CZ299279B6 - Zpusob regulace hladiny systému pro zvlhcování plynného paliva - Google Patents

Zpusob regulace hladiny systému pro zvlhcování plynného paliva Download PDF

Info

Publication number
CZ299279B6
CZ299279B6 CZ20022340A CZ20022340A CZ299279B6 CZ 299279 B6 CZ299279 B6 CZ 299279B6 CZ 20022340 A CZ20022340 A CZ 20022340A CZ 20022340 A CZ20022340 A CZ 20022340A CZ 299279 B6 CZ299279 B6 CZ 299279B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gaseous fuel
saturator
water
humidified
determining
Prior art date
Application number
CZ20022340A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20022340A3 (cs
Inventor
W. Smith@Raub
Original Assignee
General Electric Company
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Company filed Critical General Electric Company
Publication of CZ20022340A3 publication Critical patent/CZ20022340A3/cs
Publication of CZ299279B6 publication Critical patent/CZ299279B6/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/04Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
    • F01K21/047Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-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
    • F02C3/22Gas-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 the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-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
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D22/00Control of humidity
    • G05D22/02Control of humidity characterised by the use of electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/212Heat transfer, e.g. cooling by water injection
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Složení zvlhceného plynného paliva, vystupujícíhoze saturáku (301), se reguluje za použití regulace napájení, respektive prutoku privádené vody. Hladina (304) vody se reguluje nastavováním ventilu, jehož prostrednictvím se ovládá prutok prídavné vody. Pri regulaci hladiny pro ovládání ventilu se využívá obsah vody ve zvlhceném plynném palivu, prutok suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku (301), hladina (304) vody ve spodní cásti saturáku (301), a prutok prídavné vody. Hodnoty obsahu vody ve zvlhceném plynném palivu a prutoku suchéhoplynného paliva vstupujícího do saturáku (301) sekrome toho použijí pro výpocet podílu vody vystupujícího spolecne se zvlhceným plynným palivem. Celková chyba se minimalizuje urcováním podílu vody vystupujícího spolecne se zvlhceným plynným palivem, což ve svém dusledku umožnuje presnejší regulaciv celém prubehu provozního chodu jednotky. K uvedenému zpusobu slouží zarízení, které zahrnuje prostredky (315, 316, 302) pro urcování obsahu vody vezvlhceném plynném palivu poskytovaném saturákem (301) pro generování prvního signálu v odezve tohoto urcování. Dále obsahuje snímac (313) pro merení prutoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku (301), a generování druhého signálu v odezve na toto merení, prostredky (311) pro urcování podílu vody ve zvlhceném plynném palivu a regulátor (302) pro regulování prutoku prídavné vody vstupující do saturáku (301) plynného paliva.

Description

Způsob regulace hladiny systému pro zvlhčování plynného paliva
Oblast techniky
Předložený vynález se týká napájecího systému k dodávání plynného paliva pro plynovou turbínu a zejména systému regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, který umožňuje stálé dodávání zvlhčeného plynného paliva do plynové turbíny během celé doby ustáleného rovnovážného stavu a i při přechodných provozních podmínkách systému zvlhčování plynného paliva.
Dosavadní stav techniky
Kombinovaný oběh elektrárenského zařízení obvykle zahrnuje plynovou turbínu, parní turbínu, rekuperační regenerátor, přehřívák plynného paliva a saturák plynného paliva. Suché studené plynné palivo se zavádí do saturáku plynného paliva, ve kterém se toto plynné palivo podrobuje zvlhčování. Poté se saturované plynné palivo ohřeje prostřednictvím přehříváku plynného paliva a v tomto stavu se dodává do systému plynové turbíny, kde dochází k jeho spalování. Reakce spalování způsobuje pohánění plynové turbíny a tím i s ní spřaženého generátoru, v důsledku čehož dochází k výrobě elektrické energie. Spaliny odtahované z plynové turbíny se zavádí do rekuperačního regenerátoru páry (HRSG), ve kterém se teplo spalin zužitkovává pro ohřev vody, určené k použití v saturáku plynného paliva a přehříváku plynného paliva. Pára se z rekuperačního regenerátoru páry zavádí do parní turbíny, kde expanduje a tím způsobuje pohánění generátoru pro výrobu elektrické energie. Voda používaná v saturáku plynného paliva vyžaduje ohřev, protože proces saturování plynného paliva strháváním vody do proudu plynného paliva slouží zároveň k jeho ohřívání, přičemž teplo potřebné pro tento účel je poskytované prostřednictvím spalinami odtahovanými z plynové turbíny ohřáté saturační vody.
Uvedený chemický pochod a aplikace integrovaného zplyňovacího kombinovaného oběhu (1GCC) se saturáky jsou typicky provozované při ustáleném zatížení po dlouhé časové intervaly. Ve spojení s kolonou saturáku, používanou při provozování těchto procesů a aplikací, se využívá úplně jednoduchá regulace na bázi recirkulačního oběhu vody s konstantním průtokem a jednoprvkové regulace hladiny s uzavřeným regulačním obvodem, spočívající v regulování množství přídavné vody v odezvě na signál regulátoru, obsahující informaci o stavu hladiny, eliminací zjištěné odchylky na nulu. V tomto případě se uvedený signál, respektive zjištěná odchylka rovná rozdílu mezi předem stanovenou požadovanou hodnotou hladiny a zjištěnou, respektive naměřenou hodnotou hladiny vody. Na základě zjištěné odchylky hodnoty hladiny pak regulátor hladiny prostřednictvím otevírání nebo uzavírání ventilu uspořádaného v přívodním vedení přídavné vody buď zvyšuje nebo snižuje průtok přídavné vody. Tento typ regulace plně vyhovuje a je přijatelný pro integrovaný zplyňovací kombinovaný oběh, ve kterém je uspořádaná difúzní spalovací komora odolná vůči změnám přiváděného množství tepla a teplotám přiváděného paliva.
V aplikacích, ve kterých regulace hladiny vyžaduje vyšší nároky, například regulace hladiny vody v bubnu kotle, je k regulaci hladiny připojená předběžná regulace na bázi měření průtoku vody přiváděné do a odtahované z příslušné jímky za účelem poskytování řídicího signálu pro ovládání regulačního ventilu dodávky vody. V těchto případech se vzhledem k tomu, že se přímo měří průtok vody na vstupu, průtok vody na výstupu, a hladina vody v jímce, typicky používá tříprvková regulace hladiny. Pro účely regulace přiváděného množství vody se pak použije algoritmus využívající zmiňovaných měření.
Dodávka zvlhčeného paliva do a napájení spalovacího systému plynové turbíny pro spalování suchého chudého ΝΟχ vyžaduje velmi přísnou regulaci vlastního procesu saturování paliva. Použití zemního plynu jako paliva pro kombinované oběhy se spalovacími systémy pro spalování suchého chudého NOX (DLN) sebou nese, v důsledku přísných tolerancí na technické podmínky týkající se paliva (proměnné veličiny, například množství tepla a teplota), striktní požadavky na
- 1 CZ 299279 B6 proces saturování paliva, často opakované a prudké změny zatížení a absence podpůrného paliva (které, jestliže je k dispozici, by mohlo být využité pro omezení pracovního rozmezí požadovaného saturačním systémem). Ve spojení s DLN systémy se typicky využívají alespoň dva pracovní režimy: jeden pracovní režim zajišťuje velký výkon v období od počátečního zažehnutí a během působení výchozího, prvotního zatížení, zatímco druhý zajišťuje optimalizovaný výkon při základním nebo vysokém zatížení. Minimalizování emise škodlivin systému je kritické během provozního chodu při vysokém zatížení. Vzhledem k uvedeném vyžaduje provozní chod dobře odladěného systému, aby při vysokém zatížení zajišťoval optimální výkon, tj. výkon, který se shoduje s nebo který se pohybuje kolem provozní kapacity systému, úzké tolerance podmínek dodávání paliva.
Standardní tříprvková regulace hladiny aplikovaná ve spojení se saturaění kolonou saturáku plynného paliva, která se používá v typických systémech zvlhčování plynného paliva, vyžaduje měření průtoku množství plynného paliva na vstupu, průtoku přídavné vody, a průtoku zvlhčeného plynného paliva na výstupu. Tato regulace je, vzhledem ke skutečnosti, že podíl přídavné vody je ve srovnání s průtokem zvlhčeného plynného paliva malý, a že, v důsledku toho, malá procentuální chyba při měření průtoku zvlhčeného plynného paliva odpovídá velké procentuální chybě obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu, velmi problematická.
Podstata vynálezu
Podle přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje tříprvková regulace hladiny vody v jímce kolony saturáku plynného paliva bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva. Kromě zvýšené citlivosti regulace hladiny ve srovnání s citlivostí jednoprvkové regulace hladiny předložený vynález zajišťuje, ve srovnání se standardní, běžně používanou tříprvkovou regulací hladiny, která je závislá na přímém měření průtoku zvlhčeného plynného paliva, zvýšenou přesnost a snížené náklady.
V řešení podle předloženého vynálezu se pro přesnější výpočet podílu vody vystupujícího společně se zvlhčeným plynem využívá zejména vzájemná souvislost mezi obsahem vody ve vystupujícím plynném palivu a měřeným průtokem přiváděného suchého plynného paliva. Obsah vody ve zvlhčeném plynném palivu se vypočte na základě naměřených hodnota teploty a tlaku zvlhčeného plynného paliva vystupujícího ze saturáku plynného paliva. Hladina vody ve spodní části kolony saturáku se pak reguluje na základě více přesně vypočteného podílu vody vystupujícího ze saturáku společně se saturovaným plynným palivem, hodnoty průtoku přiváděné vody, a hodnoty hladiny vody v jímce. Na základě těchto parametrů pak příslušný regulátor, za účelem zajištění konstantní hladiny vody v jímce saturáku plynného paliva, nastavuje průtok přídavné vody.
Podle dalšího přednostního provedení se obsah vody saturovaného plynného paliva měří přímo. Toto měření se provádí buď pomocí snímače vlhkosti nebo prostřednictvím více přesného měření složení zvlhčeného plynného paliva, například za použití plynové chromatografíe. Naměřený obsah vody v saturovaném plynném palivu se poté, v kombinaci s naměřeným průtokem suchého plynného paliva, použije pro výpočet podílu vody na výstupu. Podíl vody na výstupu se ve spojení s naměřenými hodnotami průtoku přiváděné vody a hladiny vody v jímce kolony saturáku použije pro regulaci hladiny vody v uvedené jímce.
Podle jednoho přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje způsob regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje kroky: určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva; určování průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva; výpočet podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva (bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva); a nastavování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě stanoveného podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva za účelem regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, a tím udržování ustálené hladiny vody v saturáku plynného paliva během celého rovnovážného stavu a i při přechodných provozních podmínkách.
Podle dalšího přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje způsob regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, určený pro systém s kombinovaným oběhem vykazující plynovou turbínu a parní turbínu pro výrobu elektrické energie, regenerační rekuperátor páry pro získávání tepla ze spalin plynové turbíny a výrobu páry určené k použití v plynové turbíně, a saturák plynného paliva pro dodávání zvlhčeného plynného paliva do plynové turbíny, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje kroky: určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva, a generování prvního signálu v odezvě na toto určování; určování průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva, a generování druhého signálu v odezvě na toto určování; výpočet podílu vody obsaženého ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva za použití uvedených, prvního a druhého, signálů a bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva; a nastavování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě vypočteného podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu za účelem regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, a tím udržování ustálené hladiny vody v saturáku plynného paliva během celého rovnovážného stavu a i při přechodných provozních podmínkách.
Podle ještě dalšího přednostního provedení předloženého vynálezu se poskytuje zařízení pro regulaci hladiny vody v jímce saturáku plynného paliva, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje: prostředky pro určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva, a generování prvního signálu v odezvě toto určování; snímač pro měření průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva, a generování druhého signálu v odezvě na toto měření; prostředky pro určování podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva z uvedených, prvního a druhého, signálů, a bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva; a regulátor pro regulování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě určeného podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva, a tím regulování hladiny vody v saturáku plynného paliva.
Přehled obrázků na výkresech
Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím podrobného popisu příkladů jeho konkrétních provedení ve spojení s připojenými výkresy, ve kterých představuje:
obr. 1 schematické znázornění kombinovaného oběhu elektrárenského zařízení pro spalování zemního plynu jako plynného paliva, ve kterém je využitý způsob regulace hladiny systému ke zvlhčování plynného paliva podle předloženého vynálezu;
obr. 2 schematické znázornění způsobu regulace hladiny vody v běžně používaném saturáku plynného paliva;
obr. 3 schematické znázornění způsobu regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva podle přednostního provedení předloženého vynálezu; a obr. 4 schematické znázornění způsobu regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva podle dalšího přednostního provedení předloženého vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 připojených výkresů je schematicky znázorněné příkladné provedení kombinovaného oběhu elektrárenského zařízení pro spalování zemního plynu jako plynného paliva, obsahujícího pro tento účel přizpůsobený vedlejší oběh pro zvlhčování plynného paliva, jenž je schematicky znázorněný. Toto schematické znázornění je uvedené pouze pro účely příkladné ilustrace, což v tomto ohledu znamená, že použití předloženého vynálezu není zamýšleno toliko ve spojení s tímto typem elektrárenského zařízení. Elektrárenské zařízení typu, který je schematicky znázorněný na obr. 1, je podrobně popsané v patentové přihlášce US č. 09/340 510 téhož přihlašovatele, s datem podání 1. července 1999.
Kombinovaný oběh elektrárenského zařízení pro spalování zemního plynu jako plynného paliva, který je na shora zmiňovaném obr. 1 obecně označený vztahovou značkou 100, zahrnuje saturák 101 plynného paliva, plynovou turbínu 102, parní turbínu 103, kondenzor 104, regenerační rekuperátor 105 páry (HRSG), ohřívací prostředky 106 saturáku, přehřívák 107 plynného paliva, a na ío spodním konci saturáku uspořádané čerpadlo 108. Vstupy chemického pochodu zahrnují suché plynné palivo, přiváděné do saturáku 101 prostřednictvím potrubního vedení 109, přídavná voda, přiváděná do saturáku 101 plynného paliva prostřednictvím potrubního vedení 110, proud okolního vzduchu, označený vztahovou značkou 111, a proud chladicí vody, označený vztahovou značkou 112. Výstupy chemického pochodu představují spaliny, indikované šipkou a označené vztahovou značkou 113, a vyčerpaná voda, označená vztahovou značkou 114. Výstup zmiňovaného pochodu představuje pochopitelně rovněž elektrická energie, vyráběná v jednom nebo více generátorech (nejsou znázorněné), zapojených do oběhu s plynovou a parní turbínou.
Jak může být seznatelné ze shora zmiňovaného obr. 1, suché plynné palivo, přiváděné prostřed20 nictvím potrubního vedení 109, se probublává skrze saturák 101 plynného paliva, kterým je v tomto případě náplňová nebo etážová kolona, a ve kterém dochází ke zvlhěování procházejícího plynného paliva vodou. Zvlhčené plynné palivo se odtahuje z horního konce saturáku a následně přehřívá v přehříváku 107 plynného paliva za použití tepla přiváděného z vedlejšího oběhu. Z přehříváku 107 plynného paliva se přehřáté zvlhčené plynné palivo odtahuje a zavádí do plynové turbíny 102, kde dochází k jeho spalování. Horké odpadní plyny (spaliny) se prostřednictvím potrubního vedení 120 odtahují do regeneračního rekuperátoru 105 páry. Tento regenerační rekuperátor 105 páry zahrnuje tepelný výměník s několika jednotkami pro získávání tepla ze spalin plynové turbíny 102. Z regeneračního rekuperátoru 105 páry se spaliny poté odvádí do komínového odtahu 113. Teplo získané ze spalin plynové turbíny 102 se použije pro výrobu a regenerování páry, která se zase použije v parní turbíně 103. Plynová turbína 102 a parní turbína 103 pohání jeden nebo více generátorů (nejsou znázorněné) za účelem výroby elektrické energie. Odpadní voda z parní turbíny 103 se kondenzuje v kondenzoru 104 za použití chladicí vody 112 a vrací zpět, prostřednictvím potrubního vedení 122, do regeneračního rekuperátoru 105 páry.
Voda vystupující ze spodního konce saturáku 101 plynného paliva se prostřednictvím na spodním konci saturáku uspořádaného čerpadla 108 zavádí do regeneračního rekuperátoru 105 páry, kde se, v ohřívacích prostředcích 106 saturáku, ohřívá teplem získávaným ze spalin plynové turbíny. Poté se ohřátá voda prostřednictvím potrubního vedení 136 vrací zpět do saturáku 101 plynného paliva a slouží ke zvlhěování suchého plynného paliva. Do saturáku plynného paliva přivádí se dále, prostřednictvím potrubního vedení 110, přídavná voda, která slouží k nahrazení vody odtahované společně se zvlhčeným plynným palivem.
Obr. 2 připojených výkresů představuje příkladné schematické znázornění standardního systému tříprvkové regulace používaného pro saturák plynného paliva. Jak může být z uvedeného znázornění seznatelné, reguluje se hladina vody v koloně saturáku 201 plynného paliva prostřednictvím regulátoru 202 hladiny. Tento regulátor 202 hladiny nastavuje ventil 203 tak, že dochází, podle požadavku, ke zvýšení nebo ke snížení dodávky přídavné vody do kolony saturáku 201 přiváděné prostřednictvím potrubního vedení 210, což ve svém důsledku způsobuje nárůst nebo pokles hladiny vody v koloně. Ventil 203 takto zajišťuje změnu průtoku přídavné vody v potrubním vedení 205 pro přivádění přídavné vody. Potrubní vedení 209 slouží k navracení ohřáté vody, která se odtahuje ze spodního konce saturáku 201 a převádí, prostřednictvím na spodním konci saturáku uspořádaného čerpadla 208, přes ohřívací prostředky 230 saturáku. Potrubní vedení 209 a 210 jsou za účelem zvlhěování suchého plynného paliva uspořádaná v průtokovém spojení s horním koncem kolony saturáku 201 plynného paliva. Suché plynné palivo, přiváděné
-4CZ 299279 B6 prostřednictvím potrubního vedení 206, se zavádí do saturáku 201 plynného paliva, vstupuje do styku s vodou nacházející se v koloně saturáku a přiváděnou prostřednictvím potrubních vedení 209 a 210, a vystupuje z kolony saturáku do potrubního vedení 207 jako zvlhčené plynné palivo. Suché plynné palivo přiváděné potrubním vedením 206 má zanedbatelný obsah vody, naproti tomu co zvlhčené plynné palivo odtahované prostřednictvím potrubního vedení 207 vykazuje již nezanedbatelný procentuální obsah vody (více než 5 %).
Regulátor 202 hladiny nastavuje podle stanovených parametrů a za použití regulace napájení ventil 203 jako funkci příslušných měření. Takto: Snímač 211 hladiny odměřuje hladinu 204 vody v saturáku 201. Snímač 212 průtoku měří průtok suchého plynného paliva v potrubním vedení 206, prostřednictvím kterého se uvedené suché plynné palivo zavádí do saturáku 201, a snímač 213 průtoku měří průtok přídavné vody v potrubním vedení 205, prostřednictvím kterého se uvedená přídavná voda zavádí do saturáku 201. Snímač 214 průtoku měří průtok zvlhčeného plynného paliva v potrubním vedení 207, prostřednictvím kterého se uvedené zvlhčené plynné palivo odtahuje ze saturáku. Za účelem určení podílu vody, vystupující ze saturáku společně se zvlhčeným plynným palivem do potrubního vedení 207 se naměřený průtok suchého plynného paliva v potrubním vedení 206 odečte od naměřeného průtoku zvlhčeného plynného paliva v potrubním vedení 207. Tato skutečnost je vyjádřená dále uvedenou rovnicí 1:
Podíl vody na výstupu = PZPvý,tup - PSPmip;
kde: ΡΖΡ^,,,ρ je průtok zvlhčeného paliva na výstupu;
a PSPnlup je průtok suchého paliva na vstupu.
Regulátor 202 hladiny porovnává podle uvedené rovnice vypočtenou hodnotu s hodnotou hladiny vody naměřenou prostřednictvím snímače 211 hladiny vody a hodnotou průtoku přídavné vody v potrubním vedení 205 naměřenou prostřednictvím snímače 213 průtoku, a na základě tohoto porovnání určuje příslušné nastavení ventilu 203. Tato metoda odečítání, jejímž účelem je určení podílu vody vystupující ze saturáku společně se zvlhčeným plynným palivem do potrubního vedení 207, vykazuje nevyhnutelnou a dosti značnou chybu, jejíž existence je zapříčiněná velikostí chyby měření průtoku zvlhčeného plynného paliva v potrubním vedení 207. Tato chyba je v první řadě zapříčiněná přibližnou ekvivalenci velikosti průtoku suchého plynného paliva a velikosti průtoku zvlhčeného plynného paliva, to znamená, že vlhkost paliva (obsah vody v palivu) je s ohledem na celkový průtok ve zvlhčeném proudu nízká, v důsledku čehož je chyba měření celkového průtoku co se týče vlhkosti paliva velká.
V přednostním provedení předloženého vynálezu, které je znázorněné na obr. 3 připojených výkresů a ve kterém jsou stejné komponenty označené stejnými vztahovými značkami jako na obr. 2, avšak zvětšenými o 100, je saturák 301 plynného paliva v podstatě shodný se saturákem plynného paliva z obr. 2. Jeho systém regulace je však naprosto odlišný. V provedení podle obr. 3 jsou pro měření zvlhčeného plynného paliva v potrubním vedení 307 použité snímač 315 teploty a snímač 316 tlaku. Podíl vody, respektive procentuální obsah vody ve zvlhčeném plynném palivu nacházejícím se v potrubním vedení 307 je v tomto provedení funkcí teploty a tlaku a je možné ho vypočíst na základě těchto parametrů. Podíl vody vystupující ze saturáku společně se zvlhčeným plynným palivem se pak vypočte, například, vynásobením průtoku přiváděného suchého plynného paliva v potrubním vedení 306 procentuálním obsahem vody ve zvlhčeném plynném palivu v potrubním vedení 307 a následným vydělením rozdílem jedna minus procentuální obsah vody ve zvlhčeném plynném palivu v potrubním vedení 307. Tento výpočet je vyjádřený dále uvedenou rovnicí 2\
PSP vstuP x PÓ Vvýstup Podíl vody na výstupu =1 % Kvýstup kde: PSPVslupje průtok suchého paliva na vstupu;
a %Vvýs,uP)e procentuální obsah vody ve zvlhčeném plynném palivu na výstupu.
- 5 CZ 299279 B6
Po určení podílu vody vystupující společně se zvlhčeným plynným palivem do potrubního vedení 307 použije regulátor 302 hladiny příslušný algoritmus pro nastavení ventilu 303 uspořádaného v potrubním vedení 305 pro přivádění přídavné vody, což ve svém důsledku zajišťuje regulování hladiny 304 vody ve spodní části saturáku 301 plynného paliva.
Další přednostní provedení napájecího systému k dodávání zvlhčeného plynného paliva podle předloženého vynálezu je znázorněné na obr. 4 připojených výkresů a obecně označené vztahovou značkou 400. Toto provedení je v podstatě shodné s provedením znázorněným na obr. 3, přičemž pro stejné komponenty jsou použité stejné vztahové značky, avšak zvětšené o 100. Obsah vody v saturovaném plynném palivu nacházejícím se v potrubním vedení 407 se měří přímo prostřednictvím snímače 417 vlhkosti nahrazující snímač 315 teploty a snímač 316 tlaku, které jsou součástí systému regulace v provedení znázorněném na obr. 3. Množství, respektive podíl vody vystupující společně se zvlhčeným plynným palivem ze saturáku do potrubního vedení 407 se vypočte stejným postupem jako v předcházejícím provedení, tj. za použití shora uvedené rovnice 2. Regulátor 402 hladiny pak použije vypočtenou hodnotu podílu vody vystupujícího společně se zvlhčeným plynným palivem ze saturáku do potrubního vedení 407, hodnotu průtoku přídavné vody v potrubním vedení 405, a hodnotu hladiny 404 vody pro příslušné nastavení ventilu 403 a v důsledku toho průtoku vody do saturáku 401 tvořeného kombinací přídavné vody přiváděné prostřednictvím potrubního vedení 405 a recyklované vody přiváděné prostřednictvím potrubního vedení 409.
Ačkoli byl předložený vynález popsaný na základě provedení, které se momentálně považuje za nejúčelnější a které je nejvíce upřednostňované, musí být zřejmé, že tento vynález není omezený pouze na popsané provedení, ale že je naopak zamýšlený tak, že pokrývá další různé modifikace a ekvivalentní uspořádání systému spadající do jeho nárokované podstaty, jejíž rozsah je vymezený v připojených patentových nárocích.

Claims (13)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:
    určování (315, 316, 302) obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva;
    určování (313) průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva;
    stanovování podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva; a nastavování (303) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě stanoveného podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva za účelem regulace hladiny (304) vody v saturáku plynného paliva, a tím udržování ustálené hladiny vody v saturáku plynného paliva během celého rovnovážného stavu a i při přechodných provozních podmínkách.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje:
    určování (312) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva;
    určování hladiny vody v saturáku plynného paliva; a
    -6CZ 299279 B6 nastavování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva s ohledem na podíl vody vystupující ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu a požadovanou hodnotu hladiny vody v saturáku plynného paliva.
    5
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok určování podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu zahrnuje určování teploty (315) a tlaku (316) zvlhčeného plynného paliva poskytovaného saturákem plynného paliva.
  4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že zahrnuje:
    ío určování (312) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva; určování hladiny vody v saturáku plynného paliva; a nastavování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva s ohledem na podíl vody vystupující ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu a požadovanou hodnotu hladiny vody v saturáku plynného paliva.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok určování podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu zahrnuje zjišťování (417) vlhkosti zvlhčeného plynného paliva snímáním, generování signálu v odezvě na toto snímání, a regulování hladiny vody v saturáku plynného paliva v odezvě na tento signál.
  6. 6. Způsob podle nároku 1, vy zn aču j í cí se t í m , že zahrnuje určování složení zvlhčeného plynného paliva za účelem stanovení podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva.
    25
  7. 7. Způsob regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, určený pro systém s kombinovaným oběhem vykazující plynovou turbínu (102) a parní turbínu (103) pro výrobu elektrické energie, regenerační rekuperátor (105) páry pro získávání tepla ze spalin plynové turbíny a výrobu páry určené k použití v plynové turbíně, a saturák (301) plynného paliva pro dodávání zvlhčeného plynného paliva do plynové turbíny, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:
    30 určování (315, 316, 302) obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva, a generování prvního signálu v odezvě na toto určovaní;
    určování (313) průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva, a generování druhého signálu v odezvě na toto určování;
    výpočet podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva za
    35 použití uvedených, prvního a druhého, signálů a bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva; a nastavování (303) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě vypočteného podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu za účelem regulace hladiny vody v saturáku plynného paliva, a tím udržování ustálené
    40 hladiny vody v saturáku plynného paliva během celého rovnovážného stavu a i při přechodných provozních podmínkách.
  8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zahrnuje: určování (312) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva;
    45 určování hladiny vody v saturáku plynného paliva; a nastavování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva s ohledem na podíl vody vystupující ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu a požadovanou hodnotu hladiny vody v saturáku plynného paliva.
    -7CZ 299279 B6
  9. 9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že krok určování podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu zahrnuje určování teploty (315) a tlaku (316) zvlhčeného plynného paliva poskytovaného saturákem plynného paliva.
    5
  10. 10. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zahrnuje:
    určování (312) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva; určování (311) hladiny vody v saturáku plynného paliva; a nastavování (302, 303) průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva s ohledem na podíl vody vystupující ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu a ío požadovanou hodnotu hladiny vody v saturáku plynného paliva.
  11. 11. Způsob podle nároku 7, vy z n a č uj í c í se t í m , že krok určování podílu vody vystupujícího ze saturáku plynného paliva ve zvlhčeném plynném palivu zahrnuje zjišťování (417) vlhkosti zvlhčeného plynného paliva snímáním, generování signálu v odezvě na toto snímání, a
    15 regulování hladiny vody v saturáku plynného paliva v odezvě na tento signál.
  12. 12. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zahrnuje určování složení zvlhčeného plynného paliva za účelem stanovení podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva.
  13. 13. Zařízení pro regulaci hladiny vody v jímce saturáku plynného paliva, vyznačující se t í m, že zahrnuje:
    prostředky (315, 316, 302) pro určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva bez přímého měření průtoku zvlhčeného plynného paliva, a
    25 generování prvního signálu v odezvě na toto určování;
    snímač (313) pro měření průtoku suchého plynného paliva vstupujícího do saturáku plynného paliva, a generování druhého signálu v odezvě na toto měření;
    prostředky pro určování podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva z uvedených, prvního a druhého, signálů, a bez přímého měření průtoku
    30 zvlhčeného plynného paliva; a regulátor (302) pro regulování průtoku přídavné vody vstupující do saturáku plynného paliva na základě určeného podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva, a tím regulování hladiny (304) vody v saturáku plynného paliva.
    35 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že prostředky pro určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva zahrnují snímač (315) pro určování teploty zvlhčeného plynného paliva a snímač (316) pro určování tlaku zvlhčeného plynného paliva.
    40 15. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že prostředky pro určování obsahu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva zahrnují snímač pro přímé měření podílu vody ve zvlhčeném plynném palivu poskytovaném saturákem plynného paliva.
CZ20022340A 2000-11-09 2001-11-07 Zpusob regulace hladiny systému pro zvlhcování plynného paliva CZ299279B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/710,973 US6694744B1 (en) 2000-11-09 2000-11-09 Fuel gas moisturization system level control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20022340A3 CZ20022340A3 (cs) 2003-01-15
CZ299279B6 true CZ299279B6 (cs) 2008-06-04

Family

ID=24856263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20022340A CZ299279B6 (cs) 2000-11-09 2001-11-07 Zpusob regulace hladiny systému pro zvlhcování plynného paliva

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6694744B1 (cs)
EP (1) EP1336036B1 (cs)
JP (1) JP3992616B2 (cs)
KR (1) KR100767887B1 (cs)
AT (1) ATE334304T1 (cs)
CZ (1) CZ299279B6 (cs)
DE (1) DE60121788T2 (cs)
WO (1) WO2002038926A1 (cs)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070017207A1 (en) * 2005-07-25 2007-01-25 General Electric Company Combined Cycle Power Plant
WO2007046139A1 (ja) * 2005-10-19 2007-04-26 Kawasaki Plant Systems Kabushiki Kaisha 燃料ガスの湿分監視装置および湿分監視方法
EP2034137A1 (de) * 2007-01-30 2009-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie dafür ausgelegte Gas- und Dampfturbinenanlage
US7788930B2 (en) * 2007-05-01 2010-09-07 General Electric Company Methods and systems for gas moisturization control
US7523747B2 (en) * 2007-09-21 2009-04-28 Ultimate Combustion Corporation Method and system for liquid fuel conditioning
US7966802B2 (en) * 2008-02-05 2011-06-28 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engine systems
JP5023101B2 (ja) * 2009-04-22 2012-09-12 株式会社日立製作所 高湿分利用ガスタービンシステム
US20120036863A1 (en) * 2010-08-13 2012-02-16 Joseph Kirzhner Method, apparatus and system for delivery of wide range of turbine fuels for combustion
CN103003551B (zh) * 2011-01-21 2015-11-25 三菱日立电力系统株式会社 发电设备
US8813471B2 (en) * 2011-06-29 2014-08-26 General Electric Company System for fuel gas moisturization and heating
US10541434B2 (en) 2016-08-31 2020-01-21 Fuelcell Energy, Inc. Heat recovery for saturator water recovery of a direct fuel cell system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4369803A (en) * 1981-01-28 1983-01-25 Phillips Petroleum Company Control of fuel gas blending
US5469707A (en) * 1991-05-22 1995-11-28 Protimeter Plc Apparatus for, and method of, providing an atmosphere of predetermined humidity
EP1065347A2 (en) * 1999-07-01 2001-01-03 General Electric Company Method and apparatus for fuel gas moisturization and heating

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9208646D0 (en) * 1992-04-22 1992-06-10 Boc Group Plc Air separation
AUPP274998A0 (en) * 1998-04-03 1998-04-30 Isentropic Systems Ltd Improvements in the generation of electricity and the treatment and disposal of sewage
US6370880B1 (en) * 2000-11-09 2002-04-16 General Electric Company Fuel gas moisturization control system for start-up, high load operation and shutdown
US6502402B1 (en) * 2000-11-09 2003-01-07 General Electric Company Fuel moisturization control
US6357218B1 (en) * 2001-06-20 2002-03-19 General Electric Company Steam generation system and method for gas turbine power augmentation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4369803A (en) * 1981-01-28 1983-01-25 Phillips Petroleum Company Control of fuel gas blending
US5469707A (en) * 1991-05-22 1995-11-28 Protimeter Plc Apparatus for, and method of, providing an atmosphere of predetermined humidity
EP1065347A2 (en) * 1999-07-01 2001-01-03 General Electric Company Method and apparatus for fuel gas moisturization and heating

Also Published As

Publication number Publication date
ATE334304T1 (de) 2006-08-15
WO2002038926A1 (en) 2002-05-16
KR20020064370A (ko) 2002-08-07
DE60121788T2 (de) 2007-07-12
EP1336036A1 (en) 2003-08-20
JP2004513289A (ja) 2004-04-30
JP3992616B2 (ja) 2007-10-17
US6694744B1 (en) 2004-02-24
EP1336036B1 (en) 2006-07-26
KR100767887B1 (ko) 2007-10-17
DE60121788D1 (de) 2006-09-07
CZ20022340A3 (cs) 2003-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6502402B1 (en) Fuel moisturization control
CN101539056B (zh) 用于操作燃气涡轮发动机系统的方法和设备
JP5905119B2 (ja) 煙道ガス再循環を用いるガスタービン発電装置におけるガス成分制御
US4473537A (en) Ammonia control system for NOx emission control for gas turbine exhaust
TWI838693B (zh) 燃氣渦輪機動力廠、及其燃料供給方法
CZ299279B6 (cs) Zpusob regulace hladiny systému pro zvlhcování plynného paliva
CN101298933B (zh) 用于气体增湿控制的方法及系统
JP2007211705A (ja) ガス化複合発電システムにおける空気圧力制御装置
JPH10116105A (ja) 一般化予測制御システム及び脱硝制御装置
CN106368817A (zh) 复合循环发电成套设备及其启动方法
CN204165066U (zh) 排烟处理装置
CN105318343B (zh) 排烟处理装置和该排烟处理装置的运转方法
Giorgetti et al. Humidified micro gas turbine for carbon capture applications: Preliminary experimental results with CO2 injection
JP4529220B2 (ja) ガスタービン発電設備及びその制御方法
JP4648152B2 (ja) ガスタービンシステム及びガスタービンシステムの運転方法
US20250243807A1 (en) Self-pressurized ammonia fuel supply systems and methods for gas turbine engines
JP2007285220A (ja) コンバインドサイクル発電設備
JP2651342B2 (ja) 燃焼式過熱器の制御方法
JPH07301128A (ja) ガスタービン排ガス温度制御装置
JPS6291608A (ja) 発電プラントの制御装置
JPS5845566B2 (ja) 複合サイクル発電プラント
JPH05149108A (ja) 複合サイクル発電プラントのドラムレベル制御装置
JPS5838682B2 (ja) 排熱回収ボイラの温度制御装置
JPH0231205B2 (cs)
TW201314136A (zh) 用於碳捕捉之熱產生控制

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20171107