DE102008037604A1

DE102008037604A1 - Verfahren und System zum Steuern eines Abgasrückführungssystems

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Publication number: DE102008037604A1
Application number: DE102008037604A
Authority: DE
Inventors: Rahul J. Chillar; Robert Warren Ponte Vedra Beach Taylor; Peter Martin Lake Forest Maly; Jason D. Fuller
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2009-06-18
Also published as: CH698216B1; CH698216A2; US20090145126A1; JP2009138749A; CN101457694A; US8046986B2; CN101457694B

Abstract

Es werden ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines Abgasrückführungs-(EGR)-Systems (107) bereitgestellt. Das Verfahren und das System können eine Vorrichtung oder Vorrichtungen enthalten, die kontinuierlich einen Abgasstrom (170) auf schädliche Bestandteile überwachen. Das Verfahren und das System können Komponenten des EGR-Systems (107) auf der Basis der Konzentration schädlicher Bestandteile in dem Abgasstrom (170) steuern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung ist mit der gleichzeitig übertragenen US Patent Anmeldung 11/928,038 [GE Dokument 227384], eingereicht im Oktober 2007, und der US Patent Anmeldung 11/953,556 [GE Dokument 229334], eingereicht am 10. Dezember 2007 verwandt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführungssystem, und insbesondere ein Verfahren und System zum Steuern eines Abgasrückführungssystems.
Es gibt eine zunehmende Besorgnis über die Langzeitauswirkungen der Emissionen von Stickoxiden (hierin nachstehend NO_x) und Kohlendioxid (hierin nachstehend "CO₂ ^" ⁾ und Schwefeloxid (SO_x) auf die Umwelt. Die zulässigen Emissionswerte, die von einer Turbomaschine, wie z. B. einer Gasturbine, emittiert werden dürfen, sind streng geregelt. Die Betreiber von Turbomaschinen wünschen Verfahren zum Verringern der emittierten NO_x-, CO₂- und SO_x-Werte.
Es liegen signifikante Mengen von kondensierbaren Dämpfen in dem Abgasstrom vor. Diese Dämpfe enthalten üblicherweise eine Vielfalt von Bestandteilen, wie z. B. Wasser, Säuren, Aldehyden, Kohlenwasserstoffen, Schwefeloxiden und Chlorverbindungen. In unbehandelter Form beschleunigen diese Bestandteile Korrosion und Verschmutzung der Innenkomponenten, wenn man sie in die Gasturbine eintreten lässt.
Abgasrückführung (EGR) beinhaltet im Wesentlichen die Rückführung eines Teils des emittierten Abgases durch einen Einlassabschnitt der Turbomaschine. Das Abgas wird dann mit dem ankommenden Luftstrom vor der Verbrennung vermischt. Der EGR-Prozess ermöglicht die Entfernung und Abscheidung von konzentriertem CO₂ und reduziert auch die NO_x- und SO_x-Emissionswerte.
Es gibt einige Probleme mit den derzeit bekannten EGR-Systemen. Verunreinigungen und Feuchtigkeit in dem Abgas verhindern den Einsatz einer einfachen Rückführungsschleife, um die Erzeugung von Emissionen, wie z. B. SO_x-Emissionen, zu verringern. Turbinenverschmutzung, Korrosion und beschleunigter Verschleiß der internen Turbomaschinenkomponenten würden sich aus der direkten Einführung des Abgases in einen Einlass der Turbomaschine ergeben. Demzufolge sollte das zurückgeführte Abgas vor der Vermischung mit der Einlassluft vorbehandelt werden.
Aus den vorgenannten Gründen gibt es einen Bedarf nach einem Verfahren und System zum Steuern eines EGR-Systems. Das Verfahren und System sollten dem EGR-System ermöglichen, den Anteil und/oder die Konzentration von Emissionen in dem zurückgeführten Abgasstrom zu verringern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Verringern von Bestandteilen in einem Abgasstrom 170, wobei der Abgasstrom 170 durch eine Turbomaschine 105 erzeugt wird, die Schritte auf: Bereitstellen wenigstens eines Abgasrückführungs-(EGR)-Systems 107, mit: wenigstens einer EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung, einem Bestandteilverringerungssystem 145, wenigstens einer Durchfluss steuervorrichtung; wobei das EGR-System 107 Bestandteile in dem Abgasstrom 170 von einer ersten Konzentration auf eine zweite Konzentration verringert und den Abgasstrom 170 zu einem Einlassabschnitt 110 der Turbomaschine 105 zurückführt; Modulieren der wenigstens einen Durchflusssteuervorrichtung; Nutzen des Bestandteilverringerungssystems 145 zum Verringern der Bestandteile in dem Abgasstrom 170; Ermitteln, ob die Bestandteile in dem Abgasstrom 170 innerhalb eines Bestandteilebereiches liegen; und wenn die Bestandteile innerhalb des Bestandteilbereiches liegen, dann Modulieren der wenigstens einen Durchflusssteuervorrichtung, um den Abgasstrom 170 in den Einlassabschnitt 110 eintreten zu lassen.
Das Verfahren kann ferner die Ermittlung beinhalten, ob wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist. Die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung kann wenigstens eines beinhalten, von: Vorheizungsstatus des EGR-Systems 107, Betriebsbereitschaft der EGR-Systemkomponenten; Störungszustandsstatus des EGR-Systems 107; und Kombinationen davon.
Das Verfahren kann ferner die Ermittlung beinhalten, ob wenigstens eine Betriebsvoraussetzung erfüllt ist. Die wenigstens eine Betriebsvoraussetzung umfasst wenigstens eines von: einem EGR-Anteil; einem Konzentrationsbereich wenigstens eines Bestandteils; ob das Bestandteil-Reduzierungssystem 145 innerhalb eines Betriebsbereiches arbeitet; einem Status von wenigstens eines Störzustands des EGR-Systems 107; einen Verbrennungsdynamik-Sicherheitsabstand; einen Verdichterströmungsabriss-Sicherheitsabstand; und eine Kombination davon.
Das Verfahren ermöglicht auch den Betriebsabbruch des EGR-Systems 107.
Das Verfahren weist ferner den Schritt des Empfangs eines Messergebnisses einer SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom 170 auf, wobei der Messergebnis dazu genutzt wird, den Betrieb des Bestandteilverringerungssystems 145 anzupassen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Empfangs eines pH-Bereichs eines Kühlfluids aufweisen, das mit dem Bestandteilverringerungssystems 145 verwendet wird, wobei der pH-Bereich dazu genutzt wird, um die SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom 170 zu ermitteln; und wobei der pH-Bereich dazu genutzt wird, den Betrieb des Bestandteilverringerungssystems 145 einzustellen.
Der Schritt der Nutzung des Bestandteilverringerungssystems 145 weist die Nutzung wenigstens einer Bestandteilrückmeldevorrichtung 175 auf, wobei die wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung 175 Daten bezüglich des wenigstens einen Bestandteils in dem Abgasstrom 170 liefert.
Der Schritt der Nutzung des Bestandteilverringerungssystems 145 weist ferner die Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluids auf, das in dem Bestandteilverringerungssystem 145 verwendet wird, wobei die Einspritzmenge durch eine Konzentration von Bestandteilen in dem Abgasstrom 170 ermittelt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung der Umgebung, in welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Nutzung eines EGR-Systems veranschaulicht, um Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verringern.
3 ist eine Blockdarstellung eines exemplarischen Systems einer Nutzung eines EGR-Systems zum Verringern von Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die nachstehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, welche spezifische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen. Weitere Ausführungsformen mit anderen Strukturen und Betriebsarten weichen nicht von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ab.
Hierin nachstehend wird eine bestimmte Terminologie nur zur Vereinfachung für den Leser benutzt und ist nicht als eine Einschränkung bezüglich des Schutzumfangs der Erfindung anzusehen. Beispielsweise beschreiben Worte wie z. B. "oberer", "unterer", "linker", "rechter", "vorderer", "hinterer", "oben" "unten", "horizontal", "vertikal", "stromaufwärts", "stromabwärts", "vorne", "hinten", und dergleichen lediglich die in den Figuren dargestellte Konfiguration. Tatsächlich können das Element oder die Elemente einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in jeder Richtung angeordnet sein, und die Terminologie sollte daher als derartige Varianten mit einschließend verstanden werden, sofern es nicht anderweitig spezifiziert ist.
Die vorliegende Erfindung hat die technische Auswirkung einer Steuerung eines Systems zum Verringern der Konzentrationen von SO_x, NO_x, konzentriertem CO₂ und anderen weiteren schädlichen Bestandteilen, welche alle in einem Teil des Abgases (hierin nachstehend als "Abgasstrom" oder dergleichen bezeichnet) enthalten sein können. Dieser Teil des Abgases kann dann mit der Einlassluft vor der Wiedereinführung in die Turbomaschine vermischt werden, ohne die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Einheit zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Vielfalt von Turbomaschinen angewendet werden, die ein gasförmiges Fluid erzeugen, wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, auf eine Gasturbine in schwerer Bauweise; eine Gasturbine in Jetbauweise; oder dergleichen, (die hierin nachstehend als "Gasturbine" bezeichnet werden). Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf nur eine Gasturbine oder mehrere Gasturbinen angewendet werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf eine Gasturbine angewendet werden, die in einer Einfachzyklus- oder Kombinationszykluskonfiguration arbeitet.
Das EGR-System kann seine Funktion erfüllen, während die Turbomaschine in einem Modus wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt: mitlaufender Reserve, Teillast, Grundlast oder Kombinationen davon arbeitet.
In den Figuren, in welchen die verschiedenen Bezugszeichen gleiche Elemente durchgängig durch die verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist 1 eine schematische Darstellung der Umgebung, in welcher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet. 1 stellt einen Anlage 100, wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, eine Kraftwerksanlage mit einer Turbomaschine 105, einem EGR-System 107, einem Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) 155 und einem Abgaskamin 165 dar. Alternativ kann die vorliegende Erfindung in eine Anlage 100 ohne den HRSG 155 integriert sein.
Das EGR-System 107 weist mehrere Elemente auf. Die Konfiguration und Anordnungsfolge dieser Elemente kann durch die Zusammensetzung des Abgasstroms 170 und die Art des von den Komponenten des EGR-Systems 107 verwendeten Kühlfluids vorgegeben sein. Ferner können alternative Ausführungsformen des EGR-Systems 107 zusätzliche oder weniger Komponenten als die nachstehend beschriebenen Komponenten enthalten. Daher können verschiedene Anordnungen und/oder Konfigurationen, welche sich von 1 unterscheiden, in eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integriert sein.
Gemäß Darstellung in 1 weist das EGR-System 107 auf: eine Mischstation 115, eine Einlassmodulationsvorrichtung 120, eine Nebenstrommodulationsvorrichtung 125, einen Nebenstromkamin 130, wenigstens eine EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135, eine stromabwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 140, ein Bestandteilverringerungssystem 145, eine stromaufwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 150, wenigstens eine Abgasmodulationsvorrichtung 160 und wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung 175.
Im Wesentlichen kann der von dem EGR-System 107 angewendete Prozess die Schritte umfassen: Kühlen des Abgasstroms 170; Verringern und Entfernen der vorstehend erwähnten Bestandteile in dem Abgasstrom 170; und dann Vermischen des Abgasstroms 170 mit der Einlassluft, um ein Einlassfluid zu erzeugen. Während das EGR-System 107 arbeitet, kann die wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung 175 kontinuierlich den Abgasstrom 170 überwachen und die Konzentration von wenigstens einem von den Bestandteilen bestimmen. Die wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung 175 kann angrenzend an die Mischstation positioniert sein. Hier strömt der behandelte Abgasstrom 170 in den Einlassabschnitt 110 der Turbomaschine 105. Das EGR-System 107 kann die Temperatur des Abgasstroms 170 auf eine Sätti gungstemperatur verringern, bei der die vorstehend erwähnten Bestandteile kondensieren können und dann entfernt werden. Alternativ kann das EGR-System 107 auch die Temperatur des Abgasstroms 170 verringern und einen Waschprozess oder dergleichen darauf anwenden, um die vorstehend erwähnten Bestandteile zu entfernen.
Wie man erkennen wird, kann die vorliegende Erfindung als ein Verfahren, System oder Computerprogrammprodukt verkörpert sein. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, welche hierin als "Schaltung", "Modul" oder "System" bezeichnet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch die Form eines Computerprogrammproduktes auf einem computernutzbaren Speichermedium mit einem in dem Medium verkörperten computernutzbaren Programmcode annehmen.
Jedes geeignete computerlesbare Medium kann genutzt werden. Das computernutzbare oder computerlesbare Medium kann beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot-, oder Halbleiter-System, -Vorrichtung, -Gerät oder Weiterleitungsmedium sein. Spezifischere Beispiele (einer nicht erschöpfenden Liste) des computerlesbaren Mediums würde folgendes enthalten: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), eine optische Glasfaser, einen tragbaren Compact Disk Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), ein optisches Speichergerät, ein Übertragungsmedium, wie z. B. solche, die das Internet oder ein Intranet unterstützen, oder eine magnetische Speichervorrichtung. Man beachte, dass das computernutzbare oder computerlesbare Medium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein kann, auf welchem das Programm gedruckt ist, da das Programm elektronisch beispielsweise über optisches Abtasten des Papiers oder eines anderen Mediums erfasst, dann kompiliert, interpretiert oder anderweitig in einer geeigneten Weise, falls erforderlich, verarbeitet und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann. In dem Zusammenhang dieses Dokumentes kann ein computernutzbares oder computerlesbares Medium jedes Medium sein, das das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Instruktionsausführungssystem, der Vorrichtung oder Gerät enthalten, speichern, übertragen, verbreiten oder transportieren kann
Der Computerprogrammcode zur Ausführung von Operationen der vorliegenden Erfindung kann in einer objektorientierten Programmierungssprache wie z. B. Java7, Smalltalk oder C++ oder dergleichen geschrieben sein. Jedoch kann der Computerprogrammcode für die Ausführung von Operationen der vorliegenden Erfindung auch in herkömmlichen prozeduralen Programmiersprachen wie z. B. der Programmiersprache "C" oder einer ähnlichen Sprache geschrieben sein. Der Programmcode kann vollständig auf dem Benutzercomputer, teilweise auf dem Benutzercomputer als ein eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Benutzercomputer und teilweise auf einem entfernt aufgestellten Computer oder vollständig auf dem entfernt aufgestellten Benutzer ausgeführt werden. In dem letzteren Szenario kann der entfernt aufgestellte Computer mit dem Benutzercomputer über ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) verbunden sein, oder die Verbindung kann zu einem externen Computer beispielsweise über das Internet unter Einsatz eines Internet Service Providers hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdarstellungen von Verfahren, Vorrichtungen (Systeme) und Computerprogrammprodukte gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es dürfte sich verstehen, dass jeder Block von den Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdarstellungen, und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdarstellungen mittels Computerprogramminstruktionen implementiert werden können. Diese Computerprogramminstruktionen können an einen Prozessor eines Standardcomputers, Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung geliefert werden, um eine Maschine dergestalt zu erzeugen, dass die Instruktionen, welche über den Prozessor des Computers oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zur Implementation der Funktionen/Aktionen erzeugt, die in dem Flussdiagramm und/oder Darstellungsblock oder Blöcken spezifiziert sind.
Diese Computerprogramminstruktionen können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert sein, der einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anweisen kann, in einer speziellen Weise dergestalt zu funktionieren, dass die in dem computerlesbaren Speicher gespeicherten Instruktionen einen Herstellungsgegenstand mit Instruktionsmitteln erzeugen, welcher die in dem Flussdiagramm und/oder Darstellungsblock oder Blöcken spezifizierten Funktionen/Aktionen implementiert. Die Computerprogramminstruktionen können auch in einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden, um die Ausführung einer Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung zum Erzeugen eines computerimplementierten Prozesses dergestalt zu bewirken, dass die Instruktionen, welche auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Schritte für die Implementierung der in dem Flussdiagramm oder Blockdarstellungen spezifizierten Funktionen/Aktionen erzeugen.
Die vorliegende Erfindung kann ein Steuersystem oder dergleichen enthalten, das die technische Auswirkung einer Reduzierung der Konzentrationen von SO_x, NO_x, konzentriertem CO₂ und anderen schädlichen Bestandteilen, welche alle in einem Teil des Abgases (hierin nachstehend als "Abgasstrom" oder dergleichen bezeichnet) enthalten sein können. Das Steuersystem kann Daten bezüglich der Konzentration und/oder der Konzentration von dem wenigstens einen Bestandteil aus der wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung 175 empfangen. Teilweise auf der Basis dieser Daten kann das Steuersystem Anpassungen an dem Betrieb des Bestandteilverringerungssystems 145 vornehmen. Diese können beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, Anpassungen sein, an: einer Wäscherrückführungsmenge, einer Sorptionsmitteleinspritzmenge und einer Gastemperatur.
Das Steuersystem kann die Betriebsanforderungen und Umgebungsbedingungen der Turbomaschine 105 in die Gesamtsteuerphilosophie integrieren. Das Steuersystem kann auch die Temperatur des Abgasstroms 170 bei jeder Stufe in dem EGR-Prozess verwalten. Dieses kann einen effizienten Betrieb des EGR-Systems 107 ermöglichen.
Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung kann dafür konfiguriert sein, automatisch und/oder kontinuierlich die Turbomaschine 105 zu überwachen, um festzustellen, ob das EGR-System 107 arbeiten sollte. Alternativ kann das Steuersystem dafür konfiguriert sein, eine Benutzeraktion zu erfordern, um den Betrieb des EGR-Systems 107 zu starten. Eine Ausführungsform des Steuersystems der vorliegenden Erfindung kann als ein eigenständiges System arbeiten. Alternativ kann das Steuersys tem als ein Modul oder dergleichen in ein umfassenderes System, wie z. B. ein Turbinensteuerungs- oder Anlagensteuerungssystem, integriert sein.
Es nun auf 2 Bezug genommen, welche ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Verfahrens 200 unter Nutzung eines EGR-Systems 107 zum Verringern von Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das EGR-System 107 mit einer grafischen Benutzerschnittstelle (GUI) oder dergleichen ausgestattet sein. Die GUI kann es dem Betreiber ermöglichen, durch das nachstehend beschriebene Verfahren 200 zu navigieren. Die GUI kann auch wenigstens eine Statusmeldung des EGR-Systems 100 bereitstellen.
Im Schritt 205 des Verfahrens 200 erzeugt die Turbomaschine 105 ein Abgas. Abhängig von dem Typ und/oder dem Betrieb der Turbomaschine 105 kann das erzeugte Abgas eine Durchflussmenge von etwa 5.436 kg/h (10.000 Lb/hr) bis etwa 27.180.000 kg/h (50.000.000 Lb/hr) und eine Temperatur von etwa 38°C bis 593°C (100°F bis etwa 1100°F) erzeugen.
Im Schritt 210 kann das Verfahren 200 ermitteln, ob wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann erfordern, dass die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist, bevor das EGR-System 100 mit der Behandlung des Abgasstroms 170 beginnt. Die Initialisierungsvoraussetzung kann im Wesentlichen als eine Voraussetzung betrachtet werden, die bestätigt, dass die Turbomaschine 105 und das EGR-System 107 bereit sind, den Abgasstrom 170 zu behandeln. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Benutzer die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung definieren.
Die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung kann wenigstens eines umfassen von: einen Vorheizstatus des EGR-Systems 107; eine Betriebsbereitschaft von Komponenten des EGR-Systems 107; den Störungszustandsstatus des EGR-Systems 107; und Kombinationen davon. Wenn die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist, kann dann das Verfahren 200 zum Schritt 215 übergehen; ansonsten kann das Verfahren 200 zu dem Schritt 205 zurückkehren, bis die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist.
Im Schritt 215 kann das Verfahren 200 eine Meldung an den Benutzer liefern, dass das EGR-System 107 initialisiert und für die Behandlung des Abgasstromes 170 bereit ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI die Meldung, als ein Aufklappfenster, als Alarm oder mittels ähnlicher Verfahren liefern.
Im Schritt 220 kann das Verfahren 200 wenigstens eine Durchflusssteuervorrichtung modulieren. Eine Durchflussteuervorrichtung kann als eine Komponente des EGR-Systems 107 betrachtet werden, die es dem Abgasstrom 170 ermöglicht, durch bestimmte Abschnitte des EGR-Systems 107 zu strömen. Die wenigstens eine Durchflusssteuervorrichtung kann die Form eines Schiebers oder dergleichen haben.
Die wenigstens eine Durchflusssteuervorrichtung ist in 1 als die Einlassmodulationsvorrichtung 120, die Nebenstrommodulationsvorrichtung 125 und die Abgasmodulationsvorrichtung 160 dargestellt. Die Abgasmodulationsvorrichtung 160 kann einen Teil des von der Turbomaschine 105 erzeugten gesamten Abgases zu dem EGR-System 107 umleiten, wo der umgeleitete Anteil zu dem Abgasstrom 170 wird. Die Abgasmodulationsvorrichtung 160 kann sich öffnen und eine Umleitung von bis zu 35 des gesamten Abgasstroms zu dem Abgasstrom 170 zulassen.
Im Schritt 220 kann das Verfahren 200 die Nebenstrommodulationsvorrichtung 125 verstellen, um den Abgasstrom 170 zu dem Nebenstromkamin 130 strömen zu ermöglichen. Das Verfahren 200 kann auch die Abgasmodulationsvorrichtung 160 verstellen, um dem EGR-System 107 die Aufnahme des Abgasstromes 170 zu ermöglichen.
In dem Schritt 225 kann das Verfahren 200 die Durchflussmenge des Abgasstroms 170 in dem EGR-System 107 anpassen. Das Verfahren 200 kann die wenigstens eine EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 nutzen, um eine Durchflussmenge des Abgasstroms 170 einzustellen. Die EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 kann bis zu 35% der Gesamtabgasmenge dem Abgasstrom 170 zuteilen. Der Wirkungsgrad des EGR-Systems 107 kann verbessert werden, wenn die Durchflussmenge des Abgasstroms 170 vergrößert wird. Die wenigstens eine EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 ermöglicht, dass dem Abgasstrom 170 den Druckabfall des EGR-Systems 107 zu überwinden, was es dem wenigstens einen Abgasstrom 170 ermöglicht, durch das gesamte EGR-System 107 zu strömen. Die wenigstens eine EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 kann die Form eines Ventilators, Gebläses oder einer ähnlichen Vorrichtung haben, die die Durchflussmenge des Abgasstroms 170 erhöhen kann.
Das Steuersystem kann mit mehreren Druckgeberelementen oder dergleichen zusammengefasst sein. Die Geberelemente können über dem gesamten EGR-System 107 verteilt angeordnet sein und können den Druckabfall in dem EGR-System 107 ermitteln. Das Steuersystem kann die Daten bezüglich des Druckabfalls empfangen. Das Steuersystem kann dann die Drehzahl der EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 einstellen, um den Druckabfall nach Bedarf zu überwinden.
Im Schritt 230 kann das Verfahren 200 die Abgasbestandteile verringern. Wie diskutiert, enthält der Abgasstrom 170 eine Vielzahl von Bestandteilen, welche für die Turbomaschine 105 schädlich sein können. Diese Bestandteile umfassen wenigstens eines von: SO_x, NO_x, CO₂, Wasser, Chlorionen, Säuren, Aldehyden, Kohlenwasserstoffen oder Kombinationen davon.
Das Verfahren 200 kann wenigstens eines von einer Temperaturanpas sungsvorrichtung und einem Bestandteilverringerungssystem (CRS) 145 verwenden, um die Konzentration von Bestandteilen von einer ersten Konzentration auf eine zweite Konzentration abzusenken, wobei die zweite Konzentration eine wesentlich geringere Menge von Bestandteilen enthält.
Die Temperaturanpassungsvorrichtungen 140, 150 können die Temperatur des Abgasstroms 170 auf angenähert eine Sättigungstemperatur verringern. Dieses kann der Turbomaschine 105 ermöglichen, eine stabile Gasturbinenausgangsleistung durch Erhöhen des Einlassmassenstroms einzuhalten. Eine Kühlung des Abgasstroms 170 führt typischerweise zu einem höheren Massenstrom des Abgases pro Volumeneinheit, die in den Einlassabschnitt 110 eintritt, welche im Wesentlichen einen (nicht dargestellten) Verdichter enthält. Die Kühlung des Abgasstroms 170 kann dazu führen, dass die Turbomaschine 105 eine höhere Ausgangsleistung erzeugt und keine Leistungsverringerung erfährt, wie sie bei einer höheren durchschnittlichen Einlasstemperatur des Einlassfluids auftreten kann.
Der Kühlprozess kann ebenfalls die Abscheidung und Entfernung des konzentrierten CO₂-Bestandteils in dem Abgaskamin 165 ermöglichen. Die Temperaturanpassungsvorrichtungen 140, 150 können die Temperatur des Abgasstroms 170 auf einen Bereich von etwa 1,67°C bis 38°C (35°F bis etwa 100°F) verringern.
Die Temperaturanpassungsvorrichtung ist in 1 als die stromabwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 140 und die stromaufwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 150 dargestellt. Die Temperaturanpassungsvorrichtungen 140, 150 können die Form eines Wärmetauschers oder einer anderen Vorrichtung haben, die in der Lage ist, die Temperatur des Abgasstroms 170 anzupassen.
Das CRS 145 kann wenigstens eine Komponente einsetzen, um Partikel und/oder andere Emissionen aus dem Abgasstrom 170 zu entfernen. Das CRS 145 kann auch die Temperatur des Abgasstroms 170 verringern, um eine Entfernung der Partikel durch Kondensation des Abgasstroms 170 während des vorstehend erwähnten Kühlprozesses zu ermöglichen.
Das CRS 145 kann auch wenigstens eines enthalten von: einem Wärmetauscher, einem Gaswäscher, einem Entnebler, einer Reagenzeinspritzvorrichtung, einem Sprühturm, einem Absorberbehälter, einem Verdampfungsgaskonditionierungsturm, einem elektrostatischen Nassausfäller, Mischstationen oder Kombinationen davon.
Gemäß Darstellung in 1 kann eine Ausführungsform des EGR-Systems 107 wenigstens eine stromaufwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 150 und wenigstens eine stromabwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 140 enthalten, welche beide die Form eines Wärmetauschers haben können. Die wenigstens eine stromaufwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 150 und die wenigstens eine stromabwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 140 können mit dem Bestandteilverringerungssystem 145 zusammengefasst sein.
Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Temperaturmess-Thermoelement und/oder einen Feuchtig keitssensor enthalten oder damit zusammengefasst sein, welche zusammen dafür genutzt werden können, einen Taupunkt des Abgasstroms 170 zu ermitteln. Nach Ermitteln einer Taupunkttemperatur des Abgasstroms 170 kann das Steuersystem eine geeignete Menge an Kühlfluid mit einer geeigneten Temperatur durch die Wärmetauscher 140, 150 liefern. Dieses kann eine Kondensation von kondensierbaren Anteilen der Bestandteile und eine Ausfällung aus dem Abgasstrom 170 bewirken.
Ein Gaswäscher wird im Wesentlichen als eine Luftverschmutzungssteuervorrichtung betrachtet, die Partikel und/oder Emissionen aus industriellen Abgasströmen beseitigen kann. Ein Gaswäscher kann einen "Waschprozess" oder dergleichen mit einer Flüssigkeit zum "Auswaschen" unerwünschter Verschmutzungen aus einem Gasstrom verwenden. Ein Gaswäscher kann ein Waschfluid aufnehmen und dann später abgeben, welches ein Typ sein kann, der die erforderliche Wärmeübertragung zum Absenken der Temperatur des Abgasstroms 170 wie diskutiert ermöglicht. Das Gaswäscherfluid absorbiert im Wesentlichen einen Teil der schädlichen Bestandteile in dem Abgasstrom 170. Das Gaswäscherfluid kann Frischwasser, Meereswasser oder eine Kombination davon sein. Ein alkalisches Reagens kann dem Gaswäscherfluid zugesetzt sein, um den Waschwirkungsgrad zu steigern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Einspritzmenge des Gaswäscherfluids eine Funktion der Konzentration der in den Abgasstrom 170 eintretenden Bestandteile sein. Im Wesentlichen kann die Konzentration der in den Abgasstrom 170 eintretenden Bestandteile eine Funktion der Eigenschaften des in das Verbrennungssystem eintretenden Brennstoffes und des Wirkungsgrades der Verbrennung sein. Konzentrationen von Bestandteilen wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, SO_x, H₂S, Chlorverbindungen können in dem Abgasstrom 170 durch Gasmonitore überwacht werden, welche stromabwärts und stromaufwärts vor dem Gaswäscher angeordnet sein können. Durch Messen der Konzentration der Bestandteile, die den Wirkungsgrad des Gaswäschers bestimmt, kann das Steuersystem dann die Einspritzmenge des Gaswäscherfluids anpassen.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Steuersystem eine Massenstromrate des EGR-Systems 107 nutzen, wenn die Einspritzmenge des Gaswäscherfluids und/oder die Durchflussmenge des (der) von den Wärmetauschern 140, 150 benötigten Kühlfluids(e) ermittelt werden.
Das CRS 145 kann die SO_x-Emissionen von einer ersten Konzentration auf eine zweite Konzentration verringern. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bis zu etwa 90% der SO_x-Bestandteile in dem Abgasstrom 170 beseitigen.
Beispielsweise, jedoch nicht in einschränkenden Sinne, kann bei der SO_x-Emissionsverringerung die erste Konzentration in einem Bereich von etwa 10 ppb Gewichtsanteil bis etwa 100 ppb Gewichtsanteil und die zweite Konzentration in einen Bereich von etwa 0,1 ppb Gewichtsanteil bis etwa 20 ppb Gewichtsanteil liegen.
In dem Schritt 235 kann das Verfahren 200 ermitteln, ob die vorstehend erwähnten Bestandteile auf einen akzeptablen Bereich reduziert worden sind. Die vorliegende Erfindung kann eine Vielzahl von Sensoren, Thermoelementen und anderen ähnlichen Vorrichtungen nutzen, um die Konzentration von in dem Abgasstrom 170 verbleibenden Bestandteilen zu bestimmen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung verwenden, die einen direkten Messwert der SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom 170 liefert. Der direkte Messwert kann mittels des Verfahrens 200 aufgenommen und zum Anpassen des Betriebs des CRS 145 genutzt werden. Beispielsweise, jedoch nicht im einschränkenden Sinne, kann, wenn der direkte Messwert anzeigt, dass die SO_x-Konzentration nicht innerhalb des zulässigen Bereiches liegt, das Verfahren die durch das CRS 145 durchgeführte Verarbeitung anpassen, um die SO_x-Konzentration in den zulässigen Bereich zu bringen.
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung nutzen, die einen pH-Bereich eines in dem CRS 145 verwendeten Kühlfluids liefert. Der pH-Bereich kann zum Bestimmen der SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom 170 verwendet werden. Der von dem Verfahren 200 empfangene pH-Bereich kann zum Anpassen des Betriebs des CRS 145 verwendet werden. Beispielsweise, jedoch nicht im einschränkenden Sinne, kann, wenn der pH-Bereich anzeigt, dass die SO_x-Konzentration nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, das Verfahren 200 den Betrieb des CRS 145 anpassen, um die SO_x-Konzentration in den zulässigen Bereich zu bringen.
Wenn sich die Abgasbestandteile in dem zulässigen Bereich befinden, kann dann das Verfahren 200 zu dem Schritt 240 übergehen; ansonsten kann das Verfahren 200 zu dem Schritt 235 zurückkehren, bis die Abgasbestandteile in dem zulässigen Bereich liegen.
Im Schritt 240 kann das Verfahren 200 wenigstens eine Durchflusssteuervorrichtung modulieren, um einen Wiedereintritt des Abgasstroms 170 in die Turbomaschine 105 zu ermöglichen. Sobald das Verfahren 200 ermittelt, dass die Bestandteile auf den zulässigen Bereich reduziert worden sind, können die vorstehend erwähnten Durchflusssteuervorrichtungen moduliert werden. Hier kann die Nebenstrommodulationsvorrichtung 125 eine Modulation in Richtung einer Schließposition ausführen; und die Einlassmodulationsvorrichtung 120 kann eine Modu lation ausführen, um einen Durchfluss des Abgasstroms 170 zu der Mischstation 115 zu ermöglichen. Die Mischstation 115 kann den Abgasstrom 170 aufnehmen und mit der (nicht dargestellten) Einlassluft vermischen, um ein Einlassfluid zu erzeugen. Die Einlassmodulationsvorrichtung 120, die EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung 135 und die Mischstation 115 können den EGR-Anteil bestimmen. Der EGR-Anteil kann als der Anteil (Prozentsatz oder dergleichen) des Abgasstroms 170 in dem in den Einlassabschnitt 110 eintretenden Einlassfluid betrachtet werden. Das Einlassfluid kann dann in den Einlassabschnitt 110 der Turbomaschine 105 eintreten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine Atmosphärenzustandsvorrichtung enthalten, welche Daten bezüglich der Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit aufnehmen kann. Das Steuersystem kann diese Daten nutzen, um die Temperatur des in die Mischstation 115 eintretenden Abgasstroms zu steuern. Dieses kann eine Annäherung des Abgasstroms 170 in die Nähe der Temperatur der Einlassluft ermöglichen. Dieses kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass der Abgasstrom 170 eine höhere Temperatur als die Einlassluft besitzt, was zu einer Verringerung im Wirkungsgrad der Turbomaschine 105 führen kann.
Im Schritt 245 kann das Verfahren 200 einen Abbruch des Betriebs des EGR-Systems 107 ermöglichen. Gemäß Darstellung in 2 kann der Betrieb des EGR-Systems 107 abgebrochen werden, nachdem das EGR-System 107 im Schritt 215 initialisiert worden ist. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es einem Benutzer ermöglichen, manuell den Betrieb des EGR-Systems 107 abzubrechen. Alternativ kann das Verfahren 200 mit einem System zusammengefasst sein, das einen automatischen Abbruch des Betriebs des EGR-Systems 107 ermöglicht. Wenn der Betrieb des EGR-Systems 107 abgebrochen ist, kann dann das Verfahren 200 zu dem Schritt 205 zurückkehren, während andererseits das Verfahren 200 zu dem nächsten Schritt übergeht.
Im Schritt 250 kann das Verfahren 200 ermitteln, ob wenigstens eine Betriebsvoraussetzung während des Betriebs des EGR-Systems 107 eingehalten wird. Der Schritt 250 kann den Betrieb des EGR-Systems 107 kontinuierlich überwachen.
Die Betriebsvoraussetzung kann wenigstens eines umfassen von: einem EGR-Anteil; einen Konzentrationsbereich von wenigstens einem Bestandteil; dass das Bestandteilverringerungssystem 145 in einem Betriebsbereich arbeitet; einen Status wenigstens eines Störungszustands des EGR-Systems 107; einen Verbrennungsdynamik-Sicherheitsabstand; einen Verdichterströmungsabriss-Sicherheitsabstand; und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die GUI dem Benutzer melden, wenn die Betriebsvoraussetzung nicht eingehalten wird. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren 200 automatisch zu dem Schritt 205 zurückkehren, wenn die Betriebsvoraussetzung nicht eingehalten wird.
3 ist eine Blockdarstellung eines exemplarischen Systems 300, das ein EGR-System zum Verringern von Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt. Die Elemente des Verfahrens 200 können durch das System 300 verkörpert und ausgeführt werden. Das System 300 kann eine oder mehrere User- oder Client-Kommunikationsvorrichtungen 302 oder ähnliche Systeme oder Vorrichtungen (zwei sind in 3 dargestellt) enthalten. Jede Kommunikationsvorrichtung 302 kann beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Computersystem, ein Personal Digital Assistent, ein Mobiltelefon oder eine ähnliche Vorrichtung sein, die in der Lage ist, eine elektronische Nachricht zu senden und zu empfangen.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann einen Systemspeicher 304 oder ein lokales Dateisystem enthalten. Der Systemspeicher 304 kann beispielsweise, ist jedoch nicht darauf beschränkt, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Arbeitsspeicher (RAM) enthalten. Der ROM kann ein Basis-Eingabe/Ausgabe-System (BIOS) enthalten. Das BIOS kann Basisroutinen enthalten, die zum Übertragen von Information zwischen Elementen oder Komponenten der Kommunikationsvorrichtung 302 beitragen. Der Systemspeicher 304 kann ein Betriebssystem 306 enthalten, um den Gesamtbetrieb der Kommunikationsvorrichtung 302 zu steuern. Der Systemspeicher 304 kann auch einen Browser 308 oder einen Web Browser enthalten. Der Systemspeicher 304 kann auch Datenstrukturen 310 oder computerausführbaren Code für die Verwendung eines EGR-Systems zum Verringern von Emissionen enthalten, die ähnlich zu Elementen des Verfahrens 200 in 2 sein können oder solche enthalten.
Der Systemspeicher 304 kann auch einen Schablonen-Cache-Speicher 312 enthalten, welcher in Verbindung mit dem Verfahren 200 in 2 für die Verwendung eines EGR-Systems zum Verringern von Emissionen genutzt werden kann.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann auch einen Prozessor oder eine Verarbeitungseinheit 314 zum Steuern von Operationen der anderen Komponenten der Kommunikationsvorrichtung 302 enthalten. Das Betriebssystem 306, der Browser 308 und die Datenstrukturen 310 können in der Verarbeitungseinheit 314 ausführbar sein. Die Verarbeitungseinheit 314 kann mit dem Speichersystem 304 und weiteren Komponenten der Kommunikationsvorrichtung 302 über einen Systembus 316 verbunden sein.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann auch mehrere Eingabevorrichtungen (I/O), Ausgabevorrichtungen oder Kombinations-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 318 enthalten. Jede Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 318 kann mit dem Systembus 316 über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (in 3 nicht dargestellt) verbunden sein. Die Eingabe- und Ausgabevorrichtungen oder Kombinations-I/O-Vorrichtungen 318 ermöglichen einem Benutzer mit der Kommunikationsvorrichtung 302 zu arbeiten und in Verbindung zu treten und den Betrieb des Browsers 308 und die Datenstrukturen 310 zu steuern, um auf die Software zuzugreifen, sie zu betreiben und zu steuern, um ein EGR-System zum Verringern von Emissionen zu nutzen. Die I/O-Vorrichtungen 318 können eine Tastatur, eine Computerzeigevorrichtung oder dergleichen enthalten, um die hierin diskutierten Operationen durchzuführen.
Die I/O-Vorrichtungen 318 können beispielsweise auch, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Plattenlaufwerke, optische, mechanische, magnetische oder Infrarot-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, Modems oder dergleichen umfassen. Die I/O-Vorrichtungen 318 können dazu genutzt werden, auf ein Speichermedium 320 zuzugreifen. Das Medium 320 kann computerlesbare oder computerausführbare Instruktionen oder weitere Informationen zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, wie z. B. den Kommunikationsvorrichtungen 302, enthalten, speichern, übertragen oder transportieren.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann auch andere Vorrichtungen enthalten oder damit verbunden sein, wie z. B. mit einer Anzeigevorrichtung oder einem Monitor 322. Der Monitor 322 kann dem Benutzer ermöglichen, mit der Kommunikationsvorrichtung 302 in Verbindung zu treten.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann auch ein Festplattenlaufwerk 324 enthalten. Das Festplattenlaufwerk 324 kann mit dem Systembus 316 über eine (in 3 nicht dargestellte) Festplattenlaufwerkschnittstelle verbunden sein. Das Festplattenlaufwerk 324 kann auch einen Teil des lokalen Dateisystems oder Systemspeichers 304 bilden. Programme, Software und Daten können zwischen dem Systemspeicher 304 und dem Festplattenlaufwerk 324 für den Betrieb der Kommunikationsvorrichtung 302 übertragen und ausgetauscht werden.
Die Kommunikationsvorrichtung 302 kann mit wenigstens einer Steuereinheit 326 in Verbindung stehen und kann auf weitere Server oder andere zu der Kommunikationsvorrichtung 302 ähnliche Kommunikationsvorrichtungen über ein Netzwerk 328 zugreifen. Der Systembus 316 kann mit dem Netzwerk 328 über eine Netzwerkschnittstelle 330 verbunden sein. Die Netzwerkschnittstelle 330 kann ein Modem, eine Ethernet-Karte, Router, Gateway oder dergleichen für die Verbindung mit dem Netzwerk 328 sein. Die Verbindung kann eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung sein. Das Netzwerk 328 kann das Internet, eine privates Netzwerk, ein Intranet oder dergleichen sein.
Die wenigstens eine Steuereinheit 326 kann auch einen Systemspeicher 332 enthalten, der ein Dateisystem, einen ROM, RAM und dergleichen enthalten kann. Der Systemspeicher 332 kann ein Betriebssystem 334 ähnlich einem Betriebssystem 306 in Kommunikationsvorrichtungen 302 enthalten. Der Systemspeicher 332 kann auch Datenstrukturen 336 für die Nutzung eines EGR-Systems zum Verringern von Emissionen enthalten. Die Datenstrukturen 336 können Operationen ähnlich den vorstehend in Bezug auf das Verfahren 200 beschriebenen für die Nutzung eines EGR-Systems zum Verringern von Emissionen enthalten. Der Systemspeicher 332 des Servers kann auch weitere Dateien 338, Anwendungen, Module und dergleichen enthalten.
Die wenigstens eine Steuereinheit 326 kann auch einen Prozessor 342 oder eine Verarbeitungseinheit zum Steuern des Betriebs weiterer Vorrichtungen in der wenigstens einen Steuereinheit 326 enthalten. Die wenigstens eine Steuereinheit 326 kann auch eine I/O-Vorrichtung 344 enthalten. Die I/O-Vorrichtungen 344 können ähnlich zu den I/O-Vorrichtungen 318 der Kommunikationsvorrichtungen 302 sein. Die wenigstens eine Steuereinheit 326 kann ferner weitere Vorrichtungen 346 enthalten, wie z. B. einen Monitor oder dergleichen, um eine Schnittstelle zusammen mit den I/O-Vorrichtungen 344 zu der der wenigstens eine Steuereinheit 326 bereitzustellen. Die wenigstens eine Steuereinheit 326 kann auch ein Festplattenlaufwerk 348 enthalten. Ein Systembus 350 kann die unterschiedlichen Komponenten der wenigstens eine Steuereinheit 326 verbinden. Eine Netzwerkschnittstelle 352 kann die wenigstens eine Steuereinheit 326 mit dem Netzwerk 328 über den Systembus 350 verbinden.
Die Flussdiagramme und Schrittdiagramme in den Figuren veranschaulichen den Aufbau, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementationen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Diesbezüglich kann jeder Schritt in dem Flussdiagramm oder den Schrittdiagrammen ein Modul, ein Segment, oder einen Teil des Codes repräsentieren, welcher eine oder mehrere ausführbare Instruktionen enthält, um die spezifizierte(n) logische(n) Funktion(en) zu implementieren. Es sollte auch angemerkt werden, dass in einigen alternativen Implementationen die in dem Schritt angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als der in den Figuren angegebenen auftreten können. Beispielsweise können zwei nacheinander dargestellte Schritte tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Schritte können manchmal in umge kehrter Reihenfolge abhängig von der beteiligten Funktionalität ausgeführt werden. Es sei auch angemerkt, dass jeder Schritt von den Schrittdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung und Kombination von Schritten in den Schrittdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung durch spezielle Hardware-basierende Systeme, welche die vorbestimmten Funktionen oder Abläufe durchführen, oder durch Kombinationen von spezieller Hardware und Computerinstruktionen implementiert werden können.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen, und soll nicht die Erfindung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen "einer, eine, eines" und "der, die, das" auch die Pluralformen mit einschließen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe "weist auf" und/oder "aufweisend", wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Obwohl spezifische Ausführungsformen hierin dargestellt und beschrieben wurden, dürfte ersichtlich sein, dass jede Anordnung, welche zur Erreichung desselben Zieles ausgelegt ist, die spezifischen dargestellten Ausführungsformen ersetzen kann und dass die Erfindung weitere Anwendungen in weiteren Umgebungen besitzt. Diese Anmeldung soll alle Adaptionen und Varianten der vorliegenden Erfindung mit abdecken. Die nachstehenden Ansprüche sind in keiner Weise als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen gedacht.
Es werden ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines Abgasrückführungs-(EGR)-Systems 107 bereitgestellt. Das Verfahren und das System können eine Vorrichtung oder Vorrichtungen enthalten, die kontinuierlich einen Abgasstrom 170 auf schädliche Bestandteile überwachen. Das Verfahren und das System können Komponenten des EGR-Systems 107 auf der Basis der Konzentration schädlicher Bestandteile in dem Abgasstrom 170 steuern.

100: Anlage
105: Turbomaschine
107: EGR-System
110: Einlassabschnitt
115: Mischstation
120: Einlassmodulationsvorrichtung
125: Nebenstrommodulationsvorrichtung
130: Nebenstromkamin
135: EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung
140: Stromabwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 140
145: Bestandteilverringerungssystem
150: Stromaufwärts befindliche Temperaturanpassungsvorrichtung 150
155: Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG)
160: Abgasmodulationsvorrichtung 160
165: Abgaskamin
170: Abgasstrom
175: Bestandteilrückmeldevorrichtung
300: System
302: Kommunikationsvorrichtungen
304: Systemspeicher
306: Betriebssystem
308: Browser
310: Datenstrukturen
312: Cache-Speicher
314: Verarbeitungseinheit
316: Systembus
318: Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen
320: Medium
322: Monitor
324: Festplattenlaufwerk
326: Server
328: Netzwerk
330: Netzwerkschnittstelle
332: Speicher
334: Betriebssystem
336: Datenstrukturen
338: Weitere Dateien
342: Prozessor
344: I/O-Vorrichtungen
346: Weitere Vorrichtungen
348: Festplattenlaufwerk
350: Systembus
352: Netzwerkschnittstelle

Claims

Verfahren zum Verringern von Bestandteilen in einem Abgasstrom (170), wobei der Abgasstrom (170) durch eine Turbomaschine (105) erzeugt wird, und das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen wenigstens eines Abgasrückführungs-(EGR)-Systems (107), mit: wenigstens einer EGR-Durchflussanpassungsvorrichtung, einem Bestandteilverringerungssystem (145), wenigstens einer Durchflusssteuervorrichtung; wobei das EGR-System (107) Bestandteile in dem Abgasstrom (170) von einer ersten Konzentration auf eine zweite Konzentration verringert und den Abgasstrom (170) zu einem Einlassabschnitt (110) der Turbomaschine (105) zurückführt; Modulieren der wenigstens einen Durchflusssteuervorrichtung; Nutzen des Bestandteilverringerungssystems (145) zum Verringern der Bestandteile in dem Abgasstrom (170); Ermitteln, ob die Bestandteile in dem Abgasstrom (170) innerhalb eines Bestandteilebereiches liegen; und wenn die Bestandteile innerhalb des Bestandteilbereiches liegen, dann Modulieren der wenigstens einen Durchflusssteuervorrichtung, um den Abgasstrom (170) in den Einlassabschnitt (110) eintreten zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt der Ermittlung aufweist, ob wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Initialisierungsvoraussetzung wenigstens eine aufweist von: Vorheizungsstatus des EGR-Systems (107); Betriebsbereitschaft der EGR-Systemkomponenten; Störungszustandsstatus des EGR-Systems (107); und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt der Ermittlung aufweist, ob wenigstens eine Betriebsvoraussetzung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die wenigstens eine Betriebsvoraussetzung wenigstens eine aufweist von: einen EGR-Anteil; einen Konzentrationsbereich von wenigstens einem Bestandteil; ob das Bestandteilverringerungssystem (145) innerhalb eines Betriebszustandes arbeitet; einen Störungszustandsstatus des EGR-Systems (107); einen Verbrennungsdynamik-Sicherheitsabstand; einen Verdichterströmungsabriss-Sicherheitsabstand; und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren einen Abruf des Betriebs des EGR-Systems (107) zulässt.
Verfahren nach Anspruch 1, welcher ferner den Schritt des Empfangs eines Messwertes einer SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom (170) aufweist, wobei der Messwert dazu genutzt wird, den Betrieb des Bestandteilverringerungssystems (145) einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, welcher ferner den Schritt des Empfangs eines pH-Bereichs eines in dem Bestandteilverringerungssystem (145) verwendeten Fluids aufweist, wobei der pH-Bereich dazu genutzt wird, um die SO_x-Konzentration in dem Abgasstrom (170) zu ermitteln; und wobei der pH-Bereich dazu ge nutzt wird, den Betrieb des Bestandteilverringerungssystems (145) einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Nutzung des Bestandteilverringerungssystems (145) die Nutzung wenigstens einer Bestandteilrückmeldevorrichtung (175) aufweist; wobei die wenigstens eine Bestandteilrückmeldevorrichtung (175) Daten bezüglich des wenigstens einen Bestandteils in dem Abgasstrom (170) liefert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Nutzung des Bestandteilverringerungssystems (145) ferner die Ermittlung einer Einspritzmenge eines Fluids aufweist, das in dem Bestandteilverringerungssystem (145) verwendet wird, wobei die Einspritzmenge durch eine Konzentration von Bestandteilen in dem Abgasstrom 170 ermittelt wird.