在45mg/Nm3和55mg/Nm3之间。该浓度范围涉及由世界范围内的管理机构实行的到大气的微粒排放物的最大限制。
关于最小目标值，该微粒浓度在20 mg/Nm3和30 mg/Nm3之间。
优选地，燃烧催化剂至少包括从氧化铁(三价)、氧化铈(三价)、氧化铈(四价)及其混合物选择的成分。
优选地，所排放的微粒的量连续地测量。
本发明还具有在使用液体燃料时控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的目的，包括喷射适合于减少由设施生成的微粒的量的燃烧催化剂的装置。
该系统还包括测量所排放的微粒的量的装置和适合于控制喷射装置的中央控制单元，以便在所测量的微粒的量高于最大阈值时将燃烧催化剂喷射到燃烧涡轮中，以及在所测量的微粒的量达到最小目标值时停止催化剂的喷射。
本发明还涉及燃气涡轮设施，其包括如上文限定的控制系统。
附图说明
本发明的其他目的、特性和优点在仅借助于非限制示例给定且参考附图的以下描述中提供，在附图中：
图1是根据本发明包括控制系统的燃气涡轮的设施的构造的概要图；以及
图2示出曲线，其示出燃料喷射的连续阶段和喷射的停止。
具体实施方式
首先，请参考图1，其示出根据本发明的实施例的燃烧涡轮系统的结构。
如图可见，由大体参考标号1标记的燃烧涡轮依次包括：压缩机2，其确保在燃烧涡轮的入口处进入的环境空气的压缩；一个或多个燃烧室3，在其中来自压缩机的压缩空气与燃料混合且点燃；以及涡轮膨胀器4，点燃的气体在其中膨胀，以产生用于驱动压缩机的机械能和提供实施燃烧涡轮的应用所需的机械能。
在出口处，气体通过连接到能量回收锅炉6的排气系统5回收，用于通过烟囱7抽到外部。
燃烧室3利用燃料供给，在该情形中通过连接到燃料源9且配备有流调整器10的入口管线8的液体燃料。
如较早指出的那样，燃烧室3中的燃烧产生固体微粒，诸如烟灰。这些微粒穿过涡轮膨胀器4、排气系统5、锅炉6，且通过烟囱7排放到外部。
燃烧涡轮系统1包括喷射装置10以将燃烧催化剂喷射到燃气涡轮中，以便减少固体微粒的量，以及更具体地在燃烧期间生成的固体的浓度。
喷射装置10可直接连接到燃烧室3，以便将燃烧催化剂喷射到燃烧室中。
如所示出的那样，其还可连接到液体燃料供给管线8，以便将燃烧催化剂喷射到供给管线8中。
喷射装置10包括中央控制单元11、用于测量在烟囱12的出口处排放的微粒的浓度的器件12和用于测量供给管线8中的液体燃料流的测量器件13。
中央控制单元11包括第一控制级14，其包括映射15，根据燃料的基准流值Qrefcomb的燃烧催化剂的基准流值Qrefcat储存在其中。根据由测量器件13输送的燃料的流值QF，第一控制级14从映射15检索指令催化剂流值Ccat。
换言之，其涉及根据液体燃料流修改燃烧催化剂喷射流，其自身取决于由燃烧涡轮驱动的元件(例如交流发电机)的负荷(charge)水平。
中央控制单元11还包括第二控制级16，其接收通过测量器件12提供的烟灰流值Qsuies。这些测量值使用比较器17和18与最大阈值和最小目标值相比较。
比较器17和18的输出提供到例如通过RF振荡器构成的组合逻辑电路，比较器17和18的输出取决于相对于阈值的烟灰浓度值。
如果烟灰浓度Qsuies高于最大阈值，RF振荡器的输出切换到高水平，且如果烟灰浓度达到最小目标值，切换到低水平，且如果烟灰浓度在最小目标值和最大阈值之间，维持其状态。
燃烧催化剂喷射装置10包括两个冗余催化剂喷射管线L1和L2，其中，一个是预期在设施的正常操作期间使用的喷射管线，且另一个是可选的应急喷射管线。喷射管线各自通过来自组合逻辑电路7的命令信号Cde1和Cde2控制，通过第一部件19(开关类型)控制两个喷射管线L1和L2的操作或停机，以及两个部件20和21(也为开关类型)选择性地控制喷射管线L1和L2的操作。
喷射管线L1和L2中的每一个包括计量泵，分别为P1和P2，其从燃烧催化剂供给系统22供给且由电气马达M驱动，电气马达M自身通过接收命令催化剂流信号Ccat且由命令信号Cde1和Cde2驱动的转换器24由备选源(诸如23)提供动力。计量泵P1和P2中的每一个的输出通过诸如25的阀连接到液体燃料供给管线8。
因此，在中央控制单元11检测到通过测量器件12所测量的烟灰浓度高于最大阈值时，其命令计量泵将命令信号Cde1保持在高水平，以便为马达M提供动力，以便输送从映射15根据燃料流和基准催化剂流检索到的燃烧催化剂流Ccat。
如果固体微粒的浓度变得低于最小目标值，则停止燃烧催化剂的喷射。
例如，对于生成100 MW的额定电功率且每小时消耗大约32吨液体燃料的燃烧涡轮，燃烧催化剂流和液体燃料流之间的比率优选地在0.003%和0.006%之间，其代表在每小时1和2 kg的燃烧催化剂之间。中央控制单元11根据所测量的烟灰微粒的浓度水平控制计量泵。
高于例如在45 mg/Nm3和55 mg/Nm3之间的最大浓度阈值，中央控制单元11启动计量泵。低于例如在20 mg/Nm3和30 mg/Nm3之间的目标值，中央控制单元11停止计量泵。
优选地，最大阈值和目标值将分别设定在50 mg/Nm3和25 mg/Nm3处。浓度水平的连续监视使得能够稍后重新启动计量泵。
如较早指出的那样，在第一喷射L1管线失效的情况下，第二喷射L2管线基于信号Cde2和Ccat启用以确保催化剂喷射。
现在请参考图2，其示出所描述的控制系统的操作。
该图示出微粒浓度随时间的变化(曲线A)，且示出沉积在涡轮的内壁上的催化剂的层的厚度D1..Dn、Dn+1随时间的演化。
如在图2中可见，燃烧催化剂的喷射阶段因此在燃烧涡轮的操作期间以循环方式实施。
燃烧催化剂喷射的两个周期之间的间隔基于设施的配置。连续喷射的两个周期之间的期间(T1、T2、T3、Tn-1、Tn、Tn+1等)随设施使用的时间增大。然而，Tn对应于燃烧催化剂喷射的两个周期之间的最大期间。Tn+1小于或等于Tn。
然而，应当注意，所喷射的主动燃烧催化剂微粒粘附到设施的壁，形成随时间而厚度变化的活性剂的层，从而产生固体微粒到CO2的转换的催化效果。
在燃烧催化剂喷射中断之后，粘附到壁的活性微粒继续其催化转换效果。在催化剂喷射中断时，经受燃烧气体的移动和/或传播的活性微粒的层倾向于朝烟囱逐渐带走且被同时消耗。因此，活性微粒的消耗使得在所有活性微粒已经被消耗时，催化效果消失。正是在此时，有必要进行燃烧催化剂的新的喷射。
当这完成时，该效果允许按照间隔执行燃烧催化剂喷射序列，其期间随时间减少，而喷射停止序列相反地按照比例增加，直到对应于活性微粒在设施的壁上的饱和的限制。该饱和现象与沉积物的层的厚度和燃烧气体的传播速度相关。换言之，活性微粒的层不无限地变厚，这是因为在燃烧气体的速度的影响下，沉积物不稳定且倾向于从壁掉落。燃烧催化剂喷射间隔取决于微粒浓度的测量高于25 mg/Nm3以及低于50 mg/Nm3的结果。间隔的期间取决于燃烧设施的壁的内表面、排气流和温度。
用于供给燃烧室的燃料可具有各种类型。例如，我们可使用重燃油、原油、重或轻蒸馏油、汽油、煤油、石脑油、生物柴油、生物乙醇等。然而，应当注意，使用其他液体燃料类型不超出本发明的范围。
我们可使用氧化铈(三价)、氧化铈(四价)或氧化铁或这些催化剂的混合物作为氧化催化剂。烟灰到二氧化碳的转换的化学反应如下：
对于氧化铈(四价)，反应如下：
4 CeO2 + C (suies) → 2Ce2O3 + CO2。
对于铈(三价)，反应如下：
Ce2O3 + ½ O2 → 2 CeO2 , 以及
4CeO2 + C (suies) → 2 Ce2O3 + CO2。
应当注意由于在火焰中氧的存在，铈(三价)转换成铈(四价)：
Ce2O3 + ½ O2 → 2 CeO2。
Claims (10)
1.一种在液体燃料的燃烧期间通过喷射适合于减少在所述液体燃料的燃烧期间生成的固体微粒的量的燃烧催化剂来控制由燃烧涡轮(1)排放的固体微粒的量的方法，所述方法包括：
测量在燃烧期间排放的固体微粒的量(Qsuies)；
测量提供至所述燃烧涡轮的燃烧器的液体燃料流；
确定所测量的固体微粒的量高于最大阈值；
在确定所测量的微粒的浓度高于最大阈值之后，喷射所述燃烧催化剂到所述燃烧器中，其中喷射到所述燃烧器中的所述燃烧催化剂的流随所测量的液体燃料流而变；
允许所述燃烧催化剂粘附到所述燃烧器的壁以产生催化表面，所述催化表面仅由喷射到所述燃烧器中的燃烧催化剂产生；
确定所测量的固体微粒的量低于最小目标值；以及
在所测量的微粒的量低于最小目标值之后，停止所述燃烧催化剂的喷射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧涡轮的火焰温度大于或等于1363K。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述催化剂在所述燃烧涡轮的燃烧系统的上游喷射到所述液体燃料系统的供给管线(8)中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述催化剂被喷射到所述燃烧涡轮的燃烧系统的燃烧室(3)中。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述最大阈值是在45 mg/Nm3和55 mg/Nm3之间的微粒浓度范围。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述最小目标值是在20 mg/Nm3和30mg/Nm3之间的微粒浓度范围。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述燃烧催化剂至少包括从三价氧化铁、三价氧化铈、四价氧化铈及其混合物选择的成分。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所排放的微粒的浓度连续地测量。
9.一种包括用于执行根据权利要求1到8中的任一项所述的方法的器件的系统。
10.一种涡轮燃气类型的设施，其包括根据权利要求9所述的系统。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1559155 | 2015-09-29 | ||
| FR1559155A FR3041688B1 (fr) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Procede et installation de controle de la quantite de particules solides emises par une turbine a combustion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106907240A CN106907240A (zh) | 2017-06-30 |
| CN106907240B true CN106907240B (zh) | 2021-09-28 |
Family
ID=54979750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610862872.8A Active CN106907240B (zh) | 2015-09-29 | 2016-09-29 | 用于控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的过程和设施 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170115007A1 (zh) |
| EP (1) | EP3150825B1 (zh) |
| JP (1) | JP6888932B2 (zh) |
| KR (1) | KR20170038168A (zh) |
| CN (1) | CN106907240B (zh) |
| FR (1) | FR3041688B1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3075932B1 (fr) | 2017-12-21 | 2020-01-03 | Ge Energy Products France Snc | Procede d'optimisation de la limitation des emissions de poussieres pour les turbines a gaz alimentees au fioul lourd. |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4733527A (en) * | 1987-03-12 | 1988-03-29 | Dreser Industries, Inc. | Constant NOx control for gas turbine |
| CN101994552A (zh) * | 2009-08-07 | 2011-03-30 | 通用电气公司 | 氨喷射系统 |
| CN103619438A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-03-05 | 丰田自动车株式会社 | 从颗粒过滤器去除灰分的方法 |
| CN204299705U (zh) * | 2013-07-18 | 2015-04-29 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机排放物控制系统 |
| CN104769244A (zh) * | 2012-11-07 | 2015-07-08 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110973A (en) * | 1977-01-24 | 1978-09-05 | Energy Services Inc. | Water injection system for industrial gas turbine engine |
| US5199255A (en) * | 1991-04-03 | 1993-04-06 | Nalco Fuel Tech | Selective gas-phase nox reduction in gas turbines |
| US7482303B2 (en) * | 2001-10-10 | 2009-01-27 | Dominique Bosteels | Catalytic burning reaction |
| US7723257B2 (en) * | 2001-10-10 | 2010-05-25 | Dominique Bosteels | Process for the catalytic control of radial reaction |
| GB0421837D0 (en) * | 2004-10-01 | 2004-11-03 | Eps Technologies Inc | Catalyst delivery system |
| US20120102822A1 (en) * | 2005-03-16 | 2012-05-03 | Holcomb Robert R | Fuel additive for enhancing combustion efficiency and decreasing emissions |
| EP2576002A1 (en) * | 2010-05-24 | 2013-04-10 | Air Products and Chemicals, Inc. | Process and system for syngas treatment |
| US9273576B2 (en) * | 2010-08-17 | 2016-03-01 | Ford Global Technologies, Llc | Method for reducing urea deposits in an aftertreatment system |
| US9243804B2 (en) * | 2011-10-24 | 2016-01-26 | General Electric Company | System for turbine combustor fuel mixing |
| TW201502356A (zh) * | 2013-02-21 | 2015-01-16 | Exxonmobil Upstream Res Co | 氣渦輪機排氣中氧之減少 |
-
2015
- 2015-09-29 FR FR1559155A patent/FR3041688B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-09-22 EP EP16190045.1A patent/EP3150825B1/en active Active
- 2016-09-27 US US15/277,139 patent/US20170115007A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-28 JP JP2016189002A patent/JP6888932B2/ja active Active
- 2016-09-28 KR KR1020160124709A patent/KR20170038168A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-09-29 CN CN201610862872.8A patent/CN106907240B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4733527A (en) * | 1987-03-12 | 1988-03-29 | Dreser Industries, Inc. | Constant NOx control for gas turbine |
| CN101994552A (zh) * | 2009-08-07 | 2011-03-30 | 通用电气公司 | 氨喷射系统 |
| CN103619438A (zh) * | 2011-07-01 | 2014-03-05 | 丰田自动车株式会社 | 从颗粒过滤器去除灰分的方法 |
| CN104769244A (zh) * | 2012-11-07 | 2015-07-08 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的排气净化装置 |
| CN204299705U (zh) * | 2013-07-18 | 2015-04-29 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机排放物控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170115007A1 (en) | 2017-04-27 |
| JP2017096251A (ja) | 2017-06-01 |
| CN106907240A (zh) | 2017-06-30 |
| FR3041688B1 (fr) | 2019-05-10 |
| EP3150825B1 (en) | 2021-11-17 |
| JP6888932B2 (ja) | 2021-06-18 |
| EP3150825A1 (en) | 2017-04-05 |
| KR20170038168A (ko) | 2017-04-06 |
| FR3041688A1 (fr) | 2017-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102182935B1 (ko) | 저압 scr 시스템 | |
| US20110072779A1 (en) | System and method using low emissions gas turbine cycle with partial air separation | |
| JP5279923B2 (ja) | 排気後処理システムのための動作方法および排気後処理システム | |
| JP4509742B2 (ja) | ガスタービン発電設備 | |
| JP5610809B2 (ja) | 添加剤送給システム及び方法 | |
| US9145849B2 (en) | Engine fueled by ammonia with selective reduction catalyst | |
| US8371100B2 (en) | System and method to generate electricity | |
| CA2533198A1 (en) | System and method for diesel particulate trap regeneration in a motor vehicle with an auxiliary power unit | |
| CN101994560A (zh) | 具有在排气道中后置的废气传感器的微粒过滤器的再生方法及装置 | |
| KR20120017018A (ko) | 디젤 후처리 시스템 | |
| KR101683988B1 (ko) | 압축천연가스 엔진 공연비 제어방법 | |
| CN204299705U (zh) | 燃气涡轮机排放物控制系统 | |
| Nguyen et al. | Effects of split injection, oxygen enriched air and heavy EGR on soot emissions in a diesel engine | |
| CN106907240B (zh) | 用于控制由燃烧涡轮排放的固体微粒的量的过程和设施 | |
| KR102042887B1 (ko) | 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치 | |
| CN106979082B (zh) | 涡轮系统的瞬态排放物温度控制 | |
| CN102828802A (zh) | 用于燃烧器排放物控制的系统和方法 | |
| CN114645777A (zh) | 用于改进燃烧涡轮调节能力的系统和方法 | |
| JP2018138771A (ja) | ガスタービン用脱硝制御装置、ガスタービン複合発電設備、ガスタービン用脱硝制御方法およびガスタービン用脱硝制御プログラム | |
| JP2012013077A (ja) | タービンエンジンで使用する添加剤噴射システム及びその組立方法 | |
| CN104204469A (zh) | 具有气体监测器的气轮机控制系统 | |
| CN105715337B (zh) | 用于运行甲烷氧化催化剂的方法和废气后处理系统 | |
| CN105971743B (zh) | 用于运行至少暂时用气体运行的内燃机的方法 | |
| US20110314832A1 (en) | Additive injection system for use with a turbine engine and methods of assembling same | |
| US20150082800A1 (en) | Method for suppressing generation of yellow plum of complex thermal power plant using high thermal capacity gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240626 Address after: Swiss Baden Patentee after: GENERAL ELECTRIC CO. LTD. Country or region after: Switzerland Address before: France beierfu Patentee before: GE ENERGY PRODUCTS FRANCE SNC Country or region before: France |